ITBA20090023U1 - "quadrante digitale per orologi" - Google Patents

Description

Domanda di Brevetto per Modello di Utilità dal titolo:

“Quadrante digitale per orologi”

Il presente modello si riferisce ad un innovativo quadrante digitale per orologio idoneo a visualizzare l’orario mediante l’accensione di diodi LED di terza generazione a bassissimo consumo.

Come è noto, gli orologi, siano essi da polso o da muro, allo scopo di visualizzare l’orario adottano diversi tipi di quadranti, questi possono essere raggruppati sostanzialmente in due grosse categorie, ovvero quella dei quadranti analogici e quella dei quadranti digitali.

Fra i primi, il più diffuso, è il quadrante a lancette che comprende due o più indicatori, in genere di forma affusolata/allungata, che ruotano sopra una scala in cui sono incise le indicazioni di ora, minuti e secondi. Gli assi delle lancette sono in genere coassiali, ma non sempre. Nei cronografi da polso esistono spesso quadranti minori all'interno del quadrante principale.

Per quanto riguarda i quadranti digitali sono di questo secondo tipo tutte quelle modalità di visualizzazione dell'ora che avvengono per valori discreti.

Diversamente dalle lancette che avanzano impercettibilmente senza soluzione di continuità, un orologio digitale mostra un orario preciso e, ad un certo momento, passa di scatto al valore successivo. Questo metodo è perfettamente adatto agli orologi in cui la generazione del segnale temporale è già digitale, come per esempio negli orologi al quarzo.

In questa categoria rientra una varietà molto eterogenea di tecniche, in genere è mostrato direttamente l'orario sotto forma di cifre, ma esistono alternative anche molto fantasiose. I principali sistemi di visualizzazione digitale diretta sono a pannelli mobili: alcune serie di pannelli (almeno due serie per le ore e due per i minuti) riportano incise le cifre da zero a nove. I pannelli possono essere grandi da pochi a molte decine di centimetri. Un sistema, in genere un rullo su cui sono incernierati, provvede a fare cadere il pannello della decade corretta al momento necessario attraverso una catena di ingranaggi. Per esempio la decade delle unità di minuto cambia ogni minuto, la decade delle decine ogni dieci minuti e così via. Il moto può essere fornito da qualunque meccanismo di orologio, ma in genere è impiegato un motore elettrico. Il motore può anche essere di tipo sincrono alimentato dalla rete elettrica a 50 Hz, che fornisce la base del tempo (non eccessivamente precisa). Questo sistema è ancora impiegato nei tabelloni degli aeroporti per indicare la situazione dei voli. Display a LED a sette segmenti: con l'uso di soli sette diodi LED sagomati a forma di barra e disposti a formare la figura di un 8, è possibile, accendendo in opportune combinazioni i singoli elementi, rappresentare qualunque cifra tra zero e nove (Display a sette segmenti). Utilizzando almeno quattro di questi display, controllati da contatori elettronici o un microprocessore, è possibile mostrare l'ora. Nei modelli di maggiori dimensioni ciascun segmento può essere realizzato con diversi singoli LED allineati. I LED possono inoltre essere di vari colori: i primi erano rossi, successivamente gialli, verdi e blu. Apponendo una lente di fronte alla serie di display LED, è possibile proiettare l'immagine luminosa su una parete. Il problema principale di questa tecnica è l'elevato consumo di corrente, che ne limita l'uso ove l'orologio sia alimentato dalla rete elettrica. I primissimi modelli di orologio al quarzo da polso utilizzavano display LED che dovevano essere accesi premendo un pulsante. Display LCD: il display a cristalli liquidi è il sistema di visualizzazione ormai ubiquitario negli orologio digitali da polso e a batteria in generale, in quanto il suo principale vantaggio è il ridottissimo consumo di energia elettrica. Questo display non emette luce, per cui per essere visibile di notte è normalmente dotato di un sistema di retroilluminazione accendibile su richiesta.

Un’altra tecnica di presentazione meno comune e curiosa, ma sempre digitale è la caduta di sfere: esiste un curioso orologio costituito da un elaborato percorso lungo il quale cadono alcune sfere metalliche, rilasciate regolarmente ogni minuto da un motore elettrico. Oppure, vi sono una serie di meccanismi mossi dalla sola energia potenziale delle sfere che provvedono a generare i riporti ed agire come un contatore di minuti ed ore.

O ancora, l’orologio binario: è un gadget indubbiamente adatto per i geek. Una matrice di LED mostra le cifre corrispondenti ad ore e minuti in codice binario.

Quest’ultimo tipo di visualizzazione digitale ha lo svantaggio di non essere alla portata di tutti essendo necessaria una forte propensione per la matematica per decifrare l’orario.

Scopo del presente modello è quello di fornire un quadrante digitale per orologi di facile lettura.

Un ulteriore scopo è quello di fornire un quadrante che permetta la lettura dell’orario anche in assenza di luce.

Infine, un ultimo scopo è quello di fornire un quadrante per orologio di forma anulare che permetta la realizzazione di orologi di forma innovativa come ad esempio orologi forati al centro.

Un’esecuzione preferita del quadrante digitale per orologi secondo il presente modello è descritto in dettaglio nel seguito, con riferimento alle figure delle tavole di disegno allegate che illustrano rispettivamente:

figura 1, una vista, con parti parzialmente asportate, del quadrante digitale secondo il modello applicato ad un orologio da polso;

figura 2, il quadrante digitale di cui a figura uno con LED accesi che visualizzano le ore 08:23;

figura 3, il quadrante digitale di cui a figura uno con una diversa modalità di visualizzazione delle ore 08:23;

figura 4, una vista di un quadrante digitale realizzato conformemente al presente modello comprendente LED indicanti i minuti e/o i secondi;

figura 5, il quadrante di cui a figura 4 in un’ ulteriore versione di visualizzazione;

figura 6, una vista di un quadrante digitale realizzato conformemente al presente modello nella versione comprendente un solo LED per l’indicazione dei minuti e/o i secondi;

figura 7, un vista del posizionamento e del collegamento delle pile all’interno della cassa dell’orologio;

figura 8, uno schema a blocchi illustrante gli elementi principali del meccanismo del quadrante digitale.

Come illustrato nella figura 1, il quadrante digitale di cui al presente modello prevede che la rappresentazione delle ore e dei minuti avvenga tramite diodi LED di terza generazione (di diversi colori) a bassissimo consumo, che consentono di ottenere una buona lettura in tutte le condizioni di luce esterna e allo stesso tempo una lunga durata delle pile.

Tramite l’utilizzo di pile di piccole dimensioni collegate in serie e collocate direttamente nella cassa dell’orologio, è possibile ottenere un meccanismo di forma anulare.

E’ possibile in tale modo evitare l’inserimento delle pile nel cinturino e/o nella fibbia che renderebbero problematica e dispendiosa la sostituzione delle pile medesime e le operazioni di manutenzione dell’orologio.

In una versione preferita, i dodici LED 1 che rappresentano le ore sono disposti radialmente ed ad intervalli regolari, alla circonferenza interna, i dodici LED 2 che rappresentano i minuti (ad intervalli di 5 minuti) sono disposti sulla circonferenza esterna. Tra il LED che rappresenta 60 minuti e quello che rappresenta i 5 minuti sono previsti ulteriori quattro LED 3 per rappresentare i minuti intermedi e dare la precisione di lettura dell’orario al minuto.

Il funzionamento del quadrante è illustrato nello schema a blocchi di figura 8 dove con Q1 e Q2 sono 2 quarzi che forniscono i rispettivamente i segnali di clock a 4Mhz ed a 32Khz utilizzati dal microprocessore per le temporizzazioni, T1 e T2 sono i due tasti di impostazione e lettura dell’orario e i blocchi di LED sono connessi alle uscite del microprocessore.

La gestione è ottenuta tramite un microprocessore a 12Bit il cui firmware permette di avere due tipi di rappresentazioni dell’ora alla pressione del tasto T1: la prima prevede la rappresentazione dell’ora e dei minuti tramite l’accensione contemporanea di più LED 1 e 2 come illustrato in figura 2; la seconda visualizzazione prevede, invece, l’accensione di un solo LED 1 per le ore ed un solo LED 2 per i minuti così come illustrato in figura 3.

La scelta di uno dei due tipi di visualizzazione è realizzata in fase di programmazione ed successivo update del firmware all’interno della memoria del microprocessore (uP) per cui dopo la programmazione il tipo di visualizzazione non può essere modificato dall’utente.

Nel primo caso la vita delle batterie è inferiore per il numero di LED da accesi ad ogni visualizzazione, nel secondo caso invece si allunga la durata delle batterie rispetto alla vita media e si evita anche l’usura dei LED.

In ulteriore versione il quadrante digitale prevede l’aggiunta di 48 LED 4 intermedi per la rappresentazione dei minuti e/o dei secondi. In questo caso la rappresentazione avviene tramite l’accensione del LED 1 relativo all’ora e il LED 4 dei minuti. In figura 4 è visualizzata l’ora 08:23.

Tramite una semplice modifica al firmware mantenendo inalterato l’hardware è possibile ottenere una rappresentazione dell’ora più semplice tramite due soli LED, ossia quello l’ottavo LED 1 dell’ora e il ventitreesimo LED 4 dei minuti, come illustrato in figura 5.

Infine, un’ultima versione del quadrante prevede la modifica dell’hardware con inserimento di dodici LED 5 per i minuti intermedi e la modifica del firmware per la visualizzazione, tramite lampeggi sequenziali, del LED intermedio 5.

Nella figura 6 l’ora (08:23) è visualizzata tramite l’accensione sequenziale dell’ottavo LED dell’ora, e da tre lampeggi di durata di 1⁄2 secondo ad intervalli di 1⁄2 secondo del LED intermedio 5.

Quindi, in questa visualizzazione il numero di minuti intermedi viene indicato dal numero di lampeggi del LED intermedio 5 (1 lampeggio per minuto). Per esempio nella visualizzazione dell’ora 08:21, il LED intermedio lampeggia 1 volta, 08:22 il LED intermedio lampeggia due volte, ecc.)

Indipendentemente dal numero di LED utilizzati per la rappresentazione dell’orario, il quadrante di cui al presente modello prevede la funzione c.d. “auto flash” che permette la visualizzazione per 1 secondo dell’orario ad intervalli regolari di 4 secondi, la funzione viene attivata tenendo premuto il tasto T1 per 3 secondi e viene disattivata sempre premendo il tasto T1 per altri 3 secondi, anche questa caratteristica viene implementata a livello firmware, ma può essere abilitata o disabilitata dall’utente.

Per la visualizzazione dell’orario è necessario premere il tasto T1, i LED disposti all’interno e quelli disposti all’esterno mostrano rispettivamente l’ora e i minuti (ed eventualmente quelli intermedi quando il numero di minuti da rappresentare non è un multiplo di 5) per 4 secondi.

L’impostazione dell’ora corrente avviene premendo il tasto T2 per 2 volte, il LED relativo alle ore lampeggia e tramite il tasto T1 avanza di 1 ora ad ogni pressione. Regolata l’ora alla pressione del tasto T2 si passa alla regolazione dei minuti ed ad ogni pressione del tasto T1 il LED relativo avanza progressivamente di 1 minuto. Per uscire dalla fase di impostazione va premuto il tasto T2 oppure bisogna attendere 6 secondi senza premere alcun tasto.

Il quadrante descritto oltre ai vantaggi già evidenziati, consente di applicare nel foro centrale un piccolo contenitore per cosmetici, gioielli e sorgenti di luce a LED. La scocca intorno alla circonferenza di raggio inferiore permette l’inserimento, in fase di progettazione del cover, di diverse tipologie di “tappi” ossia di parti removibili ed intercambiabili che vengono inserite nel foro centrale dell’orologio aggiungendo nuove funzioni e caratteristiche innovative ed inusuali nello stesso tempo.

La luminosità dei LED e la possibilità di scegliere svariati e differenti colori per ciascun LED permette di poter leggere l’ora in tutte le posizioni e condizioni di luce; integrazione spinta e miniaturizzazione del circuito stampato consentono di avere questo foro centrale e i LED sono disposti su due circonferenze che possono anche diventare due quadrati o due ellissi o altre forme anche irregolari, sempre mantenendo la giusta distanza tra i LED che rappresentano l’ora e quelli che rappresentano i minuti, per garantire la posizione delle batterie alla base del meccanismo.

I meccanismi per orologi a LED fino ad ora realizzati sono tutti alimentati tramite 2 batterie al litio di notevole ingombro (tipo CR2023 di diametro pari a 20mm e spessore 1,6) collegate in serie; con questo tipo di meccanismo è impossibile creare una struttura di orologio con foro centrale di dimensioni e peso contenuti.

Anche la forma dell’indicatore dell’ora e dei minuti può essere completamente personalizzata forando la parte superiore della copertura 6 che copre i LED in base alla forma dell’indicatore da riprodurre. Ad esempio potrà essere attribuito a ciascuna ora del giorno un diverso disegno; un sole per le ore 12, una luna per le ore una, un quadrifoglio per le ore due e così via.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. “Quadrante digitale per orologi” comprendente un sistema di visualizzazione caratterizzato da una serie di LED posizionati radialmente intorno ad un foro centrale (7) e, più precisamente, dodici LED (1) in prossimità della circonferenza interna la cui accensione indica le ore, dodici LED (2) posizionati in prossimità della circonferenza esterna la cui accensione indica i minuti ad intervalli di cinque e quattro LED (3) posizionati fra le ore 12 e l’una la cui accensione indica le frazioni di minuti fra gli intervalli di cinque.
2. 2. Quadrante digitale di cui a rivendicazioni uno caratterizzato dal fatto che l’alimentazione dei LED è fornita da due o più pile collegate in serie collocate al disotto di una basetta a forma di anello.
3. 3. Quadrante digitale caratterizzato dal fatto che la lettura dei minuti avviene tramite quarantotto LED (4) posizionati in gruppi di quattro ogni cinque minuti.
4. 4. Quadrante digitale caratterizzato dal fatto che la lettura dei minuti avviene attraverso l’accensione di un solo LED (5), una volta in funzione di ogni minuto, posizionato nell’intervallo dei cinque minuti.
5. 5. Quadrante di cui a rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l’elemento di copertura (6) prevede in direzione di ciascun LED (1) e/o (2) e/o (3) e/o (4) e/o (5) una mascherina che faccia apparire la luce dei LED suddetti in forma di numero o di una figura ornamentale.