DE2403289A1

DE2403289A1 - Elektrische uhr, insbesondere batteriebetriebene, quarzgesteuerte weckeruhr

Info

Publication number: DE2403289A1
Application number: DE2403289A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Jaeckle
Original assignee: Gebr Staiger Fabrik fur Feinmechanik und Elektrotechnik-Kunststoffspritzerei 7742 St Georgen; STAIGER FEINMECH
Current assignee: Gebr Staiger Fabrik fur Feinmechanik und Elektrotechnik-Kunststoffspritzerei 7742 St Georgen; STAIGER FEINMECH
Priority date: 1974-01-24
Filing date: 1974-01-24
Publication date: 1975-07-31
Also published as: DE2403289B2; DE2403289C3; US3981139A; JPS50115071A

Description

DR.-INQ. DIPI INS. U. SC. UIPL.-P.HYS. OH. DIPL.-PHYS. HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Firma

Gebr. Staiger

Fabrik für Feinmechanik und Elektrotechnik - Kunststoffspritzerei

7742 St. Georgen /Schwarzwald

Elektrische Uhr, insbesondere batteriebetriebene, quarzgesteuerte Weckeruhr

Die Erfindung betrifft eine elektrische Uhr, insbesondere eine batteriebetriebene, quarzgesteuerte Weckeruhr, mit einer von einem Schwinger, vorzugsweise einem Quarz, gesteuerten Antriebs- bzw. Steuerschaltung, die auf einer einstückigen Leiterplatte angeordnet ist, sowie mit weiteren Baugruppen wie einer Anzeigeeinheit, einem Gangwerk, einer Signalquelle, einem Abstellschalter, einer oder mehreren Batterien oder dgl.

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Bei quarzgesteuerten und batteriebetriebenen Uhren ist es bekannt, eine einstückige Leiterplatte vorzusehen, auf der eine vom Quarz gesteuerte Antriebsschaltung angeordnet ist, die im wesentlichen aus einer Oszillatorschaltung und Frequenzteilerstufen sowie einem Verstärker für die Antriebsimpulse besteht. Der Quarz ist dabei auf der Leiterplatte angeordnet.

Bei Uhren mit einem von diesen Antriebsimpulsen angetriebenen elektromechanischen Gangwerk oder Wandler sind üblicherweise die die Antriebsschaltung speisende Batterie, die Leiterplatte und das elektromechanische Gangwerk in einem Kunststoffgehäuse angeordnet,und Verbindungskabel sowie an die Leiterplatte angenietete Blechfahnen dienen der elektrischen Verbindung zwischen den Batterien und der auf der Leiterplatte befindlichen Schaltung sowie zwischen dieser und dem elektromechanischen Gangwerk. Nun gibt es in der Industrie

wie die Uhrenindustrie kaum eine Serienfertigung , die so sehr ,darauf ausgerichtet ist, kostensparend große Stückzahlen herzustellen; die Fertigung wird aber durch jedes Einzelteil wie eine solche Blechfahne,sowie durch das zusätzliche Anlöten von Verbindungskabeln verteuert.

Bei einer batteriebetriebenen und quarzgesteuerten Uhr, deren Quarz und Antriebsschaltung ebenfalls auf einer einstückigen Leiterplatte angeordnet sind, ist es schon bekannt, die Leiterplatte über eine Steckverbindung mit einer digitalen Flüssigkeits-Anzeigeeinheit zu verbinden; eine die Antriebsschaltung speisende Batterie wird jedoch auch hier über zusätzliche Verbindungselemente an die Leiterplatte angeschlossen.

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Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Uhr mit einer auf einer einstückigen Leiterplatte angeord- . neten Antriebs- bzw. Steuerschaltung möglichst kompakt und so auszubilden, daß elektrische Verbindungselemente in Form von Blechstreifen, Verbindungskabeln und dgl. möglichst vollständig vermieden werden können und daß man bei der Fertigung möglichst wenig zusätzliche Lötarbeiten ausführen muß. Bei einer elektrischen Uhr, insbesondere einer batteriebetriebenen, quarzgesteuerten Weckeruhr, welche eine von einem Schwinger, vorzugsweise von einem Quarz, gesteuerte Antriebsbzw. Steuerschaltung besitzt, die auf einer einstückigen Leiterplatte angeordnet ist, sowie mit v/eiteren Baugruppen wie einer Anzeigeeinheit, einem Gangwerk, einer Signalquelle, einem Abstellschalter, einer oder mehreren Batterien oder dgl., wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle weiteren Baugruppen unmittelbar auf dieser Leiterplatte angeordnet sind. Da auf diese Weise einfach ein direkter elektrischer Kontakt zwischen Anschlußstellen dieser Baugruppen und leitenden Bereichen der Leiterplatte hergestellt werden kann, läßt sich eine erfindungsgemäß aufgebaute elektrische Uhr nicht nur einfacher und billiger herstellen, sondern es wird auch die Gefahr verringert, daß Funktionsstörungen durch nicht einwandfreie Lötstellen hervorgerufen werden. Selbstverständlich ist es als unter die Erfindung fallend zu betrachten, wenn die Mehrzahl aller elektrisch mit der Leiterplatte zu verbindenden Baugruppen erfindungsgemäß auf dieser Leiterplatte angeordnet ist und nur eine oder wenige weitere Baugruppen über besondere Verbindungselemente wie Verbindungskabel an die Leiterplatte angeschlossen sind. Desweiteren bedarf es der Erläuterung, was

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im Rahmen der Erfindung unter einer Anzeigeeinheit zu verstehen ist: Hierunter sollen alle der Zeitanzeige dienende Baugruppen verstanden werden, die nicht ein mechanisches Räderwerk aufweisen, also vollelektronische Digitalanzeigen wie Flüssigkristall- oder Leuchtdioden-Anzeigen, elektronische Analoganzeige-Einheiten oder dgl.

Es muß noch darauf hingewiesen werden, daß das erfindungsgemäße Anordnen aller weiteren Baugruppen unmittelbar auf der Leiterplatte bedeuten kann, daß die Baugruppen als Ganzes unmittelbar auf dieser Leiterplatte befestigt sind, daß sie beispw.so über der Leiterplatte gehalten werden, daß ein unmittelbarer elektrischer Kontakt mit leitenden Bereichen der Leiterplatte entsteht,oder daß gewisse Teile einer Baugruppe direkt auf der Leiterplatte befestigt sind und von anderen Teilen der Baugruppe direkt kontaktiert werden.

Daß der Grundgedanke der Erfindung, nämlich im wesentlichen auch alle weiteren Baugruppen neben dem Quarz und der Antriebsschaltung unmittelbar auf der Leiterplatte anzuordnen, auch wenn es sich um Baugruppen wie die Batterien oder ein elektromechanisches Gangwerk handelt, die bisher stets im Abstand von der Leiterplatte angeordnet worden sind, nicht naheliegend war, zeigt die Vielzahl batteriebetriebener, elektrischer Uhren, die es auf dem Markt gibt und bei denen dieser Grundgedanke der Erfindung in keinem Fall verwirklicht worden ist, obwohl die durch ihn ermöglichten Vorteile auf der Hand liegen und zweifellos schon stets ein erhebliches Bedürfnis bestanden hat, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Batterie bzw. sind die Batterien mit einem Pol unmittelbar auf einen leitenden Bereich der Leiterplatte aufgesetzt; sie können durch ein Gehäuseteil mit einer elektrischen Brücke für die beiden anderen Batteriepole oder zum anderen Batteriepol gegen die Leiterplatte gepreßt werden, so daß bei einer Uhr, die üblicherweise zwei Batterien benötigt, zwei als elektrische Verbindungselemente dienende Blechfahnen eingespart werden.

Wird ein elektromechanisches Gangwerk erfindungsgemäß unmittelbar auf der Leiterplatte angeordnet, so können die an solchen Gangwerken ohnehin vorhandenen und erforderlichen elektrischen Anschlußelemente unmittelbar an elektrisch leitende Teile an der Leiterplatte angeschlossen werden, beispielsweise an/die Leiterplatte eingesetzte Kontaktstifte. Der Grundgedanke der Erfindung läßt sich jedoch auch o.w. so verwirklichen, daß am elektromechanischen Gangwerk Kontaktflächen vorgesehen werden, die unmittelbar mit elektrisch leitenden Bereichen der Leiterplatte in Berührung kommen, wenn das Gangwerk.auf der Leiterplatte montiert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist also ein auf der Leiterplatte montiertes elektromechanisches Gangwerk direkt und ohne Verbindungskabel an Leiterbahnen der Leiterplatte angeschlossen.

Bei Weckeruhren mit einem mechanischen Zeigerwerk ist es üblich, eine Auslösefeder für eine Signalquelle vorzusehen. Diese Auslösefeder wirkt mit dem Stundenrad des Zeigerwerks

zusammen

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welches bei Erreichen einer eingestellten Weckzeit in Richtung seiner Achse verschoben wird, und zwar insbesondere unter der Wirkung dieser Auslösefeder. Wird nun erfindungsgemäß das elektromechanische Gangwerk, welches ein mechanisches Zeigerwerk umfaßt, unmittelbar auf der Leiterplatte montiert, kann der Stromkreis der Signalquelle besonders einfach aufgebaut und geöffnet bzw. geschlossen v/erden, wenn die Auslösefeder auf der Seite der Leiterbahnen der Leiterplatte angeordnet und Teil eines aus zwei Leiterbahnen und der Auslösefeder bestehenden elektrischen Kontakts ist. Es können also mit der Auslösefeder zusammenwirkende, separate Kontaktelemente, wie sie sonst üblich sind, vermieden werden, - auf der Leiterplatte zusätzliche Leiterbahnbereiche auszubilden, die mit der Auslösefeder zusammenarbeiten, verursacht praktisch keine Mehrkosten.

Weist die elektrische Uhr eine Signalquelle in Form eines elektrischen Summers mit mindestens einer Spule auf, so wird in Übereinstimmung mit dem Grundgedanken der Erfindung auf der Leiterplatte nicht nur eine Antriebsschaltung für die Signalquelle vorgesehen, sondern es wird die Signalquelle selbst unmittelbar auf der Leiterplatte angeordnet; bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Enden der Spulenwicklung bzw.-Wicklungen unmittelbar an leitende Bereiche der Leiterplatte geführt, wobei die Bereiche insbeondere am Rand der Leiterplatte angeordnete Finger bilden. Um solche Finger können die Enden der Wicklung herumgewickelt und dann beim Tauchlöten der Leiterplatte gleichzeitig mit an diese Finger angelötet werden. Es bedarf also keiner besonderen Verbindungskabel zwischen der Leiterplatte und der Signalquelle.

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Besonders kompakt und einfach wird der Aufbau einer solchen Uhr, deren Summer einen Kern aufweist, dann, wenn dieser Kern unmittelbar auf der Leiterplatte befestigt, insbesondere auf diese aufgenietet ist.

Da sich die Leiterbahnen auf der Leiterplatte auch gut als Kontaktstellen eines elektrischen Schalters eignen, wird eine Uhr mit einem elektrischen Schalter zum Abschalten der Signalquelle mit Vorteil so ausgebildet, daß der Schalter einen an der Leiterplatte angeordneten, verstellbaren Leiter zum Verbinden zweier leitenden Bereiche der Leiterplatte besitzt. Der verstellbare Leiter könnte z.B. von der Leiterplatte selbst getragen und an dieser geführt sein, es ist aber auch möglich, ihn an einem anderen Teil der Uhr zu führen, jedoch so, daß er gegen die Leiterplatte anliegt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, batteriebetriebenen und quarzgesteuerten Weckeruhr; es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der Leiterplatte dieser Uhr, und zwar in der Ansicht von hinten, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Leiterplatte dieser Uhr von vorn.

Die Zeichnungen wurden soweit wie möglich schematisiert; so zeigt die Fig. 1 nur einige wenige Baugruppen und Bauelemente,

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da die Mehrzahl der Bestückung der Leiterplatte im Interesse einer übersichtlichen Darstellung weggelassen worden ist.

Auf der Vorderseite 10a einer Leiterplatte 10 befinden sich zahlreiche Leiterbahnen, die im einzelnen nicht beschrieben v/erden sollen, so daß nur einige von ihnen stellvertretend mit dem Bezugszeichen 12 versehen worden sind. Diese Leiterbahnen sind teilweise auch Bestandteile verschiedener Baugruppen, u.a. einiger Schaltungen, deren auf der Rückseite 10b der Leiterplatte 10 angeordnete Schaltelemente größtenteils nicht dargestellt sind, da es sich um übliche Schaltungen handeln kann. In Fig.2 sind jedoch bestimmte Bereiche durch strichpunktierte Linien umrissen und diese Bereiche beinhalten die folgenden Schaltungen:

Mit 14 ist der Bereich einer Antriebsschaltung bezeichnet worden, die von einem in einem Gehäuse 16 untergebrachten Quarz gesteuert wird - im folgenden soll der Einfachheit halber das Bezugszeichen 16 für den Quarz verwendet werden. Diese Antriebsschaltung enthält einen nicht näher dargestellten Oszillator für die Anregung des Quarzes 16₍ sowie mehrere Frequenzteilerstufen und einen Verstärker. Der größte Teil der Antriebsschaltung wird von einer integrierten Schaltung 18 gebildet, deren Chip auf der Rückseite der Leiterplatte angeordnet und in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. Von der Antriebsschaltung 14 führen zwei Leiterbahnen 12a und 12b zu zwei Anschlußstellen 20 und 22 für ein elektromechanisches Gangwerk oder einen sog. Wandler 24, das in Fig. 1 lediglich schematisch durch einen Kasten angedeutet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform der

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erfindungsgemäßen Uhr besitzt das Gangwerk als eigentliches Wandlerelement eine Schwing- oder Drehspule, die ein mechanisches Zeigerwerk schrittweise fortschaltet. Derartige elektromechanische Gangwerke sind bekannt. In die an den Anschlußstellen 20 und 22 in der Leiterplatte 10 vorgesehenen Löcher 20a und 22a sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nicht dargestellte Kontaktstifte eingesetzt, an die die Schwingspule des Gangwerks über Federn angeschlossen ist.

Ein Bereich 30 umgrenzt eine weitere auf der Leiterplatte 10 angeordnete Baugruppe, nämlich einen elektrischen Summer, der einen Kern 32 sowie eine Steuer- und Arbeitswicklung 34 besitzt, die auf der Rückseite lob der Leiterplatte angeordnet sind. Der U-förmige Kern ist dabei auf die Leiterplatte aufgenietet. Damit für den elektrischen Anschluß der Wicklung 34 keine gesonderten Verbindungskabel angelötet werden müssen, führen Leiterbahnen der Leiterplatte zu vier am Rand der Leiterplatte durch Auschnitte 36 gebildeten Fingern 38, um die die Anschlußenden der Wicklung 34 gewickelt und beim Tauchen der Leiterplatte infolgedessen an die Enden der zu den Fingern führenden Leiterbahnen angelötet werden.

Der Summer 30 ist mit einer Repetitionsschaltung verbunden, die durch den Bereich 40 umgrenzt ist. Auch derartige Repetitionsschaltungen sind bekannt; sie unterbrechen das Signal des Summers 30 meist periodisch, so daß das eigentliche Wecksignal repetiert wird.

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Im mittleren Bereich der Leiterplatte ist in dieser eine Öffnung 42 vorgesehen, die zwischen zwei Kontaktstellen 44 und 4G zweier Leiterbahnen 12c und 12d liegt; in der Mitte der Kontaktstelle 44 befindet sich außerdem ein Loch 48. Die beiden Kontaktstellen 44 und 46 bilden zusammen mit einer nur schematisch dargestellten Auslösefeder 50 einen elektrischen Kontakt zum Schließen des Stromkreises für den Summer 30. Auslösefedern, die in üblicher Weise durch das Stundenrad eines mechanischen Zeigerwerks, wie es das Gangwerk 24 enthält, betätigt werden und den Stromkreis eines elektrischen Summers schließen bzw. öffnen, sind bekannt. Die nicht dargestellte Achse des ebenfalls nicht dargestellten Stundenrads des Gangwerks 24, d.h. also die Stundenachse, erstreckt sich durch die öffnung 42 der Leiterplatte hindurch, um so die Auslösefeder 50 betätigen zu können. Diese ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer nicht gezeigten, das Loch 48 durchsetzenden Schraube mit ihrem einen Ende an der Leiterplatte befestigt und liegt mit ihrem anderen Ende auf der Kontaktstelle 46 auf, wenn sie nicht vom Stundenrad von dieser Kontaktstelle abgehoben wird. Im übrigen kann das Gangwerk 24 durch dieselbe Schraube an der Leiterplatte befestigt werden, mit der die Auslösefeder festgeschraubt wird.

Auf der Vorderseite 10a der Leiterplatte ist der das Gangwerk 24 beinhaltende Bereich ebenfalls mit 24 bezeichnet worden.

Zwischen dem einen Ende der Leiterbahn 12c und dem einen Ende einer Leiterbahn 12e liegt ein als Ganzes mit 60

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bezeichneter Schalter zum Abstellen des Summers 30 von Hand. Bestandteile dieses Schalters sind die schraffierten Enden 60a und 60b der Leiterbahnen 12c und 12e sowie ein federnder Kontaktbügel 60c, der in nicht näher dargestellter Weise mit einem ebenfalls nicht gezeigten Handgriff verbunden und in Richtung des Doppelpfeils verschiebbar geführt ist. Er liegt unter Druck gegen die Vorderseite 10a der Leiterplatte 10 an und kann so die beiden Leiterbahnenden 60a und 60b miteinander verbinden oder in der in Fig. 2 gezeigten Stellung den Schalter 60 öffnen.

Schließlich sind mit 64 und 66 zwei Batterien, vorzugsweise zwei sog. Babyzellen, bezeichnet worden, die senkrecht auf der Vorderseite 10a der Leiterplatte stehen und deren eine mit ihrem Plus-Pol auf dem verbreiterten einen Ende 68 der Leiterbahn 12d aufliegt, während die andere Batterie 64 mit ihrem Minus-Pol auf dem verbreiterten Bereich 70 einer Leiterbahn 12f aufsitzt. Die beiden Batterien werden vorzugsweise von einem nicht dargestellten, die Leiterplatte aufnehmenden Gehäuse gegen die Leiterbahnen 12d und 12f angepreßt, und in dieses Gehäuse wird zweckmäßigerweise ein Blechstreifen od.dgl. eingelegt sein, der die anderen Pole der beiden Batterien 64 und 66 miteinander verbindet.

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Claims

Λ 40 473 b 2&P3289 b - 135 - 12 - 14. Jan. 1974 Patentansprüche

1.) Elektrische Uhr, insbesondere batteriebetriebene, quarzgesteuerte Weckeruhr, mit einer von einem Schwinger, vorzugsweise einem Quarz, gesteuerten Antriebs- bzw. Steuerschaltung, die auf einer einstückigen Leiterplatte angeordnet ist,sowie mit weiteren Baugruppen wie einer Anzeigeeinheit, einem Gangwerk, einer Signalquelle, einem Abstellschalter, einer oder mehreren Batterien od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß alle weiteren Baugruppen (24,30,40,60,64,66) unmittelbar auf dieser Leiterplatte (10) angeordnet sind.

2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie bzw.die Batterien (64,66) mit einem Pol unmittelbar auf einen leitenden Bereich bzw. auf leitende Bereiche (68,70) der Leiterplatte (10) aufgesetzt ist bzw. sind.

3. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Leiterplatte (10) montiertes elektromechanisches Gangwerk (24) direkt und ohne Verbindungskabel an Leiterbahnen (12) der Leiterplatte angeschlossen ist.

4. Als Weckeruhr mit einem mechanischen Zeigerwerk und einer Auslösefeder für eine Signalguelle ausgebildete Uhr nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösefeder (50) auf der Seite (10a) der Leiterbahnen (12) der Leiterplatte (10) angeordnet und Teil eines aus zwei Leiterbahnen (12c,12d) und der Auslösefeder bestehenden elektrischen Kontakts ist.

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5. Uhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Ausläsefeder (50) an der Stelle (44) einer der beiden Leiterbahnen (12c) auf der Leiterplatte befestigt, insbesondere mit dieser verschraubt ist.

Anspruch

6. Ohr nach ß. und einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch

gekennzeichnet, daß das elektromechanische Gangwerk (24) welches das mechanische Zeigerwerk umfaßt, auf der von den Leiterbahnen (12) abgekehrten Seite (10a) der Leiterplatte (10) montiert ist und daß die Leiterplatte eine Öffnung (42) für den Durchtritt mindestens der Stundenzeigerachse des Zeigerwerks besitzt, so daß die Auslösefeder (50) auf der Seite der Leiterbahnen (12) angeordnet werden kann.

7. Als Weckeruhr mit einer elektrischen Signalquelle ausgebildete Uhr nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte

(10) eine Antriebsschaltung (30) für die Signalquelle (32,34) trägt.

8. Uhr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (10) eine der Unterbrechung des Signals der Signalquelle (32_f34) dienende Repetitionsschaltung (40) trägt.

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9. Uhr nach Anspruch 7, deren Signalquelle als elektrischer Summer mit mindestens einer Spule ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Spulenwicklung bzw. -Wicklungen unmittelbar an leitende Bereiche (38) der Leiterplatte (10) geführt sind_r die insbesondere am Rand der Leiterplatte angeordnete Finger bilden.

10. Uhr nach Anspruch 9,deren Summer einen Kern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (32) unmittelbar auf der Leiterplatte (10) befestigt, insbesondere auf diese aufgenietet ist.

11. Uhr nach einem oder mehreren der Ansprüche 7-10, mit einem elektrischen Schalter zum Abschalten der Signalquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (60) einen an der Leiterplatte (10) angeordneten, verstellbaren Leiter (60c) zum Verbinden zweier leitenden Bereiche (60a,60b) der Leiterplatte besitzt.

12. Uhr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

der verstellbare Leiter (60c) an einem über der Leiterplatte geführten Stellglied angeordnet ist und in der einen Schalterstellung gegen die beiden leitenden Bereiche (60a, 60b) der Leiterplatte (10) anliegt.

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