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Von einem Arbeitsspeicher angetriebener Zeitmesser.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen Zeitmesser, dessen Laufwerk von einem Arbeitspeicher angetrieben wird und mit Mitteln versehen ist, durch welche der Ablauf dieses Laufwerks entsprechend der Zeit in Abhängigkeit von einer zu Beleuchtungszwecken geeigneten Wechselspannung
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bedeutender Betriebssicherheit, da einmal die Netzwechselspannung eine genaue Zeitmessung gestattet und ausserdem durch den Arbeitsspeicher eine erhebliche Gangreserve gegeben ist.
Besonders vorteilhaft wirkt sich der Erfindungsgedanke bei Zeitanzeiger (Uhren) aus.
Die bekannten Synchronmotoruhren, bei denen eine Gangreserve nicht vorgesehen ist, besitzen im allgemeinen den Nachteil, dass zeitweiliges Ausbleiben der Netzspannung sehr störende Anzeigefehler bedingt. Anderseits unterscheiden sich die Synchronmotoruhren vorteilhaft von den Uhren mit mechanischem Ablaufwerk dadurch, dass sie bei nicht gestörtem Netz, abgesehen von den durch die Frequenzschwankungen bedingten praktisch zu vernachlässigenden Fehlern, stets genau anzeigen.
Bei Uhren, welche durch einen Kraftspeicher, meist unter dem Einfluss eines Hemmwerkes, angetrieben werden, auch solchen, bei welchen die Kraftspeicher durch Wechselstrom aufgezogen werden, kann sich naturgemäss das Ausbleiben der Netzspannung nicht fehlerhaft auswirken ; jedoch wird bei den in dieser Hinsicht den Synchronmotoruhren zwar überlegenen Hemmwerkuhren eine relativ hohe Anzeigeungenauigkeit, wie bekannt, dadurch verursacht, dass eine zentrale Regelung nicht vorgesehen, ihre Anzeigegenauigkeit daher ausschliesslich von der Güte und der Einstellung ihres Ablaufwerkes abhängig ist. Es ist daher erwünscht, die zuletzt erwähnten Hemmwerkuhren mit der den Synchronuhren eigenen Anzeigegenauigkeit auszustatten, ohne dass die Möglichkeit von Anzeigefehlern infolge zeitweiligen Ausbleibens der Netzspannung mit übernommen wird.
Die Erfindung löst die durch dieses Bedürfnis gestellte Aufgabe für von Kraftspeichern angetriebene Uhren durch Einrichtungen, welche diese Uhren in Abhängigkeit vom Netzwechselstrom regeln. Als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens wird eine mit einem durch Wechselstrom aufziehbaren Arbeitsspeicher versehene Uhr gezeigt, bei welcher der den Arbeitsspeicher aufziehende Wechselstrom zugleich das vom Arbeitsspeicher angetriebene Laufwerk regelt.
Andere Eigentümlichkeiten des Erfindungsgedankens werden in der Beschreibung erläutert und in den Ansprüchen beansprucht.
Von den den Erfindungsgedanken erläuternden Figuren zeigt : Fig. 1 eine Uhr in vereinfachter Darstellung, bei welcher der zu Beleuchtungszwecken geeignete Wechselstrom ausser zur Gangregelung noch zum Aufziehen des Arbeitsspeichers dient, Fig. 2 eine Anordnung, bei welcher der Regelelektromagnet durch eine auf dem Stator des Aufzugsmotors angeordnete Sekundärwicklung gespeist wird, Fig. 3 eine besonders zweckmässige Gestaltung des Regelelektromagneten und des von diesem Regelelektromagneten beeinflussten Teiles an der Unruhe der Uhr, Fig. 4 die Kurvenform der sowohl zu Beleuchtungzwecken als auch zur Uhrenregelung dienenden Wechselspannung, Fig. 5 die Kurvenform des die Wicklung des Regelelektromagneten durchfliessenden Stromes, Fig. 6 eine schaubildliehe Darstellung der während einer halben Sekunde auftretenden Regelvorgänge.
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nebst zugehörigem Schneckenrad 4 und ein Zahnradvorgelege 5-7 das Federgehäuse 8 aufzieht. Da die Erregerwicklung des Antriebsmotors dauernd mit der Wechselstromquelle verbunden ist, ist zweckmässig zwischen Ferrarisscheibe und Federgehäuse eine beispielsweise als Rutschkupplung ausgebildete Kupplungseinrichtung vorzusehen, welche das Aufzugsdrehmoment des Motors nur zeitweilig dem Federgehäuse übermittelt.
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Zeigerpaar 12, 13 an, dessen Ablauf über Zahnradvorgelege 14, 15 durch ein von der Unruhe 16 gesteuertes Hemmwerk geregelt wird.
Gemäss der Erfindung ist diese Unruhe mit einem aus magnetischem Material gefertigten Stift 17,
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zwei als Po1schuhe ausgebildeten Ansätzen 18, 19 des Synchronmotor 1 befindet.
Bei jeder Unruheschwingung führt das durch den Wechselstrom verursachte magnetische Feld mehrere Halbwellen aus, von denen immer nur beispielsweise die erste auf den mit der Unruhe verbundenen Stift 17 einwirkt, da nur in diesem Zeitpunkt dieser sich in unmittelbarer Nähe der Polschuhe M, 19 befindet. Erfolgen die Unruheschwingungen in einer Zeit, die länger oder kürzer als der den vorerwähnten, mehreren Halbwellen des Netzstromes entsprechende Zeitbetrag ist, so wird durch jede der ersten Halbwelle entsprechende spätere Halbwelle die Unruhe entweder verzögert oder beschleunigt und dadurch ständig das von der Unruhe beeinflusste Laufwerk der Uhr geregelt.
Es ist augenscheinlich, dass diese Regelart auch, bei Pendeluhren verwendbar ist, bei welchen die Regelhalbwelle des Wechselstromes entsprechend auf das Pendel oder einen unmittelbar mit dem Pendel gekoppelten Teil des Laufwerkes einwirken würde. Bei Unruhen, deren Schwingung, im Bogenmass gerechnet, mehr als 1800 beträgt, ist es zweckmässig, nur einen Polschuh 18 bzw. 19 vorzusehen, wobei der Stift 17, wie in Fig. 3 angedeutet, ebenfalls mit nur einem durch diesen Polschuh beeinflussten Ankerpol ausgerüstet wird.
In Fig. 2 ist 1 wiederum der Aufzugsmotor, der über die Ferrarisscheibe. 3 die Schnecke. 3 antreibt.
Ausser seiner unmittelbar an die Wechselstromquelle angeschlossenen Erregerwicklung 7 besitzt jedoch dieser Motor noch eine zweite Wicklung 11, die in Reihe mit der Erregerwicklung des Regelmagneten 20 liegt. Dieser Regelmagnet besitzt wiederum zwei Polschuhe 18, 19, die in der vorbesehriebenen Weise auf den an der Unruhe 16 befestigten Stift 17 einwirken.
Durch eine derartige Anordnung einer zweiten, nach Art eines Transformators wirkenden Wicklung kann man die auf die Unruhe wirkenden Regelkräfte unabhängig von der Stärke des magnetischen Feldes im Antriebsmotor bemessen. Ausserdem ermöglicht es eine derartige Ausführung, die Unruheregelung bei nicht voll erregtem Antriebsmotor vorzunehmen. Soll z. B. der Aufzugsmotor das Federgehäuse nicht aufziehen, so wird in die Erregerwicklung des Motors mit der Wechselstromquelle verbindende Leitung ein Widerstand eingeschaltet, der die Erregerstromstärke so weit schwächt, dass das Erregerfeld nicht zum Antrieb der Ferrarisseheibe 2 genügt, jedoch in der Wicklung II eine EMK induziert, die zur Regelung der Unruhe 16 durch den Regelmagneten 20 bereits ausreicht.
Ist die Amperewindungszahl des Regelmagneten eine derartige, dass bei diesem Betriebsfall bereits nahezu die Sättigung des Eisenkerns erreicht wird, so kann die beim Aufzug des Federgehäuses sich vergrössernde Erregerstrom-
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die einen radial angeordneten Stabmagneten 21 trägt. Dieser Stabmagnet soll beispielsweise so magnetsiert sein, dass sein nach aussen gerichtetes Ende als Südpol anzusehen ist.
In der Null-bzw Mittelstellung der Unruhe befindet sich der mit S bezeichnete Südpol zwischen zwei polartigen Ansätzen 22,23 eines die Wicklung 24 tragenden Elektromagneten 25. Die Ansätze 23 sind dachförmig angeordnet, u.. zw. derart, dass eine möglichst kleine Entfernung zwischen diesen Ansätzen und dem sich in der Mittelstellung befindenden Stabmagneten besteht, wobei der Streufluss zwischen den polartigen Ansätzen möglichst klein gehalten wird.
Im Stromkreis für die Wicklung 24 des Elektromagneten 25, der entweder unmittelbar oder, wie in Fig. 1 dargestellt ist, über einen Transformator 26 an das Liohtnetz angeschlossen ist, ist ein Gleichrichter 27 vorgesehen. Der Gleichrichter 27 kann in beliebiger Weise ausgebildet sein, z. B. als Trockengleichrichter, Kontakt, Detektor, aber auch als mechanischer Gleichrichter. Für seine Gestaltung ist nur wesentlich, dass er einmal die auf die Regelhalbwelle folgende und ihr vorangehende Halbwelle unterdrückt, so dass beim Vorschwingen der den Stabmagneten 21 tragenden Unruhe nur die Regelhalbwelle auf die Unruhe berichtigend, einwirken kann.
Einer solchen Bedingung würde bereits ein Trockengleieh- richter genügen, der den eine Kurvenform nach Fig. 4 aufweisenden Lichtnetzwechselstrom derart beeinflusst, dass die Wicklung 24 des Elektromagneten 25 von einem Strom durchflossen wird, der ungefähr . die in Fig. 5 angedeutete Kurvenform aufweist. Ist beispielsweise die in Fig. 5 gestrichelt dargestellte Halbwelle zum Regeln der Unruhe während der Hinschwingung vorgesehen, so erkennt man leicht, dass die dieser Halbwelle folgende und die ihr vorangehende Halbwelle, welche entgegengesetzte Momentanwerte haben würde, nicht mehr auf die Unruhe einwirken.
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Ausserdem ist für die Gestaltung des Gleichrichters 27 massgeblich, dass die Halbschwingung, die ihren Zweitwerten nach für die Regelung der Unruhe bei Rückschwingung geeignet wäre, unterdrückt wird, so dass bei einer Vollschwingung der Unruhe nur einmal, u. zw. bei der Hinschwingung, eine kurzzeitige Regelung der Unruhe in Abhängigkeit von der Netzweehselspannung erfolgt. Die letzerwähnte vom Gleichrichter 27 zu erfüllende Bedingung ist am besten aus Fig. 6 zu erkennen.
In dieser Figur sind oben die der Fig. 5 entsprechenden Halbschwingungen mit Momentanwerte gleicher Stromrichtung dargestellt. Bei einer Frequenz von 50 würde in einer halben Sekunde oder 500 Millisekunden (ms) 25 Halbwellen auftreten, wie es durch die in Fig. 6 oben gemachte Angabe angedeutet ist.
Unterhalb der Darstellung für die Wechselstromhalbwellen ist der auf der Unruhe 16 befestigte Stabmagnet 21 in fünf verschiedenen, den Zeitwerten der oben wiedergegebenen Halbwellen entsprechenden Stellungen a-e angedeutet worden.
In Übereinstimmung mit dem der Fig. 6 zugrunde liegenden Beispiel wird angenommen, dass die dritte, schraffiert dargestellte Halbwelle als Regelhalbwelle dient. Während des Verlaufes dieser Halbwelle befindet sich der von der Unruhe 16 getragene Stabmagnet 21 in ungefähr der in Fig. 3 wiedergegebenen Stellung, d. h. in einer Lage, in welcher der Südpol des Stabmagneten 21 ungefähr die Mittelstellung zwischen den Ansätzen 22, 23 des Elektromagneten 25 einnimmt.
Die Stromrichtung der Regelhalbwelle soll derart sein, dass der Ansatz 22 ein Nordpol, der Ansatz 2. 3 ein Südpol ist. Bei Betrachtung der Fig. 3 ist leicht einzusehen, dass die in Fig. 6 gestrichelt dargestellte Regelhalbwelle derart auf den Stabmagneten einwirkt, dass er genau die Mittelstellung zwischen den beiden Ansätzen 22, 2.) einzunehmen bestrebt ist, wenn der Momentanwert der Halbwelle gleich dem Scheitelwert ist.
Bei der zuvor erwähnten Mittelstellung der Unruhe entsprechend der Darstellung a in Fig. 6 soll die Unruhe das Bestreben haben, nach links auszuschwingen, wie es in der Figur durch den Pfeil dargestellt ist. Die in Fig. 3 dargestellte Unruhe bewegt sieh demnach dem Uhrzeigersinn entgegen, u. zw. derart, dass beim Eintreffen der der Regelhalbwelle folgende Halbwelle gleicher Stromrichtung sich der Südpol S des Stabmagneten 21 bereits derart von den Ansätzen 22, 23 des Regelelektromagneten 25 entfernt hat, dass eine nennenswerte Beeinflussung des Stabmagneten durch den Elektromagneten nicht mehr eintritt.
Nach Ablauf von 6lys4 Perioden nimmt die Unruhe die äusserste Linksstellung ein, wie es in Fig. 6
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jedoch die Unruhe diesmal das Bestreben hat, nach rechts auszuschwingen. Infolge der gewählten Eigenschwingungszahl der Unruhe kommt der Stabmagnet M, wie bei ein Fig. 4 angedeutet, dann in unmittelbare Nähe der Ansätze 22, 23, des Regelelektromagneten 25 (Fig. 3), wenn infolge der Unterdrückung der der zuerst erwähnten Regelhalbwelle entsprechenden Halbwelle x der Regelelektromagnet stromlos ist, so dass die Rüekschwingung der Unruhe ungehemmt erfolgen kann.
Auch hier treten die benachbarten und nicht unterdrückten Halbwellen um so viel vor und nach dem Augenblick des Durchschwingens durch die Nullage auf, dass eine Beeinflussung des Stabmagneten 21 durch die Ansätze 22, 23 vernaehlässigbar klein ist.
Die Eigenschwingung der Unruhe könnte natürlich auch so gewählt werden, dass nach Ablauf einer ganzen Zahl von Perioden, z. B. 12 oder 13 statt 121, ¯ Perioden, die Unruhe bei der Rückschwingung durch die Mittellage hindurchgeht. Um bei einer derartigen Eigenschwingungszahl der Unruhe die gleiche Regelwirkung, d. h. ein freies Rüeksehwingen, zu erzielen, müsste dann die 12. oder 13. Halbwelle, die die gleiche Stromrichtung aufweist wie die ersterwähnte Regelhalbwelle, unterdrückt werden. Ein derartiges Unterdrücken von hinsichtlich der Stromrichtung mit der Regelhalbwelle übereinstimmenden Halbwellen könnte zweckmässig durch einen mechanischen Gleichrichter bzw. Unterbrecher erzwungen werden.
Nach weiteren 6Y4, Perioden nimmt der Stabmagnet 21 die äusserste Rechtsstellung entsprechend d in Fig. 6 ein, wobei wiederum die Bewegungsrichtung des Stabmagneten 21 bzw. der Unruhe umgekehrt wird. Nach weiteren 6Y4, Perioden, also insgesamt 25 Perioden, schwingt die Unruhe und damit der Stabmagnet 21 wiederum durch die Mittellage, wie es in Fig. 6 bei e angedeutet ist, so dass sich die für die Stellung a beschriebenen Regelvorgänge wiederholen, die zur Wirkung haben, dass in dem Augenblick, in welchem der Momentanwert gleich dem Scheitelwert ist, der Stabmagnet 21 genau die Mittelstellung zwischen den Ansätzen 22 und 23 des Regelelektromagneten 25 einzunehmen bestrebt ist, wobei ein während des Ablaufs der 25 Perioden eingetretener Gangfehler der Unruhe ausgeglichen wird, u. zw.
unabhängig davon, ob die Bewegung der Unruhe zu schnell oder zu langsam erfolgt ist.
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