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Damit bei Präzisionsuhren die erforderliche, hohe Gangenauigkeit eingehalten werden kann, darf das meist vorgesehene Pendel praktisch keine Schwankungen in der Amplitude aufweisen. Um die Pendelamplitude möglichst konstant zu halten, wurde es schon vorgeschlagen, vom Pendel betätigte Anschlagkontakte vorzusehen, die beim Absinken der Pendelamplitude kurzzeitig Elektromagnete einschalten, welche ihrerseits über einen am Pendel vorgesehenen Weicheisenteil dem Pendel einen Beschleunigungsimpuls erteilen, der in weiterer Folge eine Vergrösserung der Pendelamplitude mit sich bringt. Bei diesen Ausführungen schwankt somit die Pendelamplitude-in der Gesamtheit gesehenum einen vorbestimmten Mittelwert. Die Abnahme der Zeitimpulse vom Pendel erfolgt ebenfalls häufig über mechanische Kontakte.
Zufolge der mechanischen Berührungspunkte sind an dem Pendel äussere Einflüsse wirksam, so dass das Pendel nicht mehr als freischwingendes Pendel angesprochen werden kann und sich Abweichungen der einzelnen Pendelschwingungszeiten voneinander ergeben, die in ihrer Gesamtheit zu einer bestimmten, mittleren Gangschwankung der Uhr führen. Um die äusseren Einflüsse, die auf das Pendel wirken, möglichst zu beseitigen, wurde es schon versucht, sowohl die Zeitimpulse als auch die Antriebsimpulse für , das Uhrenpendel über sogenannte Fotokontakte zu steuern.
Bei der Anordnung eines Fotokontaktes wird am freischwingenden Pendel eine optische Lenkung, wie etwa eine Blende, ein Spiegel od. dgl., vorgesehen, welche Lenkung bei einer bestimmten Pendelstellung einen gerichteten Lichtstrahl zu einer Fotozelle leitet oder auch den dauernd auf die Fotozelle gerichteten Lichtstrahl unterbricht, so dass dann im Fotozellenstrom Schwankungen auftreten, die zur Steuerung der Zeitanzeige bzw. der Antriebseinrichtung für das Uhrenpendel herangezogen werden können.
Als Antriebseinrichtung für das Pendel sind wieder auf einen am Pendel vorgesehenen Weicheisenkern wirkende Elektromagnete vorgesehen. Bei einer bekannten, nach diesem Prinzip arbeitenden Antriebssteuerung erhält das Pendel bei jedem Pendeldurchgang durch die Mittelstellung einen Antriebsimpuls. Theoretisch erscheint diese Lösung besonders günstig, da das Pendel bei jeder Schwingung gleichartigen Einflüssen ausgesetzt wird. In der Praxis zeigt sich jedoch, dass es nicht möglich ist, den dem Pendel bei jeder Schwingung erteilten Antriebsimpuls so genau zu dosieren, dass er durch die Reibung, Luftwiderstand usw. bedingten Energieverluste des Pendels genau aufhebt. Dadurch ergeben sich aber in weiterer Folge grössere Amplitudenschwankungen des Pendels und damit auch beträchtliche mittlere Gangschwankungen des vom Pendel gesteuerten Uhrwerkes od. dgl.
Erhält beispielsweise das Pendel bei jedem Durchgang einen auch nur um ganz kleine Werte zu kräftigen Antriebsimpuls, so wird sich seine Amplitude von Schwingung zu Schwingung um einen dem Energieüberschuss entsprechenden Wert vergrössern, bis schliesslich Abhilfe geschaffen wird oder das Pendel irgendwo anschlägt. Sind die Antriebsimpulse dagegen zu schwach bemessen, so kommt es zu einem stetigen Absinken der Pendelamplitude, die auch wieder in weiterer Folge eine Gangschwankung der Uhr mit sich bringt. Damit die erwähnte Antriebssteuerung einigermassen genau arbeitet, ist es notwendig, mit stabilisierten Spannungen für den Antrieb der Elektromagnete zu arbeiten, da Spannungsschwankungen schon von sich aus beträchtliche Amplitudenänderungen hervorrufen würden.
Antriebssteuerungen der erwähnten Art benötigen daher einen beträchtlichen technischen Aufwand und sind überdies störungsanfällig.
Alle diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Diese bezieht sich auf eine Antriebssteuerung für Uhrenpendel mit einem Fotokontakt, der aus einer Fotozelle mit nachgeschaltetem Relais besteht, über einen von einer am frei schwingenden Pendel vorgesehenen optischen Lenkung geleiteten Lichtstrahl betätigbar ist und einen auf einen am Pendel vorgesehenen Magnetanker wirkenden Antriebs-Elektromagneten steuert. Die
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Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass der Fotokontakt auf die kleinste gewünschte Pendelamplitude eingestellt und in seiner Ansprechbereitschaft verzögert ist, so dass er den Antriebsmagneten nur bei den beim Zusammenfall des Umkehrpunktes des Pendels mit dem eingestellten Amplitudenwert verlängerten Impulsen kurzzeitig einschaltet.
Die dem Pendel erteilten Antriebsimpulse werden klein gehalten, damit es durch sie nicht zu einer plötzlichen grösseren Geschwindigkeits- und damit Amplitudenänderung des Pendels kommen kann. Praktisch wird durch die erfindungsgemässe Antriebsanordnung erreicht, dass die Pendelamplitude innerhalb ganz kleiner Grenzen konstant gehalten wird.
Es sind dazu nur relativ einfache Steuerorgane notwendig. Da die Pendelamplitude praktisch konstant gehalten wird, bleiben auch die Gangschwankungen der Uhr in minimalsten Grenzen. Bei der praktischen Ausführung ist vorzugsweise das der Fotozelle nachgeschaltete Relais um eine hohe Ansprechbereitschaft zu gewährleisten-polari- siert und schliesst seinen Kontakt bzw. seine Kontakte im Rhythmus der von der Fotozelle beim Durchgang des Pendels durch den Lichtstrahl empfangenen Impulsen. Den Kontakten ist ein weiteres, verzögertes und den Antriebsmagneten ein- und ausschaltendes Relais nachgeschaltet, das von ihnen gesteuert wird.
Beim normalen, hinreichend grossen Pendelausschlag erhält die Fotozelle bei jedem Pendeldurchgang zwei kurze Lichtimpulse, durch die das polarisierte Relais zum Ansprechen gebracht wird, während die Dauer der Impulse jedoch nicht ausreicht, um auch das dem polarisierten Relais nachgeordnete verzögerte Relais zum Ansprechen zu bringen, so dass in diesem Fall der Antriebsmagnet ausgeschaltet bleibt. Sobald jedoch nach Absinken der Pendelamplitude der Umkehrpunkt des Pendels mit der Einstellung des Fotokontaktes zusammenfällt, erhält die Fotozelle-da das Pendel bekanntlich längere Zeit im Umkehrpunkt verweilt-einen länger andauernden Lichtimpuls, der in weiterer Folge über die Fotozelle und das polarisierte Relais auch das verzögerte Relais zum Ansprechen bringt, so dass nunmehr der Antriebsmagnet eingeschaltet wird und das Pendel einen Beschleunigungsimpuls erhält.
Dadurch vergrössert sich wieder die Pendelamplitude, so dass nach einer oder mehreren Polgeschwingungen des Pendels wieder ein so grosser Amplitudenwert erreicht wird, dass der Umkehrpunkt des Pendels ausserhalb der Einstellung des Fotokontaktes liegt, so dass dann der Antrieb nicht mehr eingeschaltet wird.
Bei der Verwendung eines Elektromagneten zur Erteilung der Beschleunigungsimpulse an das Pendel soll darauf geachtet werden, dass der Magnet nur in jener Zeit wirksam ist, in der die Magnetkraft in der Richtung der Pendelschwingung wirkt, also meist in der Zeit, in der das Pendel auf den Magneten zuschwingt.
Bei der erfindungsgemässen Antriebssteuerung wird dies dadurch erreicht, dass das den Antriebsmagneten schaltende Relais zusätzlich einen Umschaltekontakt besitzt, der in der Ruhestellung einen vorzugsweise einstellbaren Kondensator mit einer Stromquelle, in der Arbeitsstellung dagegen diesen Kondensator mit der Relaiswicklung verbindet, so dass das Relais nach seinem Ansprechen für eine durch die Zeitkonstante des aus der Relaiswicklung, dem Kondensator und gegebenenfalls einem zusätzlich eingeschalteten Widerstand bestehenden RC-Gliedes bestimmte Zeitdauer in der Arbeitsstellung bleibt, wobei diese Zeit durch entsprechende Wahl der Einzelglieder des RC-Gliedes kleiner als die Dauer einer Viertelschwingung des Pendels gehalten ist. Die Einstellbarkeit des Kondensators ermöglicht es, die Schaltung an verschiedene Verhältnisse anzupassen.
Weitere Einzelheiten des ErfinJungsgegenstandes gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung hervor.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 ein Prinzip-Schaltschema einer er- findunggemässen Antriebssteuereinrichtung und Fig. 2 und 3 schematisch zwei verschiedene mögliche Anordnungen von Fotozelle, Lichtquelle und optischer Lenkung am Pendel.
In den Fig. 2 und 3 wurde das Pendel jeweils nur durch einen Strich. 1 und seine Mittelstellung aurch eine strichpunktierte Linie 2 angedeutet. Die Pendelaufhängung wurde mit 3 bezeichnet. Im Pendel 1 ist ein (nicht dargestellter) Weicheisenanker untergebracht, auf den unterhalb des Pendels angerordnete und über die Steuereinrichtung einschaltbare Elektromagnete 4 wirken. Am Pendel 1 sitzt ein Träger 5, der bei der Ausführung nach Fig. 2 als Schlitzblende, bei jener nach Fig. 3 dagegen als Träger für einen Spiegel 6 ausgebildet ist. Für die Antriebssteuerung ist eine Lampe 7 mit vorgeschalteter Blende 8 sowie eine Fotozelle 9, der ebenfalls eine Blende 10 vorgeschaltet ist, vorgesehen.
Die Blendenöffnung 11 bzw. der Spiegel 6 sind so angeordnet, dass sie in der dem kleinsten gewünschten Ausschlag des Pendels entsprechenden Pendelstellung einen Lichtstrahl 12 von der Lichtquelle 7 zur Fotozelle 9 gelangen lassen. Es ist klar, dass es sich dabei nicht nur um sichtbares, sondern auch um infrarotes bzw. ultraviolettes sowie um polarisiertes Licht handeln kann.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist für die
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gesamte Steuereinrichtung eine gemeinsame Stromquelle 13 vorgesehen, an die die Lampe 7 fest angeschlossen ist. Sobald von der Lampe 7 ein Lichtstrahl 12 auf die Fotozelle 9 fällt, kann über diese, einen nicht dargestellten, gegebenenfalls nachgeschalteten Verstärker, ein zur Kontrolle nachgeschal- tetes Messinstrument 14, einen Regelwiderstand 15 und ein polarisiertes Relais P ein Strom fliessen, so dass das Relais P seinen Arbeitskontakt p im Rhythmus der Lichtimpulse schliesst. In der Schliessstellung schal- tet der Kontakt p über einen Vorwiderstand 16 ein Relais V in den Stromkreis ein.
Dieses Relais ist durch einen parallel geschalteten Kondensator Cy in seiner Ansprechbereitschaft verzögert und spricht daher nur dann an, wenn die Lichtimpulse und damit auch die dem Relais über den Kontakt p erteilten Stromimpulse eine vorbestimmte Dauer haben. Durch Wahl der Kapazität des Kondensators Cv wird diese Verzögerung so gewählt, dass es bei den kurzen, bei hinreichend grossem Pendelausschlag auftretenden Impulsen nicht, bei längerer Impulsdauer dagegen (die dann auftritt, wenn der Umkehrpunkt des Pendels in dem Bereich liegt, in dem von der Lichtquelle 7 ein Lichtstrahl zur Fotozelle 9 gelangen kann) zu einem Ansprechen des Relais V kommt, das dann seinen Arbeitskontakt v schliesst und einen Umschaltekontakt vu umlegt.
Der Kontakt v schaltet in der Arbeitsstellung den Elektromagnet 4 in den Stromkreis ein, so dass das Pendel einen Beschleunigungsimpuls erhält. Der Kontakt vu verbindet in seiner in der Zeichnung dargestellten Ruhestellung einen Kondensator C grosser Kapazität mit der Stromquelle, so dass dieser Kondensator aufgeladen ist. Beim Ansprechen des Relais V legt der Kontakt v 11 um und verbindet nun-. mehr den Kondensator C mit der Wicklung des Relais V, über die sich der Kondensator. entlädt, so dass dieses Relais für die Zeitdauer der Entladung in der Arbeitsstellung gehalten wird. Der Kondensator C ist vorzugsweise als verstellbarer Kondensator ausgebildet, so dass die Entladungszeitkonstante an die jeweiligen Verhältnisse angepasst werden kann.
In Abänderung der beschriebenen Anordnung könnte auch eine Ruhestromschaltung vorgesehen werden, bei der das Relais P an Stelle des Arbeitskontaktes einen im Stromkreis eines zusätzlichen, über einen dem Kondensator Cl äquivalenten Kondensator od. dgl. verzögerten Hilfsrelais sitzenden Ruhekontakt besitzt und das Hilfsrelais über einen im Stromkreis des Relais V sitzenden Ruhekontakt dieses und damit den bzw. die Magnete 4 steuert. Dabei befindet sich das Hilfsrelais im Normalzustand in d. er Arbeits" stellung und hält über seinen Ruhekontakt den Stromkreis des Relais V geöffnet. Die bei hinreichend grossem Pendelausschlag auftretenden, kurzen Unterbrechungen des Stromkreises des Hilfsrelais durch den Ruhekontakt des Relais P können sich zufolge der Verzögerung nicht auswirken.
Erst wenn die Unterbrechung bei kleiner Pendelamplitude hinreichend lang wird, fällt das Hilfsrelais ab und schliesst dann über seinen Ruhekontakt den Stromkreis des Relais V.
Die übrige Funktion entspricht der der vorigen Schaltung.
Damit beim Durchbrennen der Lampe 7 ein Stehenbleiben des Pendels sicher verhindert wird, kann ein Lampenrevolver vorgesehen sein, der bei Unterbrechung des Lampenstromes automatisch über einen Elektromagneten od. dgl. um einen Schrittbis zur nächsten gebrauchsfertigen Lampeweiterschaltet. Bei dieser Ausführung wird vorzugsweise aussen am Steuergerät ein gemeinsam mit dem Lampenrevolver betätigtes Schauzeichen vorgesehen, das den stattgefundenen Ausfall einer Lampe anzeigt, damit diese dann rechtzeitig ausgewechselt werden kann. Für die Abnahme der Zeitimpulse können ebenfalls Fotozellenanordnungen, die vorzugsweise mit Fototransistoren bestückt sind, vorgesehen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Antriebssteuerung für Uhrenpendel, mit einem Fotokontakt, der aus einer Fotozelle mit nachgeschaltetem Relais besteht, über einen von einer am frei schwingenden Pendel vorgesehenen optischen Lenkung geleiteten Lichtstrahl betätigbar ist und einen auf einen am Pendel vorgesehenen Magnetanker wirkenden Antriebs-Elektromagneten steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Fotokontakt (9, P, p) auf die kleinste gewünschte Pendelamplitude eingestellt und in seiner Ansprechbereitschaft verzögert ist, so dass er den Antriebsmagneten (4) nur bei den beim Zusammenfall des Umkehrpunktes des Pendels mit dem eingestellten Amplitudenwert verlängerten Impulsen kuzzeitig einschaltet.