Anordnun zum Antrieb von Unruhen oder Pendeln von Uhren Es ist bereits bekannt, den Antrieb für elektrische bzw. elektronische Uhren mit Kontakten oder mit Transistoren zu be werkstelligen. Solchen Antriebsanordnungen sind jedoch gewisse Nachteile eigen, wie z. B. der Verbrauch der Kontakte durch Ab brand oder mechanische Abnutzung. Die Verwendung von Transisto ren erweist sich durch die erforderlichen, umfangreichen Schal- tungsmassnahmen als relativ teuer und daher nur bedingt einsatz fähig.
Die Erfindung geht nun von dem Gedanken aus, Antriebsanord nungen für mechanische Schwingungssysteme für elektrische oder elektronische Uhren zu schaffen, bei denen einerseits Bauelemente, die einem Verschleiss unterliegen, vermieden sind und anderer seits Schaltungen ermöglichen, die nur einen äusserst geringen
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Aufwand <SEP> an <SEP> Schaltelementen <SEP> erfordern.
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<tb> Die <SEP> Schweizer <SEP> Patentschrift1337 <SEP> 147 <SEP> behandelt <SEP> Uhren <SEP> mit Transistorschaltungen in ganz spezieller Ausführungsform der elektronischen Anordnung, wobei zwei Kreise, ein Steuerkreis und ein Antriebskreis, die voneinander getrennt sind, Verwen dung finden.
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Bei <SEP> all <SEP> den <SEP> bisher <SEP> bekannt <SEP> gewordenen <SEP> elektronischen <SEP> Uhren,
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<tb> zum <SEP> Beispiel <SEP> bei <SEP> der <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> deutschen <SEP> Patentschrift <SEP> l1 <SEP> 073 <SEP> 967
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<tb> und <SEP> der <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> Schweizer <SEP> Patentschrift537 <SEP> 147,finden <SEP> sich stets Antriebs- und Steuerkreis getrennt, wobei eventuell ein oder mehrere Zweige des Kreises beiden Kreisen gemeinsam sein können. Identisch jedoch sind Steuer- und Antriebskreis nie, so wie es die vorliegende Erfindung erstmals angibt.
Es handelt sich bei der vorliegenden Erfindung also nicht um das Ersetzen eines Transistors durch ein anderes Halbleiter bauelement. Es wurde vielmehr eine ganz spezielle Schaltung zum Antrieb von Uhren mit Tunneldioden entwickelt, und das ist der wesentliche technische Fortschritt, die in einfachster Weise aufgebaut ist, so dass ein Minimum an Schaltelementen für den Aufbau einer elektronischen Uhr genügt.
In einer Anordnung zum Antrieb von Unruhen oder Pendeln von Uhren, mittels eines elektrischen Antriebskreises und eines durch Kopplung mit dem mechanischen Schwinger diesen Antriebskreis steuernden elektrischen Steuerkreises sind erfindungsgemäss der Antriebskreis und der Steuerkreis identisch, wobei dieser Kreis mindestens eine Tunneldiode als steuerndes Element, eine gleich zeitig als Antriebselement und als Koppelelement zwischen dem elektrischen Kreis und dem mechanischen Schwinger dienende Spule und eine Spannungsquelle enthält.
Zum Verständnis eines Uhrantriebs, wie ihn die Erfindung vor sieht, sei die Arbeitsweise der Tunneldiode anhand des in Figur 1 dargestellten Diagramms erläutert, das die Strom- spannungscharakteristik einer solchen Diode im Durchlassbereich darstellt.
Beim Anlegen einer Spannung an die Klemmen der Tunnel diode fliesst mit fortschreitender Erhöhung dieser Spannung zunächsl ein kräftiger Strom (vergl. Ast A-B), der bei ca. 50mV einen Maximalwert B annimmt, dann rasch wieder absinkt (vergl. Ast B-C) und im Bereich von etwa 100 bis 300 mV einen Minimalwert C be sitzt.
Von diesem Wert C anweist die Tunneldiode den üblichen, beispielsweise von Germaniumdioden her bekannten Verlauf in Durchlassrichtung (vergl. Ast C-D)auf.
Dieses Steuerelement ermöglicht nun eine sehr einfache An-
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triebsanordnung <SEP> für <SEP> elektrische <SEP> Uhren. <SEP> Nachstehend <SEP> werden <SEP> einige
<tb> <B>Aus</B> <SEP> UaLihrungsbeispiele <SEP> des <SEP> Erfindungsgegenstandes <SEP> anhand <SEP> der <SEP> Zeich- nung erläutert: Wie aus der in Figur 2 dargestellten prinzipiellen Schaltungs anordnung hervorgeht, enthält der Antriebskreis einer solchen Uhr ausser der Batterie B und der Antriebsspule S nur noch die Tunneldiode T.
Die Antriebsspule S, die als Koppelglied die Um- wandlung der elektrischen Energie in mechanische besorgt, ist in bekannter Weise auf dem Schwingorgan befestigt und wirkt mit feststehenden Permanentmagneten zusammen. Ebenso ist eine An ordnung möglich, bei der die Spule fest angeordnet ist und die Magnete in an sich bekannter Weise beweglich montiert sind.
Durch die Relativbewegung zwischen Spule S und dem in der Zeichnung nicht dargestellten Permanentmagneten wird in der Spule S eine Spannung induziert, die zur Steuerung der Tunnel diode T Verwendung findet. Der Vorgang verläuft dabei wie folgt: Beim Eintauchen der Antriebsspule S in das Magnetfeld der nicht dargestellten Permanentmagnete wird die von der Batterie B gelieferte, an der Tunneldiode T liegende Spannung, die die Grösse der Minimalspannung der Tunneldiode besitzen soll, in folge der induzierten elektromagnetischen Kraft verkleinert.
Dadurch wird, wie ebenfalls aus dem Diagramm nach Figur 1 erkenn bar, der Stromfluss durch die Tunneldiode T vergrössert, der schliesslich in Punkt B seinen Maximalwert erreicht. Dieser Strom erzeugt nach der Lentzschen Regel einen, die kinetische Energie des Antriebsmechanismus vergrössernden Impuls, der demnach als Antriebsmechanismus zu bewerten ist.
Dieser Impuls kann sich naturgemäss auch aus einer Reihe von Impulsen zusammen- setzen. Verlässt nun die Spule das magnetische Feld, so ver schwindet die induzierte elektromotorische Kraft, die Spannung im Kreis erhöht sich und die Diodencharakteristik wird dabei von Punkt B nach Punkt C durchlaufen.
Da der Strom im Antriebs kreis sehr kleine Werte annimmt, kann das Schwingorgan, zoB.
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die <SEP> Unruh, <SEP> einer <SEP> Uhr, <SEP> den <SEP> Rest <SEP> der <SEP> Periode <SEP> als <SEP> praktisch <SEP> freie Schwingung ausführen.
Bei der zweiten Halbperiode der Schwingungen erfolgt der Durch- gang der Spule durch das Magnetfeld in entgegengesetzter Rich tung. Es wird naturgemäss die elektromotorische Kraft in ent- gegengesetzter R-ichtung induziert. Da aber das Minimum der Tunneldiode sehr breit ausgeprägt ist, kommt ein Stromfluss im Antriebsstromkreis infolge der geringen Spannungserhöhung nicht zustande. Es wird also kein, die Bewegung des Pendels hemmender Stromimpuls ausgelöst.
Da im Gebiet grösser etwa 0,3 V (vergl. Ast C-D) ein rascher Anstieg des Tunnelstromes zu verzeichnen ist, die handels üblichen Elementspannungen z.Zt. aber in der Grössenordnung von 1 V und darüber liEgen, wurde, wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dargestellt, eine Anordnung von zwei unterschied lichen Zellen getroffen, die derart geschaltet sind, dass sich ihre Spannungen aubtrahieren. Die elektromotorischen Kräfte der einzelnen Zellen B1 und B2 sind nun so gewählt, dass als Differenzspannung die Minimalspannung der Tunneldiode erreicht wird.
Da derzeit die Tunneldioden noch einen bestimmten, wenn auch sehr geringen Stromfluss im Bereich des Minimums (vergl.Punkt C) zeigen, ist, wie in einem Ausführungsbeispiel nach Fig. q. dar gestellt, eine Anordnung vorgesehen, welche die Antriebsspule S über einen Transformator Tr an den eigentlichen Schaltstromkreis ankoppelt. Dadurch wird vermieden,
dass der Diodenstrom einen Einfluss auf die freie Schwingung des Schwingörgans nehmen kann und dass die Gangqualität des Zeitmessers durch den Diodenrest- strom nicht beeinflusst wird.
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Fernerhin <SEP> ist <SEP> vorgesehen, <SEP> dass <SEP> zwei <SEP> oder <SEP> mehrere <SEP> Tunneldioden
<tb> in <SEP> Serie <SEP> geschaltet <SEP> Verwendung <SEP> finden.
<tb> In <SEP> der <SEP> Praxis <SEP> erweist <SEP> es <SEP> sich <SEP> als <SEP> vorteilhaft, <SEP> dass <SEP> sowohl <SEP> beim
<tb> links- <SEP> als <SEP> auch <SEP> beim <SEP> rechtsseitigen <SEP> Durchgang <SEP> des <SEP> Schwingorgans
<tb> durch <SEP> die <SEP> 1@ullage <SEP> ein <SEP> Antriebsimpuls <SEP> ausgelöst <SEP> wird.
<tb> Diesem <SEP> Umstand <SEP> wird, <SEP> wie <SEP> im <SEP> Ausführungsbeispiel <SEP> der <SEP> Figur <SEP> 5
<tb> dargestellt <SEP> ist, <SEP> Rechnung <SEP> getragen. <SEP> Die <SEP> hier <SEP> dargestellte
<tb> Gegentaktschaltung <SEP> mit <SEP> den <SEP> Tunneldioden <SEP> T1 <SEP> und <SEP> T2 <SEP> versorgt <SEP> die
<tb> Spule <SEP> S.
Die in den Gegentaktkreisen angeordneten Spannungsquellen Bi und B2 und die Tunneldioden T1 und T2 sind derart angeordnet, dass jeweils entgegengesetzte Polarität der Dioden und Spannungs quellen vorhanden sind. Die Anordnung liefert nun in beiden Schwingvorrichtungen des Schwingorgans einen Antriebsimpuls, in dem beim Linksdurchgang durch die Nullage der eine Kreis und beim Rechtsdurchgang der andere Kreis die Stromversorgung für die Antriebsspule übernimmt.
Zur Vermeidung des unerwünschten Diodenreststromes sieht eine Variante der Erfindung vor, wie sie als Ausführungsbeispiel in Figur 6 dargestellt ist, einen Transistor .V während der Tast- pausen zur Abschaltung der Tunneldiode von der Batteriespannung zu verwenden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird diese durch die Emitter-Kollektor-Strecke des in den Antriebsstromkreis ge legten Transistors V erreicht.
Zur Aussteuerung des Transistors V ist eine zusätzliche Spule S st vorgesehen, welche den Transistor V während des Nulldurchganges des Pendels durchschaltet und die Tunneldiode an die volle Batteriespannung legt. Zur Erzielung eines genügend langen Steuerimpulses für den Transistor V ist weiterhin ein Verzögerungsglied, z.B. in Form des in der Anord nung nach Figur 6 dargestellten RC-Gliedes RC, vorgesehen.