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Drahtlos gesteuerte Uhr Das Hauptpatent betrifft eine drahtlos gesteuerte Uhr, welche mittels einer normalisierten Wechselspannung gesteuert wird. Kennzeichnend für die Erfindung des Hauptpatentes ist, dass Mittel vorgesehen sind, die das elektrische oder das magnetische Wechselfeld, welches bei Elementen des Kraftstromnetzes auftritt, aufnehmen und ein synchronisierendes Signal zur Steuerung eines Uhrenmotors liefern.
Elektrisch betriebene Uhren, welche ohne Verbindung mit dem Lichtnetz arbeiten, erhalten ihre Energiezufuhr vorzugsweise von Batterien oder Federmotoren. Die Energie, welche zur Verstärkung der von dem elektrischen oder magnetischen Feld des kommerziellen Lichtnetzes gewonnenen Signale notwendig ist, wird ebenso Batterien entnommen. Es ist daher ein Zweck der vorliegenden Erfindung, den von den Batterien entnommenen Strom durch die Verwendung von Transistorverstärkern zu vermindern.
Vorzugsweise enthalten die Transistorverstärker eine nichtlineare Stufe bzw. eine Stufe, welche einen Sättigungswert erreicht, so dass der Verstärker und der Antriebsmechanismus der Uhr nicht zerstört werden, wenn die Uhr an eine Stelle erhöhter elektrischer Feldstärke gelangt.
Da die gemäss der vorliegenden Erfindung aufgebaute Uhr unter Verwendung von Induktionsfeldern arbeitet, sind in einer Zahl representativer Wohnungen und Büroräumlichkeiten Messungen von elektrischen und magnetischen Induktionsfeldern durchgeführt worden. Es wurden beispielsweise in einem typischen Farmerhaus mit drei Schlafzimmern elektrische Feldstärken von etwa 4 - 10-4 Vlcm und an für Uhren geeigneten Stellen eine magnetische Feldstärke von etwa 1/1a Gauss ermittelt.
Die drahtlos gesteuerte Uhr gemäss der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch einen mindestens einen Transistor enthaltenden Verstärker und durch eine elektromagnetische oder elektrostatische Kopplungseinrichtung, welche mit dem Eingang des Transistorverstärkers verbunden und mit demjenigen elektrischen oder magnetischen Feld gekoppelt ist, welches durch das kommerzielle Lichtnetz erzeugt wird.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Im einzelnen zeigen: Fig. 1 das Schaltbild eines Verstärkers, Fig. 2 die perspektivische Ansicht einer felderzeugenden Spule, welche zur Erzeugung eines Hilfs- induktionsfeldes geeignet ist, Fig. 3 einen vertikalen Querschnitt durch die in Fig. 2 gezeigte Spule, Fig. 4 einen Synchronmotor, teilweise im Schnitt, Fig. 5 das Schaltbild eines Verstärkers, welcher gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Verstärker etwas abgeändert ist,
Fig. 6 das Schaltbild einer elektrischen Empfangseinrichtung mit einem Vorverstärker und Fig. 7 das Schaltbild eines weiteren Verstärkers, welcher ebenfalls gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Verstärker etwas abgeändert ist.
Die kleine Wechselspannung bzw. das Signal, welches durch eine Empfangseinrichtung der drahtlos gesteuerten Uhr gewonnen wird, muss verstärkt werden. Da es sehr erstrebenswert ist, den Verstärker klein zu halten, so dass er in einem Uhrgehäuse mit mehr oder weniger gewöhnlichen Ausmassen untergebracht werden kann, und um anderseits den Energiebedarf klein zu halten, wird ein batteriebetriebener Transistorverstärker, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet. Ein Verstärker dieser Art hat sich für den vorliegenden Zweck als sehr geeignet erwiesen. Es können jedoch auch andere, bekannte Verstärker-
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typen verwendet werden.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält eine magnetische Empfangsspule 24, welche zur Aufnahme eines magnetischen Wechselfeldes von beispielsweise 50 Hz geeignet ist. Aus dem in Fig. 1 gezeigten Schaltbild geht hervor, dass der Verstärker im wesentlichen eine erste Verstärkerstufe 26 mit einem Transistor 26a, eine zweite Ver- stärkerstufe 33 mit einem Transistor 33a, eine Be- grenzerstufe 55 mit einem Transistor 55a und eine Endverstärkerstufe 62 mit den Transistoren 62a und 63 enthält, welche beispielsweise zu einer Gegentaktverstärkerstufe vereinigt sind.
Die Empfangsspule 24, welche durch magnetische Induktion mit der elektrischen Installation des Hauses gekoppelt ist, erhält ein Zeitsignal der kommerziellen Frequenz, wie beispielsweise von 50 Schwingungen pro Sekunde. Diese in der Spule 24 induzierte 50-Hz-Spannung wird auf die Basiselektrode 25 des Transistors 26a der ersten Verstärkerstufe und durch die Nebenschlusskondensatoren 28 und 29 auf den Emitter 27 übertragen. Durch Zuführung einer geeigneten Gleichspannung zu der Basiselektrode 25 von der Batterie 35 und durch die Widerstände 37 und 38 sowie durch Anlegen einer Gleichspannung an den Emitter 27 über den Widerstand 36 entsteht an dem Kollektor 30 ein Signal.
Dieses an dem Kollektor 30 auftretende verstärkte Signal gelangt über einen Belastungskreis, welcher die Primärwicklung 40 eines als Zwischenübertrager wirkenden Transformators 32 enthält, gegen Masse. Der Transformator 32 koppelt die erste Verstärkerstufe 26 mit der zweiten Verstärkerstufe 33. Der Kondensator 39 ist dabei so bemessen, dass er zusammen mit der Primärwicklung 40 des Transformators 32 mit Netzfrequenz schwingt. Das verstärkte Spannungssignal wird auf die Sekundärspule 41 des Transformators 32 übertragen und liegt hier zwischen der Basiselektrode 42 und dem Emitter 43 des Transistors 33a der zweiten Verstärkerstufe, zu welchem es über die Kondensatoren 44 und 45 gelangt.
Das verstärkte Ausgangssignal des Kollektors 46 des Transistors 33a gelangt über die Leitung 47 zu der Primärseite des Transformators 48 und anschliessend über die Leitung 49 nach Masse. Die Widerstände 50, 51 und 52 dienen zur Zuführung der Betriebsgleichspannung zu der Emitterelektrode 43 und der Basiselektrode 42. An der Primärwicklung 53 des Transformators 48 erscheint somit eine weiter verstärkte Spannung. Der Kondensator 54 liegt parallel zu der Primärwicklung 53 dieses Transformators und ist so bemessen, dass er gemeinsam mit der Primärwicklung 53 auf der Netzfrequenz schwingt.
Die dritte Transistor-Verstärkerstufe wirkt als nichtlinearer, begrenzender Verstärker. Er hat die Aufgabe, die Spitze der Ausgangsspannung konstant zu halten, während sich die Amplitude der Eingangsspannung in einem beträchtlichen Bereich ändert. Ein derartiger, nichtlinearer Verstärker ist erforderlich, um zu verhindern, dass dem Motor eine zu hohe Energie übertragen wird, wenn die Uhr von einem sehr starken Feld umgeben ist. Eine derartige überlastung kann einerseits die Motorwicklung zerstören und anderseits auch die Lebensdauer der Batterie wesentlich herabsetzen, wenn die Uhr während einer längeren Zeitspanne in einem derartig starken Feld arbeitet.
Die verstärkte und in der Sekundärwicklung der Spule 56 des Transformators 48 induzierte Spannung liegt zwischen der Basis 57 und dem Emitter 58 des dritten Transistors 55a.
Zwischen der Basiselektrode 57 und der Emitter- elektrode 58 kann sich keine wesentliche Spannung bilden, da sie gleichstrommässig gesehen über den relativ niedrigen Widerstand der Wicklung 56 miteinander verbunden sind. Bei relativ kleinen Signalen wirkt der Transistor als B-Verstärker, wobei sich der durch den Transistor fliessende Strom in gleicher Weise wie das Eingangssignal erhöht. Der Widerstand 59, zu welchem vorzugsweise ein Kondensator 67 parallel liegt, ist derartig bemessen, dass ein sich erhöhender Transistorstrom während des Durch- fliessens dieses Widerstandes 59 an diesem einen Spannungsabfall hervorruft, welcher die wirksame Speisespannung dieses Transistors begrenzt.
Bei Signalen sehr hoher Spannung ist die wirksame Speisespannung so klein, dass in dieser Stufe keine Verstärkung stattfindet und die Ausgangsspannung im wesentlichen konstant bleibt. Der Transistor 55a ist mit einem Ausgangsstromkreis verbunden, der die Leitung 61 enthält, welche eine Seite der Primärwicklung 64 eines Transformators 64a mit dem Kollektor 60 verbindet. Das entgegengesetzte Ende der Primärwicklung 64 des Transformators ist mittels einer Leitung 65 geerdet. Der Kondensator 66 ist so bemessen, dass er zusammen mit der Induktivität der Primärwicklung des Transformators 64a bei der Betriebsfrequenz schwingt.
Auf der rechten Seite des in Fig. 1 dargestellten Schaltbildes befinden sich zwei Transistoren 62a und 63, welche eine Ausgangsverstärkerstufe bilden. Beide Transistoren besitzen eine Basiselektrode, eine Kollektorelektrode und eine Emitterelektrode, welche mit 71, 72 und 73 bzw. 74, 75 und 76 bezeichnet sind. Beide Transistoren werden von der Batterie 35 gespeist.
Mit der Sekundärwicklung 69 des Transformators 64a ist der Eingang der Transistoren 62a und 63 verbunden, welche einen B-Gegentaktverstärker bilden. Ein Anschluss der Sekundärwicklung 69 des Transformators ist mittels der Leitung 70 mit der Basiselektrode 71 des Transistors 62a verbunden, während das andere Ende 77 der Wicklung 69 an die Basiselektrode 74 des Transistors 63 angeschlossen ist. Zwischen den Basiselektroden 71 und 74 der Transistoren 62a und 63 liegen zwei Dioden 78 und 79 in Reihe, deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit den Emitterelektroden 73 und 75 und mit der positiven Seite der Batterie 35 verbunden ist.
Die Diode 78 dient zur Vervollständigung des Signalstromkreises des Transistors 63 und die Diode 79 in ähnlicher Weise zur Vervollständigung des Signal-
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stromkreises des Transistors 62a, wobei die Dioden jeweils bei entgegengesetzten Halbwellen der Wechselspannung leitend sind.
Wie auf der rechten Seite der Fig. 1 schematisch gezeigt ist, treibt die Endverstärkerstufe 62 des Verstärkers einen Synchronmotor 80 oder aridere Mittel an, welche ein Zeitanzeigegerät betätigen können. Der Motor enthält wie dargestellt zwei gleiche in Serie liegende Feldspulen 81 und 82, deren Verbindungspunkt 83 geerdet und somit mit dem negativen Kontakt der Batterie verbunden ist. Die Feldspule 81 wird über die Verbindung zwischen dem einen Ende 84 dieser Spule 81 und dem Kollektor 72 durch den Transistor 62a sowie durch die Verbindung des Verbindungspunktes 83 mit Erde bzw. dem negativen Anschluss der Batterie erregt.
Die Feldspule 82 anderseits wird über den Transistor 63 erregt, wobei ein Ende 86 der Spule 82 mit dem Kollektor 76 und der gemeinsame Verbindungspunkt 83 der Spule 82 über Masse mit dem negativen Ende der Batterie 35 verbunden ist. Parallel zu den in Serie liegenden Feldspulen 81 und 82 des Motors, das heisst zwischen den Enden 84 und 86, liegt ein Kondensator 88, welcher so bemessen ist, dass er mit der Induktivität der Spulen 81 und 82 bei der Betriebsfrequenz eine Resonanzstelle aufweist.
Es ist zu ersehen, dass der Kollektor 72 des Transistors 62a während einer Halbwelle zunächst einen Strom durch eine Motorfeldspule bewirkt, während der Kollektor 76 des Transistors 63 einen Strom in der andern Feldwicklung des Motors während der andern Halbwelle verursacht, so dass eine kontinuierliche Rotation des permanentmagnetischen Rotors 89 verursacht wird.
In Fig. 4 ist die räumliche Anordnung des Synchronmotors 80 mehr im einzelnen gezeigt. Die Feldspulen 81 und 82 sind auf den Schenkeln 90 und 91 eines V-förmigen Ankers angeordnet, wobei der Rotor 89 zwischen den zwei einander gegen- überliegenden Polschuhen 92 und 93 drehbar angeordnet ist. Die Polschuhe 92 und 93 sind mit den jeweis zugehörigen Schenkeln 90 und 91 des Ankers aus einem Stück gefertigt. Bei der Anwendung der Erfindung können jedoch auch andere kleine Syn- chronmotore anstelle des in Fig. 4 gezeigten Motors verwendet werden, z. B. räumlich voneinander getrennte Spulen, welche auf ein Pendel einwirken und dieses abwechselnd anziehen.
Um den erforderlichen Energiebedarf jedoch möglichst klein zu halten, ist der in Fig. 4 gezeigte Motor vorzuziehen.
Es ist anzustreben, dass die drahtlos gesteuerte Uhr auch dann Energie erhält, wenn das Lichtnetz vorübergehend ausfällt, so dass die Uhr auch in diesem Falle weiterlaufen kann. Ein Weg, um dies zu erreichen, besteht im vorliegenden Falle darin, dass ein Oszillator vorgesehen wird, welcher gemeinsam mit dem Spannungsverstärker arbeitet. Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung sind ein Oszillator 101 und ein Spannungsverstärker 100 vorgesehen. Der Verstärker 100 kann als einfacher, gewöhnlicher Spannungsverstärker ausgebildet sein, welcher mittels Transistoren arbeitet, während der Oszillator 101 ebenfalls bekannten Typs sein kann.
Der Verstärker 100 und der Oszillator 101 arbeiten mit Transistoren, so dass die Belastung der sie speisenden Batterie klein gehalten werden kann. Das in Fig. 5 dargestellte Schaltschema hat sich für den vorliegenden Zweck als sehr geeignet erwiesen. Der Oszillator 101 kann so ausgebildet sein, dass er synchron mit einer harmonischen oder einer sub- harmonischen Frequenz der von der Empfangsspule gewonnenen Spannung arbeitet; vorzugsweise sind beide Frequenzen jedoch gleich.
Wenn daher die Frequenz des technischen Wechselstromes 50 Hz beträgt, so soll auch die Eigenfrequenz des Oszillators mindestens angenähert 50 Hz betragen, wobei ein relativ kleines Signal, welches von dem Verstärker 100 kommt, die Frequenz des Oszillators genau auf 50 Hz hält, so dass die Speisespannung für den Uhrenmotor genau gesteuert wird. Es ist ersichtlich, dass der Oszillator 101 in gleicher Weise zum Antrieb des Motors 80 genügend Energie aufbringt, wie der Verstärker bei Fig.l. Das in Fig.5 gezeigte System besitzt jedoch den Vorteil, dass der Motor 80 auch dann weiterarbeitet, wenn das Lichtnetz abgeschaltet ist, da der batteriebetriebene Oszillator weiterhin seine Funktion erfüllt.
Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Frequenz des Oszilla- tors etwas von 50 Hz abweichen kann, da das gewöhnlich von der Empfangsspule 102 kommende Synchronisiersignal ausbleibt.
Der Eingang des in Fig. 5 dargestellten Stromkreises weist eine mit einem Ferritkern versehene Empfangsspule 102 auf, in welcher ein in der Umgebung herrschendes magnetisches Wechselfeld von 50 Hz eine entsprechende Wechselspannung induzieren kann. Die Aufgabe der in Serie geschalteten Spule 103 soll später besprochen werden. Die erwähnte, durch das Lichtnetz in der Spule 102 induzierte Spannung wird auf die Basiselektrode 104 und den Emitter 105 des Transistors 106 durch Nebenschlusskondensatoren 107 und 108 übertragen. Der Kollektor 109 des Transistors 106 ist mit einem Ende der Primärwicklung eines Transformators 110 verbunden, während das andere Ende dieser Primärwicklung des Transformators 110 an dem negativen Anschluss der Batterie 111 liegt.
Die Widerstände 112 und 113 dienen dazu, eine angemessene Gleichspannung an der Basiselektrode 104 zu erzeugen, während der Widerstand 114 den auf den Emitter 105 des Transistors 106 fliessenden Strom begrenzt, so dass die zwischen der Basiselektrode 104 und dem Emitter 105 des Transistors 106 ankommende Spannung verstärkt an dem Kollektor 109 erscheint und an die Primärwicklung 115 des Transformators 110 weiter geleitet wird.
Der Kondensator 116 ist so bemessen, dass er gemeinsam mit der Induktivität der Primärwicklung 115 des Transformators 110 bei der Betriebsfrequenz in Resonanz schwingt.
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Der Transformator 110 verbindet die erste Ver- stärkerstufe mit der zweiten Verstärkerstufe. Der verstärkte, in der Sekundärwicklung 117 induzierte Strom wird durch die Nebenschlusskondensatoren 121 und 122 auf die Basis 118 und den Emitter 119 des Transistors 120 übertragen. An dem Kollektor 123 des Transistors 120 erscheint somit ein weiter verstärkter Stromausgang, welcher über den Kopplungskondensator 124 auf den Emitter 125 des Transistors 126 übertragen wird.
Durch die Widerstände 127 und 129 erhält die Basiselektrode 118 des Transistors 120 eine geeignete Betriebsgleichspannung. In gleicher Weise überträgt der Widerstand 130 die Betriebsspannung auf den Emitter 119. Der Kollektorgleichstrom fliesst ferner über einen Widerstand 128. Der Arbeitspunkt des Transistors 120 ist durch die Parameter des Stromkreises derartig gewählt, dass der auf den Emitter 125 des Transistors 126 übertragene Strom bei einer Maximalamplitude begrenzt wird, welche unabhängig von der in der Empfangsspule 102 induzierten Spannung durch die Eigenschaften dieser Verstärkerstufe gegeben ist.
Die dritte, in Fig. 5 mit 101 bezeichnete Stufe enthält einen Transistor 126, welcher als Oszillator geschaltet ist, der auf der Netzfrequenz schwingt. Der Kollektor 134 des Transistors 126 ist über eine Wicklung 135 des Motors mit der Batterie und dem Widerstand 133 verbunden, so dass der Stromkreis des Transistors 126 geschlossen ist. Die andere Motorwicklung 131 ist mit der Wicklung 135 magnetisch eng gekoppelt und bildet über den Widerstand 138 und den Kondensator 139 einen Rückkopplungspfad auf die Basiselektrode des Transistors 126. Der Stromkreis der Motorfeldwicklungen und des Kondensators 136 schwingt auf einer Frequenz, welche dem technischen Wechselstrom entspricht.
Zwischen der Basis 132 und dem positiven Anschluss der Batterie befindet sich eine Diode 137, welche bei der Halbwelle der Wechselspannung leitend ist, welche von der Motorwicklung 131 übertragen wird, so dass bei dieser Halbwelle die Basiselektrode des Transistors mit dem positiven Batterieanschluss verbunden ist. Bei der entgegengesetzten Halbwelle erhält die Basis des Transistors die Rückkopplungsspannung, welche nun durch den Transistor verstärkt wird und an der Wicklung 135 erscheint. Der Widerstand 138 und der Kondensator 139 des Rückkopplungskreises sind so einreguliert, dass eine maximale Schwingungsstabilität und ein ausreichendes Motordrehmoment vorhanden sind.
Der Widerstand 133, welcher sich zwischen dem Emitter 125 des Transistors 126 und dem positiven Ende der Batterie 111 befindet, trägt ebenfalls zur Stabilisierung der Frequenz des Oszillators bei.
Die Frequenz der Eigenschwingung des Transistors 126 wird auf die Frequenz der in der Empfangsspule 102 induzierten Spannung durch die Verbindung zwischen dem Emitter 125 der Oszillator- stufe 101 und dem Kollektor 123 des Transistors 120 über den Koppelkondensator 124 synchronisiert. Diese Verbindung bewirkt, dass die in der Empfangsspule 102 induzierte Spannung verstärkt an dem durch den Transistor 126 gebildeten Schwingkreis erscheint. Es ist somit ersichtlich, dass die Frequenz der Schwingung des Oszillators 101 durch das von dem technischen Lichtnetz abgeleitete Signal stabilisiert wird.
Die einzelnen Teile des Stromkreises sind jedoch unabhängig hiervon so ausgebildet, dass die natürliche Frequenz des Oszillators 101 der Frequenz des technischen Wechselstromes praktisch gleich kommt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Uhr auch bei vorübergehendem Ausfall des Lichtnetzes weiterarbeitet und wenigstens annähernd die richtige Zeit anzeigt.
Wie bereits erwähnt, bilden die Spulen bzw. Wicklungen 131 und 135 die Feldspulen für einen mit einem Permanentmagneten versehenen Synchronmotor, welcher beispielsweise in Fig. 4 näher dargestellt ist. Der Rotor 89 dieses Motors rotiert, nachdem er gestartet wurde, synchron mit der Frequenz der Schwingung des Stromkreises des Transistors 126, da die Wicklungen 131 und 135 sowohl dem Motorstromkreis als auch dem Oszillatorstromkreis angehören.
Die Spule 103 ist vorgesehen, um eine unerwünschte Verkupplung zwischen der Empfangsspule 102 und den Motorwicklungen 131 und 135 auszuschalten. Die Spule 103 ist räumlich in der Nähe der Motorwicklungen 131 und 135 angeordnet und liegt elektrisch in Serie mit der Empfangsspule 102, so dass jeder Spannungskomponente, welche in der Wicklung 102 durch den Motor induziert wird, entgegengewirkt wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Spule 102 nur auf das Magnetfeld des Lichtnetzes anspricht und die gesamte Anordnung somit äusserst stabil arbeitet.
Die in den Fig. 1, 5 und 7 gezeigte, eine Spule enthaltende Empfangseinrichtung kann im Bedarfsfalle durch eine kapazitive Empfangseinrichtung ersetzt werden. Das in Fig. 6 gezeigte Schaltbild zeigt, wie eine derartige kapazitive Empfangseinrichtung mit Platten 150 und 151 mit dem in Fig. 5 gezeigten Schaltbild verbunden werden kann. Bei der Anwendung dieser Empfangseinrichtung auf die in Fig. 5 gezeigte Schaltung wird die Leitung 141 an die Basiselektrode 104 des Transistors 106 angeschlossen, während die Leitung 142 mit dem nichtgeerdeten Ende der aus dem Widerstand 112 und dem Kondensator 107 bestehenden Parallelkombinationen und die Leitung 140 mit der Batterie verbunden ist.
Selbstverständlich sind nun die Spulen 102 und 103 nicht mehr vorhanden. In der dargestellten Schaltung wird zu dem übrigen Stromkreis ein als Vorverstärker wirkender Transistor hinzugefügt, welcher eine Basiselektrode 144, einen Emit- ter 145 und einen Kollektor 146 enthält und den von den Platten 150 und 151 empfangenen Strom verstärkt. Der Transformator 149 bildet das Koppelglied zwischen dem Vorverstärker-Transistor 143 und der ersten Transistorverstärkerstufe 106.
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In Fig. 7 ist gegenüber den in den Fig. 1 und 5 dargestellten Schaltbildern eine etwas abgeänderte Schaltung gezeigt.
Gemäss Fig. 7 wird eine von dem Lichtnetz gewonnene, verstärkte elektromotorische Liraft auf einen Frequenzteiler 270 übertragen, wel- cnut einen synchron arbeitenden Impulsmotor 269 speist.
Der Frequenzteiler 270 kann wie irgendein bekannter Frequenzteiler ausgebildet sein, beispielsweise wie ein Multivibrator oder wie ein blockierter Oszillator, welcher periodisch durch eine Eingangsspannung freigegeben wird. Wie ebenfalls bekannt ist, können diese oder andere Frequenzteüerspan- nungen mit Transistoren ausgeführt werden, so dass solche Schaltungen eine ausreichende Energie liefern, um einen kleinen Synchronmotor wie beispielsweise einen Impulsmotor 269 anzutreiben.
Für ein technisches Wechselstromsystem von 50 Schwingungen pro Sekunde hat sich herausgestellt, dass eine Fre- quenzteilung durch drei in zwei unabhängigen Stufen am vorteilhaftesten ist; die Frequenz, welche dann dem Impulsmotor der Uhr übertragen wird, beträgt nun 5 5/, Schwingungen pro Sekunde. Bei einer derart niedrigen Frequenz wird auch erreicht, dass der Motor leicht von selbst starten kann, da der Motor bei einer ersten Erregung praktisch auf die gleiche Art und Weise arbeitet, wie dann wenn bereits eine Reihe von Impulsen übertragen worden sind.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass die drei ersten Spannungsverstärkerstufen der in Fig. 7 gezeigten Schaltung identisch mit den drei ersten Stufen der in Fig. 1 gezeigten Schaltung sind, so dass diese Stufen auch in gleicher Weise arbeiten, wie anhand von Fig. 1 erläutert wurde. Die Bezugszeichen der drei ersten Stufen der Fig. 7 besitzen an erster Stelle die Ziffer 2 , entsprechen jedoch im übrigen den entsprechenden Teilen bzw. Bezugszeichen der drei ersten Stufen der in Fig. 1 gezeigten Schaltung.
Die an dem Kollektor 260 des Transistors 255a der dritten Stufe liegende Ausgangsspannung wird durch den Widerstand 261 und die Diode 262 auf den Kollektor 263 des Transistors 265 der ersten Frequenzteilerstufe übertragen. Die Diode 262 übermittelt hierbei nur einheitlich gerichtete Eingangsimpulse auf den Frequenzteilerstromkreis. Der Belastungswiderstand 264 des Transistors 255a ist über Masse mit der negativen Klemme der Batterie 235 verbunden.
Die erste Stufe des Frequenzteilerstromkreises weist einen Transistor 265, welcher als ein Verstärker geschaltet ist, einen Transformator 266 und einen Widerstand 268, welcher wie gezeigt angeschlossen ist, auf. Der Transformator 266 besitzt zwei in Serie liegende Wicklungen 271 und 272, welche an ihrem Verbindungspunkt 273 geerdet sind. Ein Kondensator 274 liegt zwischen dem Kollektor 263 und dem Kondensator 268a und dient zur Regelung der Breite der Impulse, welche auf den Kondensator 268a übertragen werden.
Eine Entkopplungs- anordnung besteht aus dem Kondensator 276 und dem parallel zu diesem liegenden Widerstand 275 und ist einerseits an den Emitter 277 angeschlossen, während anderseits der Widerstand 275 mit dem positiven und der Kondensator 276 mit dem negativen Anschluss der Batterie 235 verbunden wird.
Während des Betriebes wird die Wechselstrom- Ausgangsspannung der Verstärkerstufe 255 über den Widerstand 261 auf die Diode 262 übertragen, so dass an den Frequenzteiler eine Serie von gleichgerichteten Einzelimpulsen übertragen werden. Diese Impulse gelangen an die Wicklung 271 und verursachen Impulse umgekehrter Polarität in der Spule 272, welche somit auf eine Seite des Kondensators 268a übertragen werden. Die andere Seite des Kon- densators 268a überträgt ein Spannungssignal auf die Basiselektrode 278 des Transistors 265, um somit die Leitfähigkeit dieses Transistors zu steuern.
Durch geeignete Wahl der Entladungszeit des Kondensa- tors 268a mittels des Widerstandes 268 und durch entsprechende Wahl der Höhe der synchronisierenden Spannung, welche auf die Wicklung 271 übertragen wird, kann erreicht werden, dass der den Emitter 277 und den Kollektor 263 des Transistors 265 enthaltende Stromkreis bei jedem zweiten, dritten oder vierten Impuls der Synchronisationsspannung je nach Bedarf leitend wird. Bei der dargestellten Anordnung wird angestrebt, eine Frequenzteilung durch drei zu erreichen. Entsprechend fliesst ein Ausgangsimpuls durch den Kollektor 263 bei jedem dritten, auf den Kondensator 268a gelangenden Eingangsimpuls.
Der veränderliche Widerstand 268 wird sorgfältig so eingestellt, dass die Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators 268a derart ist, dass der den Transistor 265 enthaltende Stromkreis bei jedem dritten, den Kondensator 268a erreichenden Impuls leitend wird. Der Ausgangsimpuls des Kollektors 263 gelangt auf die Transformatorwicklung 271, welche ihrerseits einen Impuls in der Sekundärwicklung 279 des Transformators 266 induziert. Ein Ende der Sekundärwicklung 279 ist über Masse mit dem negativen Anschluss der Batterie 235 verbunden, während das andere Ende über eine Diode 280 mit einer zweiten Frequenzteilerstufe verbunden ist.
Die Diode 280 erzeugt eine Impulsfolge einheitlicher Polung, welche somit von der ersten auf die zweite Fre- quenzteilerstufe übertragen wird. Die zweite Fre- quenzteilerstufe ist ähnlich wie die erste Frequenzteilerstufe aufgebaut und enthält einen Transistor 281 mit einer Basiselektrode 282, einem Kollektor 283 und einem Emitter 284. Der Kondensator 285, der veränderliche Widerstand 288 und der Kondensator 289 sind wie gezeigt angeschlossen. Die Fre- quenzteilerstufe kann beispielsweise auf eine Fre- quenzteilung durch drei eingestellt sein, und zwar auf die gleiche Art wie die erste Stufe der Frequenzteilung.
Der Transistor 281 wird somit nach jedem dritten Synchronisierimpuls, welcher den Kondensator 285 erreicht, leitend. Der Ausgang dieser Stufe wird bei dem Emitter 284 entnommen und gelangt zu der Basiselektrode 290 eines Transistors 291.
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Dieser Transistor 291 arbeitet als Ausgangsverstärker und ist mit dem Impulsmotor 269 verbunden. Ein Kondensator 292 liegt zwischen dem Kollektor 293 und dem Emitter 294 des Transistors 291 und beeinflusst die Breite der Impulse. Die Leitung 295 der Antriebswicklung 296 ist an den Kollektor 293 des Transistors 291 angeschlossen, während das andere Ende 297 der Wicklung 296 über Masse mit dem negativen Pol der Batterie 235 verbunden ist.
Die Verbindung zwischen dem Emitter 294 und dem positiven Pol der Batterie 235 vervollständigt diesen Stromkreis.
Bei der auf der rechten Seite der Fig. 7 dargestellten Anordnung ist ein Impulsmotor 269 zur Umwandlung der elektrischen Impulse, welche an der Wicklung 296 erscheinen, in mechanische Bewegung der Antriebswelle 298 vorgesehen, welche mit der Sekundenwelle der Uhr identisch sein kann. Der Impulsmotor enthält ein Joch 300 mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Polschuhen 301 und 302. Wenn auf die Feldspule 269 ein elektrischer Impuls übertragen wird, wird der Anker 299 um einen zwischen den Polschuhen 301 und 302 liegenden Punkt verschwenkt, wie dies aus der Zeichnung zu entnehmen ist. Wenn der Anker 299 erregt wird, gelangt ein Radhemmstift 303 zwischen die Zähne eines Klinkenrades 304.
Wenn die Spule 296 nicht erregt ist, zieht eine Feder 308 einen entgegengesetzten Radhemmstift 305 in Eingriff mit den Zähnen des Klinkenrades 304, so dass dieses um eine halbe Zahnbreite in der Richtung des Pfeils gedreht wird. Während des nächsten Impulses gelangt der Stift 303 in Eingriff und treibt das Klinkenrad 304 um eine weitere halbe Zahnbreite voran. Jede vollendete Periode des Impulsmotors 269 dreht somit das Klinkenrad um einen Zahn weiter. An dem Klinkenrad 304 befindet sich ein Ritzel 306, das mit einem Rad 307 in Eingriff steht, welches starr mit beispielsweise einer Antriebswelle verbunden ist. Es sind jedoch auch noch andere Antriebsanordnungen möglich.
Wenn die Uhr beispielsweise einen Federmotor besitzt, kann das Klinkenrad 304 lediglich dazu verwendet werden, um den Bewegungsmechanismus mit der Lichtnetzfrequenz zu synchronisieren.
Für den Fall, dass weder das elektrische, noch das magnetische, von den in der Nähe verlaufenden Leitungen des Lichtnetzes erzeugte Feld eine ausreichende Stärke aufweist, können spezielle Mittel zur Erzeugung eines Feldes vorgesehen werden, welches von einer Empfangseinrichtung aufgenommen werden kann. Es hat sich herausgestellt, dass für diesen Zweck die Schaffung eines magnetischen Feldes von Vorteil ist, welches mittels des Wechselstromnetzes erzeugt wird. Eine einfache, felderzeugende Einrichtung, welche die Form einer Spule oder Schleife aufweist und sich für den vorliegenden Zweck sehr gut eignet, ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, enthält die Einrichtung eine Spule 18, welche um einen aus mehreren Schichten bestehenden Weicheisenkern 19 gewickelt ist. Die Spule 18 kann beispielsweise etwa 25 cm lang sein und 3500 Windungen eines Drahtes von 0,4 mm Stärke aufweisen. Gegebenenfalls kann die Spule 18 in ein Kunststoffgehäuse 20 einmontiert sein und eine Zuleitung 21 besitzen, welche an irgendeine gewöhnliche 50-Hz-Wechsel- strom-Spannungsquelle angeschlossen ist. Anderseits ist es auch möglich, die Spule 18 mit einem Stecker zu versehen, welcher direkt an einer Steckdose angeschlossen werden kann. Selbstverständlich kann ein derartiger Felderzeuger in die Wände eines Gebäudes eingebaut werden.
Während des Betriebes bildet die Spule 18 die Primärwicklung eines Transformators, welche induktiv mit der Empfangsspule als Sekundärwicklung gekuppelt ist. Die Empfangsspule kann als Spule 24, 102 oder 224 gemäss den Fig. 1, 5 bzw. 7 ausgebildet sein. Es sei darauf hingewiesen, dass es gegebenenfalls vorteilhaft sein kann, einen einzelnen langen Draht oder eine Platte geeigneter Abmessungen zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zu verwenden, in welchem Fall die kapazitive Empfangseinrichtung, welche in Fig. 6 gezeigt ist, angeschlossen wird.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass, falls die Feldstärke in der Nachbarschaft der Uhr relativ gross ist, das System auch so ausgebildet werden kann, dass die für den Verstärker erforderliche Energie entsprechend kleiner ist.