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Elektrische Antriebseinrichtung mit einem mechanischen Schwingorgan Es ist bereits bekannt, auf einem mechanisch schwingfähigen System eine mit einer feststehenden Basisspule und stationären Permanentmagneten zusammenwirkende Antriebsspule anzuordnen, welche an die Anode einer Röhre bzw. an den Kollektor eines Transistors angeschlossen ist. Bei dieser Anordnung sind die beiden Spulen in ihrer Ruhelage derart miteinander gekoppelt, dass das elektrische System sich selbsterregt, und zwar mit einer wesentlich höheren Frequenz als die des mechanischen Schwingsystems.
In der Antriebsspule fliesst bei Selbsterregung ein pulsierender Gleichstrom, welcher eine Anziehungskraft zwischen den Permanentmagneten und der Antriebsspule zur Folge hat und den Schwinger bzw. die Unruh zum Anschwingen veranlasst. Die Amplitude der mechanischen Schwingung nimmt bei diesem System relativ rasch zu und pendelt sich auf einen Maximalwert ein, mit dessen Grösse die Unruh ständig weiterschwingt. Diese bekannte Anordnung schwingt also selbständig an, ausserdem ergibt sich ein erwünschter Selbstreguliereffekt, da dem Schwingorgan ein vom Schwingungsbogen der Unruh abhängiger Antriebsimpuls erteilt wird.
Nachteilig ist jedoch, dass der Antriebsimpuls teilweise unter elektrisch ungünstigen Bedingungen erfolgt und dass zum Anschwingen des elektrischen Systems ein bestimmter Ruhestrom eingestellt werden muss, der den bereits geringen Wirkungsgrad des Antriebs verschlechtert.
Ferner wurde eine Anordnung vorgeschlagen, die nur eine einzige Spule vorsieht, welche auf dem Schwinger angeordnet ist und mit Hilfe eines Kipp- generators die mechanische und die elektrische Schwingung synchronisiert. Bei kleinen Schwingweiten der Unruh ist der Synchronisationsimpuls klein und daher eine exakte Synchronisierung des mechanischen Schwingers mit dem elektrischen Impuls- geber nur schwer zu erreichen. Falls die Kippschwin- gung nur ganz gering von der Frequenz der Unruh abweicht, kann der Fall eintreten, dass überhaupt keine Synchronisation stattfindet. Die Unruh führt dann eine mehr oder weniger erzwungene Pendelbewegung um ihre Ruhelage aus.
Weiterhin ist der Antriebsimpuls des Systems zeitlich konstant, wodurch die Anordnung nicht in der Lage ist, einen gangregulierenden Antriebsimpuls zu erzeugen.
Diese Nachteile sind bei einer Anordnung zur Erzeugung periodischer Schwingungen bzw. Impulsen unter Benutzung eines elektrisch angetriebenen Schwingorgans, insbesondere für den Antrieb elektrischer Zeitgeber, bei welcher durch Induktion elektrische Steuerimpulse erzeugt werden, die über ein elektronisches System Antriebsimpulse auslösen und mit einem konstanten Feld zusammenwirken, gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die in der Spule erzeugten Steuerimpulse über ein elektrisches Ventil einen Antriebsstromkreis steuern, in dem die Spule und eine Stromquelle angeordnet sind.
Zweckmässigerweise ist das konstante Feld stationär und die Spud:e auf dem Unruhkörper einer Uhr angeordnet, und zwar vorzugsweise derart, dass eine möglichst grosse Anzahl der Leiter bzw. ein möglichst hoher Prozentsatz der Spulenanordnung sich senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schwingorgans und zu den stationären Feldünien bewegt. Eine Dreieck- bzw. Trapezspule erfüllt diese Forderung relativ gut.
Bei bewegtem Schwingorgan wird durch Induktion in der Spule ein Impuls induziert, welcher erfindungsgemäss zur Steuerung des elektronischen Systems, vorzugsweise eines Transistorverstärkers mit Komplementärtransi:storen, herangezogen wird. Um zu vermeiden, dass das elektronische System sich selbst übersteuert, was bei den üblichen Schaltun-
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gen eintritt, welche den Steuerimpuls und den verstärkten Impuls am gleichen Klemmenpaar aufweisen, werden Mittel vorgesehen, welche das Potential des elektronischen Systems so beeinflussen, dass der Steuerimpuls wenigstens annähernd in seiner Form und Grösse erhalten bleibt.
Damit ist neben einer Synchronisation des Antriebsimpulses mit der mechanischen Schwingung auch eine Steuerung des Antriebsimpulses in Abhängigkeit von der Schwingweite gewährleistet, und es ergibt sich damit ein selbstregulierender Antrieb für das Schwingorgan, so dass bei kleiner Schwingungsweite des Schwingorgans ein zeitlich langer, bei grossen Amplituden jedoch ein zeitlich kurzer Impuls an das Schwingorgan abgegeben wird.
Ein vorteilhafter Antrieb des mechanischen Schwingers ergibt sich bei einer Schaltung mit zwei Transistoren, deren erster, der sogenannte Steuertransistor, durch den in der Steuerspule induzierten Impuls geöffnet wird und der wiederum einen zweiten, den sogenannten Antriebstransistor, steuert, welcher der Spule den zum Antrieb des Schwingkörpers notwendigen Treibimpuls erteilt.
Vorzugsweise werden Komplementärtransistoren verwendet, welche eine besonders günstige, stromsparende Steuerung und eine vereinfachte Schaltung gestatten. Die beiden Transistoren sind ohne Zwischenschaltung irgendwelcher Elemente gleichstromgekoppelt und daher leicht in kleinen Uhren unterzubringen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des mechanischen Aufbaues des Schwingorgans und die hierzugehörende elektrische Schaltung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines mechanischen, gemäss der Erfindung angetriebenen Schwingorgans, wobei einzelne Teile entlang der Linie 1-1 der Fig. 3 geschnitten oder aufgebrochen sind, Fig. 2 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles A, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 ein Schaltschema.
In der Fig. 1 ist eine Unruhwelle mit 10 bezeichnet, die bei 11 in einer Brücke 13 und bei 12 in einer Platine 14 gelagert ist. Auf der Unruhwelle 10 ist ein scheibenförmiger Schwingkörper 18 befestigt, der im Abstand von der Mittelachse eine Antriebsspule 19 trägt. Mit 20 und 21 sind zwei Spiralfedern bezeichnet, deren eine Enden mit Bolzen 25 und 26 verbunden sind, die in der Brücke 13 befestigt sind. Da die Antriebsspule 19 über diese beiden Spiralfedern ihren Strom erhält, ist eine der Spiralfedern gegen Masse isoliert.
Die Verbindungsleitungen zwischen Spiralfedern und Antriebsspule sind in der Zeichnung nicht eingezeichnet.
Auf der Unruhwelle ist ferner noch die übliche Einrichtung zur Übertragung der Schwingung auf das Räderwerk angeordnet.
Auf der Platine 14 ist ein aus magnetisierbarem Material bestehendes Joch 30 befestigt, auf dem drei permanente Magnete 32, 33 und 34 parallel zueinander angeordnet sind.
In der Ruhelage der Unruh ist dabei der mittlere als Hauptmagnet bezeichnete permanente Magnet 33 etwa koaxial mit der Antriebsspule 19 oder leicht exzentrisch angeordnet. Die beiden Magneten 32 und 34 sind entgegengesetzt wie der Hauptmagnet 33 polarisiert.
Im folgenden soll die in Fig. 4 dargestellte Schaltung des näheren beschrieben werden. Dabei ist die Antriebsspule wie in den Fig. 1 bis 3 mit 19 bezeichnet. Diese Antriebsspule ist mit ihrem einen Ende bei 37 an einem Widerstand 48 und an einer Batterie 39 angeschlossen. Von der Batterie führt eine Leitung zu einem Vorspannwiderstand 35, der mit einer Kapazität 36 verbunden ist, die ihrerseits über eine weitere Leitung mit dem anderen Ende der Spule an den Verbindungspunkt 38 angeschlossen ist. Von dem Verbindungspunkt 40 zwischen der Kapazität 36 und dem Vorspannwiderstand 35 führt eine Leitung zur Basis eines Steuertransistors 42, dessen Kollektor mit der Basis eines Antriebstransistors 44 und dessen Emitter mit einem Verbindungspunkt 46 verbunden ist, zwischen dem und dem Verbindungspunkt 37 der Widerstand 48 angeschlossen ist.
Der Emitter des Antriebstransistors 44 ist an der einen Seite der Batterie entgegengesetzt zum Verbindungspunkt 37 angeschlossen und vom Kollektor des Antriebstransistors führt eine Leitung zu zwei weiteren Widerständen 50 und 52, die an die Verbindungspunkte 46 bzw. 38 angeschlossen sind.
Entsprechend der Schaltung nach Fig.4 ist der Steuertransistor ein pnp- und der Antriebstransistor ein npn-Transistor.
Der parallel zur Spule und dem Vorspannwider- stand vorgesehene Spannungsteiler besteht aus m.in- deslens zwei Widerständen, zwischen welchen die Emitterspannung für den Steuertransistor abgegriffen wird. Dieser Spannungsteiler hebt im Augenblick der Durchsteuerung des Antriebstransistors das Emitter- potenial an und lässt überwiegend nur den Steuerimpuls an der Basis des ersten Transistors wirksam werden.
Zusammen mit einem Widerstand und der Spule ergänzt sich der Spannungsteiler zu einer Brük- kenschaltung, welche im Kollektor-Emitterkreis des Antriebstransistors liegt. Die Steuerspannung wird in der Brückendiagonale abgegriffen, in welcher der Steuertransistor liegt.
Die zwischen der Basis des ersten Transistors und dem einen Ende der Spule angeordnete Kapazität dient zur Übertragung des Steuerimpulses. Zusammen mit dem Vorspannwiderstand wird ausserdem erreicht, dass die Batterie in Ruhelage den Steuertransistor auf Durchlass steuert und mindestens ein Antriebsimpuls ausgelöst wrid. Die Unruh schwingt somit selbständig aus ihrer Ruhelage an. Der Vorspan.nwiderstand liegt zwischen der Basis des Steuertransistors und Batterie und führt dem Transistor eine ihn in Durchlassrichtung schaltende Spannung zu.
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