CH349546A - Elektrische Antriebseinrichtung mit einem mechanischen Schwingorgan - Google Patents

Description

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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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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Elektrische Antriebseinrichtung mit einem mechanischen Schwingorgan, auf dem eine elektrische Spule angeordnet ist, die über ein elektronisches System elektrische Impulse erhält, die über die Schwingungen des Schwingorgans gesteuert werden und deren Feld mit einem konstanten Feld zur Erzeugung der periodischen Antriebsimpulse zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Spule erzeugten Steuerimpulse über ein elektrisches Ventil einen Antriebsstromkreis steuern, in dem die Spule und eine Stromquelle angeordnet sind. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Antriebseinrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Ventil en Steuertransistor ist, dessen Steuerspannung dem Antriebsstromkreis unabhängig von dem dort fliessenden, den Antriebsimpuls erzeugenden Strom entnommen wird. 2. Antriebseinrichtung nach dem Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsstromkreis ein zweites elektrisches Ventil in Form eines als Antriebstransistor bezeichneten Transistors vorgesehen ist, der über einen Steuertransistor steuerbar ist. 3. Antriebseinrichtung nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Transistoren komplementär sind, das heisst, dass der eine Transistor ein pnp- und der andere ein npn-Transistor ist. 4.

   Antriebseinrichtung nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Spule erzeugte Steuerimpuls dem Basis- Emitterkreis des Steuertransistors zugeführt wird, dessen Kollektor mit der Basis des Antriebstransistors verbunden ist, während der Kollektorkreis des An- triebstransistors über die Stromquelle, die Spule und geeignete Widerstände geschlossen ist. 5.

   Antriebseinrichtung nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Antriebstransistors ein Spannungsteiler liegt, von dem die Emitterspannung mit dem Steuertransistor abgegriffen wird. 6.

   Antriebseinrichtung nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brückenschaltung vorgesehen ist, deren Brük- kenzweige aus zwei im Kollektor-Emitter-Kreis des Antriebstransistors hintereinandergeschalteten Widerständen und aus der Spule mit einem weiteren Widerstand gebildet sind, welche gleichfalls zwischen Kollektor und Emitter des Antriebstransistors liegen, wobei in der Brückendiagonale die Basis-Emitter- strecke des Steuertransistors liegt. 7.

   Antriebseinrichtung nach dem Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Anschwingimpwlses ein RC- Glied vorgesehen ist, dessen Kapazität zwischen dem einen Ende der Spule und der Basis des Steuertransistors eingeschaltet ist, während der an den gleichen Punkt angeschlossene Widerstand in Serie mit der Stromquelle an das andere Ende der Spule angeschlossen ist.