CH370711A - Antriebsvorrichtung mit einem kontaktlos über eine elektronische Schaltung gesteuerten mechanischen Schwinger - Google Patents

Antriebsvorrichtung mit einem kontaktlos über eine elektronische Schaltung gesteuerten mechanischen Schwinger

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CH370711A
CH370711A CH734460A CH734460A CH370711A CH 370711 A CH370711 A CH 370711A CH 734460 A CH734460 A CH 734460A CH 734460 A CH734460 A CH 734460A CH 370711 A CH370711 A CH 370711A
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CH
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coil
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drive
voltage
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CH734460A
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Schoeninger Edgar
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Siemens Ag
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    • G04C3/066Constructional details, e.g. disposition of coils

Description


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 Antriebsvorrichtung mit einem kontaktlos über    eine   elektronische Schaltung gesteuerten mechanischen    Schwinger   Es ist allgemein bekannt, dass die Antriebsimpulse zur    Aufrechterhaltung   der Schwingweite von Unruhen bzw.    Pendeln      möglichst   während des Durchschwingens der Unruh bzw. des    Pendelns   durch    ihre   Nullage erfolgen sollen. Es lässt sich auch zeigen, dass unter Umständen der Antriebsimpuls aus mehreren, sehr kurzen    Impulsen   pro    Halbschwingung   bestehen darf, falls die Impulse symmetrisch zur Nullage des Schwingers    erteilt   werden.

   Bei elektronischen Uhren bereitet es meist grosse Schwierigkeiten, der oben erwähnten    reglagetechnisch   bedingten Forderung Rechnung zu tragen und gleichzeitig alle anderen technischen Erfordernisse, wie Gewinnung eines geeigneten Steuersignals, richtige Form der Induktionsspannung usw., zu berücksichtigen. Die von Kontaktuhren her bekannten Unruh- bzw. Pendelmotoren sind nur in wenigen Fällen auf transistorgesteuerte Uhren ohne weiteres    übertragbar.   In der Praxis erweisen sie sich je nach    Art   des verwendeten Steuerprinzips sogar als ungeeignet. 



  Die heute allgemein bekannten    Unruhmotoren   verwenden in der Regel zwei kreiszylindrische Permanentmagnete zur Erzeugung eines konstanten elektromagnetischen Feldes, zu dem    eine   kreisförmige oder elliptische Spule Relativbewegungen auszuführen in der Lage ist. Bei bewegtem    Schwinger   wird in der Spule beim Durchgang durch das elektromagnetische Feld eine Spannung induziert. Diese kann bei Transistoren enthaltenden Uhren zur Steuerung der Antriebsspule    Verwendung   finden. Die von den bekannten    Unruhmotoren      gelieferten   Spannungssignale erweisen sich jedoch in der Praxis für diese Anwendung als mehr oder weniger ungeeignet.

   Die    bekannte,   auf der Unruh befestigte Dreieckspule    liefert      im      Zusammenwirken      mit   den beiden auf    herkömmliche      Art   zylindrischen Permanentmagneten ein Signal, das zwar    reglagetechnisch   günstig ist, jedoch    in   seiner Gestalt nicht befriedigt, da, wie aus dem Diagramm nach    Fig.   1 hervorgeht, das die    in-      duzierte   Spannung U in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt, die Höcker 1 und 3 (bzw. 4 und 6) zu dem Höcker 2 (bzw. 5) etwa im    Verhältnis   1 : 2 stehen.

   Da der Steuermechanismus für den Unruhmotor auf die Höcker 1, 3 und 5 anspricht, entsprechend der Polarität der    Induktionsspannung,   findet der Antriebsimpuls jeweils unter verschiedenen elektrischen    Bedingungen   statt. Dieser Umstand ist, wie der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen gezeigt haben, für die    Gangstabilität   solcher Uhren    nachteilig.   Bei anderen Anordnungen treten ähnliche Schwierigkeiten auf, bzw.    liegt   das Steuersignal unsymmetrisch zur Nullage des Schwingers. Diese Ausführungen versagen daher ebenfalls.

   Zur Vermeidung dieser Nachteile    ist   bereits vorgeschlagen worden, Anordnungen zum Betrieb von mechanischen Schwingern, insbesondere von Unruhen in    Uhren   mit von wenigstens einer Spule ausführbaren, relativ zu, von vorzugsweise Permanentmagneten erzeugten, magnetischen Feldern erfolgenden Schwingungen so aufzubauen, dass mindestens ein Teil der magnetisch wirksamen    Spulenschenkel   nicht radial zur Drehachse des magnetischen Schwingers verlaufen und die die    elektromagnetischen   Felder erzeugenden Elemente (vorzugsweise Permanentmagnete) derart angeordnet sind, dass, unabhängig von der Anzahl der während des Schwingvorganges jeweils vom elektromagnetischen Feld durchsetzten    Spulenschenkel,

     die    in   dieser Spule induzierte 

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 Spannung gleiche oder nahezu gleiche Spitzenwerte aufweist. 



  Die Vermeidung der oben dargestellten Nachteile kann durch die Anordnung gemäss der Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Magnetfelderzeuger kurz vor der Nullage des    Schwingers,   in einer aktiven    Spulenseite,      in   der Nullage in zwei aktiven    Spulenseiten,   kurz nach der Nullage wieder nur in der einen aktiven    Spulenseite   jeweils eine Impulsspannung als Steuerspannung erzeugen, und zwar bei jeder    Halbschwingung   des mechanischen Schwingers, wobei nur eine Polarität dieser Impulse ausgenutzt ist und dass die, die magnetischen Felder erzeugenden Magnete    so   angeordnet sind,

   dass das für die Grösse der erzeugten Impulsspannung    mass-      gebende   Produkt aus    Kraftfluss   der Magnete,    Win-      dungszahl   und    Geschwindigkeit   der Spule unabhängig von der Anzahl der jeweils vom Fluss durchsetzten    Spulenschenkel   ist, so dass die    Antriebs-      impulse   mindestens annähernd gleiche Spitzenwerte der    induzierten   Spannung aufweisen. Damit ist es also möglich, mit einer Spule mit radialen    Schenkeln   ein    bezüglich   der Spannungsmaxima symmetrisches Signal zu erzeugen,    wenn   die Magnete nicht den gleichen gegenseitigen Abstand aufweisen wie die Schenkel der Spule.

   Mit den Permanentmagneten der üblichen Art, z. B. mit    kreiszylindrischen   Abmessungen und den bisher verwendeten Spulen war es bisher nicht möglich, die    in   dem Diagramm nach    Fig.   1 dargestellten Höcker 1, 3 und 5 gleich gross zu machen. Zum besseren Verständnis sei    zunächst   das Entstehen des    in   dem Diagramm nach    Fig.   1 dargestellten    Signals   mit einer normalen,    zweischen-      keligen   Flachspule im    Zusammenwirken   mit zwei kreiszylindrischen Magneten erklärt. 



  Wird die als senkrecht zu den    Feldern   der Magnete A und B und um O drehbar gedachte Spule    Sp   über den beiden Magneten in der Zeichenebene von links nach rechts bewegt, so wird zunächst beim    überstreichen   des Magneten A    (Nordpol)   durch den    Holm.      Hz   der Höcker 1 induziert. Kurze Zeit später stehen    die   beiden    Holme      Hl   und    H,   über den beiden Magneten A und B, wodurch der Höcker 2 induziert wird, der naturgemäss etwa doppelt so gross ist wie der Höcker 1, da der magnetische Fluss durch die Spule jetzt doppelt so stark ist.

   Die Spule bewegt sich nun weiter und es überstreicht der Holm    Hl   den Magnet B (Südpol), wodurch der Höcker 3    induziert   wird. 



  Schwingt die Spule    in   der entgegengesetzten    Richtung,   das ist    in   der Zeichenebene von rechts nach links, so weist das Signal infolge der Richtungs- änderung die    umgekehrte      Polarität   auf ; es entstehen    sinngemäss   die Höcker 4, 5 und 6. 



  Die    Erfindung   wird nun anhand    eines   in    Fig.   3 dargestellten, als    Ausführungsbeispiel   zu wertenden Schemas, näher erläutert: Die mit    Sp   bezeichnete    dreieckähnliche   Flachspule ist auf einer    Unruh   Ur befestigt, welche in bekannter Weise um den Punkt O Drehbewegungen ausführen kann. Mit A und B sind zwei    quermagnetisierte   Permanentmagnete bezeichnet, deren   magnetische Schwerpunkte   mit den Buchstaben m und in'    symbolisiert   sind. Die Punkte M und M' der beiden    Spulenholme   Hl und    H.,   sollen die Mitte der elektrisch wirksamen Spulenteile, also den   elektrischen Schwerpunkt   der    Spulenholme,   darstellen.

   Die Holme haben die Breite s. Bei einer Drehung der    Unruh   um den Betrag des Winkels a um die Rotationsachse O ist ein    Spulenschenkel   etwa deckungsgleich mit einem der Magnete A bzw. B. 



  Unter der Annahme einer    Auslenkung   der    Unruh   um mehr als    90,)      (Linksdrehung)   aus ihrer gezeichneten Lage stellen sich während der nun folgenden Schwingungsperiode folgende elektrischen Vorgänge in der Spule ein. Beim Zurückschwingen (Rechtsdrehung) wird zuerst der Magnet B vom Holm HI überstrichen. Auf    Grund   des    Faraday'schen   Induktionsgesetzes wird nun diesem Holm eine Spannung entsprechend dem im    Diagramm   nach    Fig.   4 dargestellten    Vorhöcker   1    induziert,   deren    Maximalwert   durch den magnetischen    Fluss,      Windungszahl   der Spule und Winkelgeschwindigkeit bestimmt wird.

   Bei einer Weiterdrehung der    Unruh   verlässt nun H, das Feld von B und es schneidet nach kurzer Zeit der Holm 2 die von B ausgehenden Feldlinien. Die Anordnung    Spule-Magnete   ist nun    derart   gewählt, dass der    Hohn   1 erst dann in das Feld von Magneten A gelangt, wenn die Anzahl der durch    H.   gehenden Feldlinien des Magneten B wieder abnimmt. Es überstreicht also zuerst der    Holm      H.   den Magneten B bis zur Deckungsgleichheit.    Unmittelbar   darauf taucht der Holm    Hl   in das Feld vom Magneten A    ein.   Ist Hl deckungsgleich mit A, so hat    H.,   das Feld von B gerade verlassen.

   Kurze Zeit später    befindet   sich dann auch der Holm 1 im praktisch feldfreien Raum. 



  An den    Spulenklemmen   erscheint während obiger Vorgänge der    Mittelhöcker   11, der etwa gleiche    Spitzenwert   besitzt wie der    Vorhöcker   1. Der Höcker 11 dauert jedoch doppelt so lange, da beide Magnete    zeitlich   hintereinander von der Spule überstrichen werden.    Schliesslich   gelangt noch    H.#   in das Feld von A und es wird der Nachhöcker 111 induziert. Beim Zurückschwingen der    Unruh   hat das Signal    sinnge-      mäss   gleiche Gestalt, jedoch umgekehrte    Polung   und es entstehen die Höcker IV, V und    VI.   



  Die Anordnung der Magnete wurde    derart   getroffen, dass der Abstand der magnetischen Schwerpunkte in und    in'   etwa um die Breite s eines    Spu-      lenschenkels   grösser ist als der Abstand der Mittelpunkte M und M' der Holme    Hl   und HEs wäre auch eine Anordnung möglich, bei der der Abstand der Punkte m und m' um den Betrag s kleiner als der Abstand M und M' ist. Die Spitzenwerte der induzierten    Spannung   bleiben ebenfalls gleich gross, die    Ausführung   der Spule gestaltet sich jedoch ungünstiger. Schliesslich könnte der Abstand mm' mehr als MM'    -I-   s betragen.

   Diese Anordnung 

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 liefert jedoch ein    zeitlich   zu gedehntes Signal, wodurch    reglagetechnisch   ungünstigere Verhältnisse entstehen. 



  Für MM'    -I-   s = mm'    erhält   das Signal die in dem Diagramm nach    Fig.   4 gezeigte Form und enthält nur Höcker mit den gewünschten Spitzenwerten gleicher Grösse. Der    Mittelhöcker      1I   (bzw. V) dauert doppelt so lange als die Höcker I und    III   (bzw.

   IV und    VI).   Dieser    Effekt   ist    erwünscht.   Bekanntlich spricht ein zum Antrieb der Unruh verwendeter Transistorverstärker nur auf eine Polarität der Höcker an, erteilt    also   gemäss dem Spannungsverlauf nach Bild 4 während der einen Halbschwingung und während der darauffolgenden Halbperiode einen Antriebsimpuls an die    Unruh.   Da nun die Dauer des Mittelhöckers doppelt so gross ist wie die der    Vor-      bzw.   Nachhöcker, ist die vom Transistorverstärker an die Unruh abgegebene Leistung während beider Halbschwingungen gleich gross. 



  Auf    Grund   beschriebener    Anordnung   wird die Spule in keiner Stellung vom gesamten Fluss aller beteiligten Magnetelemente durchsetzt. Zur Erzielung einer möglichst hohen Spannung in der Spule werden daher grosse Magnete mit vorzugsweise ovalen bzw. länglichen Abmessungen verwendet, um möglichst die gesamte elektrische    Spulenfläche   zu erfassen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I Antriebsvorrichtung mit einem kontaktlos über eine elektronische Schaltung gesteuerten mechanischen Schwinger als Gangordner eines zeithaltenden elektrischen Gerätes, mit Steuer- und Antriebsspannung in einer mit dem mechanischen Schwinger schwingenden, gegenüber Magnetfelderzeugern Relativbewegungen ausführenden Spule, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeuger kurz vor der Nullage des Schwingers in einer aktiven Spulenseite, in der Nullage in zwei aktiven Spulenseiten, kurz nach der Nullage wieder nur in der einen aktiven Spulenseite jeweils eine Impulsspannung als Steuerspannung erzeugen und zwar bei jeder Halbschwingung des mechanischen Schwingers,
    wobei nur eine Polarität dieser Impulse ausgenützt ist und dass die die magnetischen Felder erzeugenden Magnete so angeordnet sind, dass das für die Grösse der erzeugten Impulsspannung massgebende Produkt aus Kraftfluss der Magnete, Windungszahl und Geschwindig- keit der Spule unabhängig von der Anzahl der jeweils vom Fluss durchsetzten Spulenschenkel ist, so dass die Antriebsimpulse mindestens annähernd gleiche Spitzenwerte der induzierten Spannung aufweisen. PATENTANSPRUCH 1I Verwendung der Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch I in einer Transistor-Armbanduhr.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abstand der die magnetischen Felder erzeugenden Elemente sich um die Breite eines magnetisch wirksamen. Spulenschenkels der Spule gegenüber dem mittleren Abstand der beiden Spulenschenkel unterscheidet. 2. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abstand der die magnetischen Felder erzeugenden Elemente um die Breite eines magnetisch wirksamen Spulenschenkels grösser ist als der mittlere Abstand der beiden Spulenschenkel. 3.
    Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule als Antriebsspule flach ausgebildet und auf der Unruh befestigt ist. 4. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der wirksamen Spulenschenkel und der die magnetischen Felder erzeugenden Elemente auf der Peripherie eines konzentrisch zur Achse des Schwingers angeordneten Kreises liegen. 5. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsspule Dreiecksform besitzt.
    Entgegengehaltene Schrift- und Bildwerke Französische Patentschrift Nr. 1135382 Jahrbuch der deutschen Gesellschaft für Chrono- metrie e. V. , Bd. 9/1958, S. 39
CH734460A 1959-09-17 1960-06-29 Antriebsvorrichtung mit einem kontaktlos über eine elektronische Schaltung gesteuerten mechanischen Schwinger CH370711A (de)

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