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Einrichtung zum elektrischen Antrieb zeithaltender mechanischer Schwingorgane Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrischen Antrieb zeithaltender mechanischer Schwingorgane, bestehend aus einem Transistor, einem RC-Glied und mindestens einem elektromagnetischen oder elektrodynamischen Wandleer, wobei mindestens eine induktive Antriebsspule und mindestens eine induktive Rückkopplungsspule derart angeordnet sind, dassdurch gegenseitige Kopplung beider Spulen und dem zwischen der Basis des Transistors und der Rückkopplungsspule geschaltete RC-Glied intermittierende elektrische Schwingungen entstehen. Es ist bekannt, mechanische Stimmgabelschwinger elektrisch anzutreiben, wobei mittels zweier elektrodynamischer Systeme Antrieb und Rückkopplung gewährt werden.
Durch eine hohe Rückkopplungsspannung in Verbindung mit einem RC-Glied wind eine impulsmässige Aussteuerung des Transistors erreicht, bei der bekanntlich der höchste Wirkungsgrad erzielt wird. Für eine exakte Impuls- steuerung ist die hohe Rückkopplungsspannung eine Grundbedingung.
Aufgrund ihrer verhältnismässig einfachen Herstellung wenden vorwiegend einfache oder zweifache Biegeschwinger, beispielsweise in Form einer Stimmgabel, verwendet. Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, dass ihre Eigenfrequenz von der Lage des Schwingers im Raum abhängig eist. Da diene Abhängigkeit mit fallender Frequenz zunimmt, ist für eine hohe Frequenzkonstanz und damit für eine hohe Genauigkeit beispielsweise einer Zeitanzeige eine möglichst hohe Eigenfrequenz des mechanischen Schwingers erforderlich.
Bei den hohen Frequenzen das Stimmgabelschwingers sind jedoch die Schwingungsamplotuden sehr klein, und es treten bei einem mechanischen Antrieb beispielsweise eines Uhrwerkes bei der Bewegungsübertragung sehr grosse technische Schwierigkeiten auf. Diese lassen wiederum eine niedrige Frequenz des Schwingers wünschenswert erscheinen.
Es sind Anordnungen bekannt, bei denen das Anschwingen eines Unruhschwingers dadurch erreicht wird, dass in seiner mit einem auf dem Schwinger befestigten Magneten gekoppelten Steuerspule Impulse oder Impulsgruppen durch eine elektrische Schaltung erzeugt werden, deren Frequenz etwa gleich der Resonanz des Schwingers ist bzw. einen Bruchteil oder ein Vielfaches von dieser betragen kann. Dadurch wind eine Selbsterregung des Schwingers erreicht. Da die Abnahme der Zeitimpulse von mechanischen Schwingungen und nicht von der elektrischen Schaltung erfolgt, ,ist eine eventuell auftretende Frequenzteilung für die Wirkungsweise des Systems belanglos. Die bekannten Anordnungen sind nur bei Unruh schwingern anwendbar, bei denen während normalen Schwingungen nur beim Nulldurchgang des Schwingers eine Kopplung zwischen Magnet und Steuer- bzw.
Antriebsspule auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine :Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe bei einer hohen Frequenz des Schwingorgans eine um ein mehrfaches niedrigere Frequenz zum Bewegen des vom Schwinger gesteuerten Laufwerkes abgenommen wenden kann.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die durch entsprechende Dimensionierung der fre- quen'zbestimmenden Schaltungselemente entstehende Folgefrequenz der :
intenmittierenden Schwingrungen einen Bruchteil der Resonanzfrequenz des mecha-
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nischen Schwingorgans beträgt und dass zur Synchronisierung den elektrischen Schwingungen mindestens ein am mechanischen Schwingorgan befestig ter Magnet vorgesehen ist, welcher auf besagte Rückkopplungsspuleeinwirkt, wodurch das Verhältnis von mechanischer zu elektrischer Frequenz stets ganz- zahlig und konstant ist.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung entsteht eine Impulsfolge, deren Einzelimpulse aus einer oder mehreren Schwingungen bestehen. Diese Folge kann zur Steuerung des mechanischen Schwingers verwendet werden, wenn die Impulsfolgefrequenz mit der Eigenfrequenz des mechanischen Schwingern übereinstimmt. Die durch die Bewegung des Schwingers im Wandler induzierte Rückkopplungsspannung dient dabei zur Synchronisierung des Impulseinsatzes. Dadurch, dass die Periodendauer der Impulsfolge auf ein Vielfaches der Periodendauer des mechanischen Schwingers vergrössert wird, ist eine Frequenzteilung möglich. Auf diese Weise wird eine impulsmässige Aussteuerung des Transistors erreicht, ohne einen grosszn Aufwand bei der Rückkopplung zu erfordern.
Durch die Frequenzteilung ist es möglich, eine für die Stabilität der Frequenz erforderliche hohe Eigenfrequenz des mechanischen Schwingers zu wählen, wobei am Ausgang eine für einen Antrieb beherrschbare niedrige Frequenz zur Verfügung steht.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Antriebsschaltung, Fig. 2 den Spannungsverlauf am Transistor bei Kondensatorenentladung ohne Wirkung des magnetischen Wandlers, Fig. 3 den Stromverlauf am Transistor bei Kon- densatonentladung ohne Wirkung des magnetischen Wandlers, Fig. 4 den Spannungsverlauf am Transistor bei Frequenzteilung und Fig. 5 den Stromverlauf am Transistor bei Frequenzteilung.
Die erfindungsgemässe Einrichtung besteht aus einer mit einer Rückkopplungsspule 2 induktiv gekoppelten Antriebsspule 1, einem mit seiner Basis über ein RC-Glied 4 mit den Rückkopplungsspule 2 verbundenen Transistor 3 und einer Stromquelle 5. Die Antriebsspule 1 wirkt mit einem oder wenn sie geteilt ist, mit zwei entweder elektromagnetisch oder elektrodynamisch arbeitenden Wandlern zusammen.
Im Ausführungsbeispiel ist ein elektrodynamischer Wandler vorgesehen, bei dem ein Magnet 6, den an einem beispielsweise magnetischen Biegeschwinger 7 befestigt ist, mit der Antriebsspule 1 zusammenwirkt. Die Antriebsspule 1 ist mit der Rückkopplungsspule 2 induktiv gekoppelt, so dass auch ohne Bewegung des mechanischen Biegeschwingers 7 elektrische Schwingungen hoher Frequenz entstehen. Durch die Gleichrichterwirkung der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 3 wird der Kondensator des RC-Gliedes 4 aufgeladen, bis die Schwingungen durch die, Verschiebung des Arbeitspunktes wieder abreissen. Die Schwingungen setzen wieder ein, wenn der Kondensator bis zu einem bestimmten Zustand entladen ist. Dadurch entsteht ein impulsförmiger Spannungsund Stromverlauf nach Fig. 2 und 3.
Wird der Abstand I dieser Impulse annähernd der Periodendauer des mechanischen Biegeschwingers 7 angeglichen, so wind dieser zu Schwingungen angeregt, und die angeregten Schwingungen weidenaufrecht erhalten. Die Bewegung des Biegeschwingers 7 indu- ziert über den Wandler in der Rückkopplungsspule 2 eine Spannung, die ihrerseits den Einsatz der Impulse synchronisiert. Mit der gleichen Anordnung wind eine Frequenzteilung erreicht, wenn der Impulsabstand I ein Mehrfaches der Periodendauer des Biegeschwingers 7 beträgt. Auch in diesem Fall erfolgt eine Synchronisation des Impulseinsatzes, indem sich die Rückkopplungsspannung des Wandlers der Spannung des Kondensators überlagert. Es entsteht hierbei ein Spannungs- und Stromverlauf nach Fig. 4 und 5.