Zeithaltendes elektrisches Gerät, insbesondere elektrische Uhr Es
sind Arbeitsprinzipien für Zeitmeß- und Zeitgebereinrichtungen und Uhren bekannt,
welche mit Transistoren arbeiten. Der Transistor wird für derartige Uhren in Schaltungen
betrieben, welche den Verstärkungsfaktor der Transistoren ausnutzen oder Sperrschwingschaltungen
aufweisen. Die Erregung der Basis erfolgt ganz allgemein über eine Erregerspule
und einen Permanentmagnet. Im Kollektor-oder Emitterkreis liegt eine Antriebsspule.
Die Schaltung selbst ist so gewählt, daß der Transistor als Verstärkerelement oder
als Schwingungserzeuger wirkt. Es sind auch magnetfeldabhängige Widerstände und
Vorschläge bekannt, sie für den Zweck der Uhrensteuerung statt einer Erregerspule
zu benutzen. Mit Hilfe eines Magnetfeldes, welches in dem eigentlichen Gangordner
angeordnet ist, läßt sich eine Umsteuerung eines solchen magnetfeldabhängigen Widerstands
aus einem Zustand höheren Widerstands in einen Zustand geringeren Widerstands erreichen.
Die am Anmeldetag der vorliegenden Erfindung bekannt gewesenen magnetfeldabhängigen
Widerstände haben aber entsprechend den für sie geltenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten
nur einen anderen Umschaltwert, d. h., in Sperrichtung ist der Widerstand nicht
unendlich groß, sondern er besitzt auch in dieser Richtung noch einen relativ niedrigen
endlichen Widerstandswert. Bei Magnetfeldänderung wird zwar dieser Widerstand verkleinert,
jedoch so, daß bei Magnetannäherung der Widerstand größer wird, was für die Erzielung
eines kurzen Antriebsimpulses in der Nullage ungünstig ist. Es ist daher auch ein
nicht vorveröffentlichter Vorschlag gemacht, durch Ausstattung eines Fadenhalbleiters
mit zwei Basiselektroden, die aber auf verschiedenem Potential liegen, und durch
eine besonders bemessene Vorspannung dicht unter der Kippspannung die Aufgabe zu
lösen, bei Magnetfeldannäherung den Stromdurchbruch zu bewirken. Hier sind nicht
nur ziemlich komplizierte Halbleiter, sondern auch mehrere gegeneinandergeschaltete
Stromquellen vorgesehen. Die Einschaltung eines solchen magnetfeldabhängigen Widerstands
führt daher bei Verwendung für Uhrenkonstruktionen im allgemeinen dazu, daß auch
in dem Zustand, in dem der eigentliche Antrieb abgeschaltet werden soll, noch ein
nennenswerter Strom fließt. Hierdurch werden diese Schaltelemente für die Anwendung
bei Uhrenschaltungen wegen des Dauerstromes und auch zu langer Antriebsimpulse ungeeignet.
Der magnetfeldabhängige Schalter kann daher vorteilhaft erst in Schaltungskombinationen,
bei denen keine direkte Abhängigkeit des Ruhestromes von der Widerstandsgröße des
magnetfeldabhängigen Widerstands besteht, angewendet werden.Time-keeping electrical device, in particular electrical clock Es
working principles for timing and timing devices and clocks are known,
which work with transistors. The transistor is used for such clocks in circuits
operated, which utilize the gain of the transistors or blocking oscillating circuits
exhibit. The excitation of the base takes place quite generally via an excitation coil
and a permanent magnet. A drive coil is located in the collector or emitter circuit.
The circuit itself is chosen so that the transistor as an amplifier element or
acts as a vibration generator. There are also magnetic field-dependent resistors and
Proposals known them for the purpose of clock control instead of an excitation coil
to use. With the help of a magnetic field, which is in the actual corridor folder
is arranged, such a magnetic field-dependent resistor can be reversed
from a state of higher resistance to a state of lower resistance.
The magnetic field-dependent ones that were known on the filing date of the present invention
However, they have resistances according to the physical laws that apply to them
just a different toggle value, d. that is, the resistance is not in the reverse direction
infinitely large, but it also has a relatively low one in this direction
finite resistance value. When the magnetic field changes, this resistance is reduced,
however, in such a way that when the magnet approaches the resistance becomes greater, which is important for the achievement
a short drive pulse in the zero position is unfavorable. It is therefore also a
Non-prepublished proposal made by equipping a thread semiconductor
with two base electrodes, but they are at different potentials, and through
a specially dimensioned preload just below the breakdown voltage does the job
solve to cause the current breakdown when the magnetic field approaches. Here are not
only rather complicated semiconductors, but also several interconnected
Power sources provided. The activation of such a magnetic field-dependent resistor
therefore, when used for watch constructions, generally leads to that too
in the state in which the actual drive is to be switched off, still on
significant current flows. This makes these switching elements suitable for the application
unsuitable for clock switching because of the continuous current and drive pulses that are too long.
The magnetic field-dependent switch can therefore advantageously only be used in circuit combinations
where there is no direct dependence of the quiescent current on the resistance value of the
magnetic field-dependent resistance exists.
Die Erfindung betrifft daher ein zeithaltendes elektrisches Gerät,
insbesondere elektrische Uhr, mit mindestens einem Halbleiter aus p- und n-leitenden
Teilen, z. B. aus InSb oder InAs, der derart beschaffen ist, daß er durch periodische
Annäherung eines auf ihn einwirkenden Magnetfeldes aus einem Zustand hohen Widerstands
in einen Zustand niedrigen Widerstands, vorzugsweise aus einem Sperrzustand in einen
Stromdurchlaßzustand, umsteuerbar ist und wobei dieser umsteuerbare Halbleiter im
Triebspulenkreis eines elektromagnetisch angetriebenen, schwingenden, mechanischen
Gangordners, z. B. eines Pendels oder einer Unruh, angeordnet ist, vorzugsweise
mit gegenüber der Triebspule und dem umsteuerbaren Halbleiter schwingendem Gangordnermagnet,
welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der magnetfeldabhängige
umsteuerbare Halbleiter seinerseits durch einen Transistor-Oszillator oder Transistor-Multivibrator
dadurch steuerbar ist, daß periodisch das den Halbleiter beeinflussende Magnetfeld
durch Ein- und Ausschaltung seines Erregerspulensystems vom Oszillator- bzw. Multivibratorausgang
verändert wird. Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung dieser Anordnung besteht
noch darin, daß der Oszillator bzw. Multivibrator für eine hohe Betriebsfrequenz
ausgelegt und mit Quarz stabilisiert ist und daß durch Frequenzuntersetzungsstufen
die Oszillatorfrequenz bis auf die Arbeitsfrequenz für den Antrieb des mechanischen
Schwingungsgebildes herabgesetzt wird. Eine derartige Anordnung besitzt vor allem
auch noch den Vorteil, daß die noch bestehende Temperaturabhängigkeit der Hallkonstanten
und des
magnetfeldabhängigen Widerstands praktisch eliminiert ist.
Weiterhin kann die Schaltungsanordnung auch so getroffen werden, daß, wie es den
charakteristischen Eigenschaften der magnetfeldabhängigen Widerstände entspricht,
bei Vergrößerung des Magnetfeldes der Innenwiderstand ebenfalls zunimmt, ohne daß
die Kürze des Impulses beeinträchtigt wird. Da der Steueroszillator- oder Steuermultivibratorkreis
nach dem heutigen Stand der Technik weitgehend temperatur- und spannungsabhängig
aufgebaut werden kann, vor allem aber auch im Triebspulenkreis praktisch keine Temperatur-
oder Spannungsabhängigkeit mehr besteht, lassen sich durch die Schaltungsanordnung
die prinzipiellen Fehlerquellen, welche bei Schaltungen mit magnetfeldabhängigen
Widerständen bestehen, ausschalten. Weiterhin ist auch die Intensität des eigentlichen
Antriebsimpulses nicht mehr ausschließlich von der Höhe des über den magnetfeldabhängigen
Widerstand ezeugten Steuerimpulses wie bei den bekannten Vorschlägen.The invention therefore relates to a time-keeping electrical device,
in particular electric clock, with at least one semiconductor made of p- and n-conducting
Share, e.g. B. of InSb or InAs, which is such that it is through periodic
Approach of a magnetic field acting on it from a state of high resistance
to a low resistance state, preferably from a locked state to a
Current conduction state, is reversible and this reversible semiconductor in the
Driving coil circuit of an electromagnetically driven, oscillating, mechanical
Aisle folder, e.g. B. a pendulum or a balance wheel, is arranged, preferably
with aisle folder magnet oscillating opposite the drive coil and the reversible semiconductor,
which according to the invention is characterized in that the magnetic field-dependent
reversible semiconductors in turn by a transistor oscillator or transistor multivibrator
can be controlled in that periodically the magnetic field influencing the semiconductor
by switching its excitation coil system on and off from the oscillator or multivibrator output
is changed. There is a particularly advantageous further development of this arrangement
nor is that the oscillator or multivibrator for a high operating frequency
designed and stabilized with quartz and that by frequency reduction stages
the oscillator frequency up to the working frequency for the drive of the mechanical
Oscillating structure is reduced. Such an arrangement has above all
also the advantage that the still existing temperature dependence of the Hall constants
and des
Magnetic field-dependent resistance is practically eliminated.
Furthermore, the circuit arrangement can also be made so that, as it is the
corresponds to the characteristic properties of the magnetic field-dependent resistances,
when the magnetic field increases, the internal resistance also increases without
the shortness of the impulse is impaired. As the control oscillator or control multivibrator circuit
According to the current state of the art, largely temperature and voltage dependent
can be built up, but especially in the drive coil circuit there is practically no temperature
or there is more voltage dependency can be determined by the circuit arrangement
the principal sources of error that occur in circuits with magnetic field-dependent
Resistances exist, switch off. Furthermore, there is also the intensity of the actual
Drive pulse no longer exclusively depends on the height of the magnetic field-dependent
Resistance generated control pulse as in the known proposals.
Durch Abkapselung durch eine Mu-Metallkapsel kann das gesamte System
auch gegen den Einfluß von Fremdfeldern abgeschirmt werden. Da sowieso für die Umsteuerung
des Halbleiters ein Elektromagnet verwendet wird, kann gegebenenfalls auf einen
besonderen Trieb-Dauermagnet auf dem Gangordner verzichtet werden. Die zweckmäßigste
Ausführung des mechanischen Antriebssystems richtet sich in jedem Fall nach dem
formschönen Aussehen. Für jede gewählte Ausführung läßt sich immer eine Anordnung
der elektronischen Bauelemente und des mechanischen Gangordners treffen. Besonders
vorteilhaft ist es, den Magnet so auszuführen, daß beide Pole mit einem möglichst
geringen Luftspalt über den Halbleiter hinwegschwingen, da hierdurch das Kraftlinienfeld
wesentlich vergrößert wird. Durch die Anordnung eines entsprechenden Joches läßt
sich diese Kraftlinienkonzentration noch weiterhin erhöhen. Da das Halbleiterelement
nur sehr kleine Dimensionen zu besitzen braucht, können die resultierenden Luftspalte
so angeordnet werden, daß der Magnet über den Halbleiter hinwegschwingen kann, ohne
daß sich der Halbleiter direkt zwischen den beiden Polen befinden muß. Dies hat
den Vorteil, daß Ausführungsformen verwendet werden können für das mechanische Schwingungsgebilde,
die in bezug auf die Lage zu dem Luftspalt nicht besonders einreguliert werden müssen.
Das gesamte elektrische Antriebsorgan kann völlig unsichtbar im Sockel der Uhr oder
in einer Kapsel untergebracht werden. Der Halbleiter kann ohne weiteres auch in
einer kleinen Spule selbst angebracht werden, welche beispielsweise im Ausgangskreis
des Oszillators oder des einen Transistors einer Multivibratorschaltung liegt. Die
Spule kann auch mit einem geschlossenen Eisenkern mit Luftspalt und Joch ausgeführt
werden. In dem Augenblick, wo der Transistor des Oszillators leitend wird, entsteht
in der Spule oder in dem Luftspalt ein Magnetfeld, welches den p- und n-übergang
öffnet. Der Halbleiter seinerseits liegt im Stromkreis der Antriebsspule und führt
auf diese Weise über die magnetischen Kräfte des Magnetsystems und die vom Halbleiter
gesteuerte Antriebsspule zum Antriebsimpuls für das Uhrwerk. Die Oszillator- oder
Multivibratorschaltungen können so ausgelegt werden, daß der jeweilige Fortschaltimpuls
in einer Sekunde, in mehreren Sekunden oder sogar in einer Minute auftritt. Es ist
auch möglich, den Oszillator mit einer höheren Frequenz schwingen zu lassen und
durch Quarz zu stabilisieren und diese stabilisierte Frequenz durch Frequenzuntersetzer
auf die erforderliche Impulsfrequenz für den Antrieb herabzusetzen. Derartige Frequenzuntersetzer
sind in Form von Transistorschaltungen bekannt, und sie können so ausgelegt werden,
daß aus der quarzstabilisierten Oszillatorfrequenz eine sehr genaue Antriebsfrequenz
für das Uhrwerk entsteht. Im letzten Transistorkreis wird in diesem Fall wieder
die Spule mit dem Halbleiterelement angeordnet, und über den letzten Stromkreis,
in dem das Halbleiterelement eingeschaltet ist, werden die eigentlichen Antriebsimpulse
für das Uhrwerk erzeugt.The entire system can be encapsulated by a mu-metal capsule
also be shielded against the influence of external fields. There anyway for the change of direction
of the semiconductor an electromagnet is used, can optionally on a
special drive permanent magnet on the aisle folder can be dispensed with. The most expedient
The design of the mechanical drive system is always based on the
shapely appearance. An arrangement can always be found for each selected version
the electronic components and the mechanical gear folder. Particularly
It is advantageous to run the magnet so that both poles with one as possible
swing across the semiconductor with a small air gap, as this causes the force line field
is increased significantly. By arranging a corresponding yoke can
this line of force concentration will continue to increase. Because the semiconductor element
The resulting air gaps can only have very small dimensions
be arranged so that the magnet can swing away over the semiconductor without
that the semiconductor must be located directly between the two poles. this has
the advantage that embodiments can be used for the mechanical oscillation structure,
which do not have to be particularly adjusted in relation to the position in relation to the air gap.
The entire electrical drive organ can be completely invisible in the base of the clock or
be housed in a capsule. The semiconductor can easily be used in
a small coil itself, which for example in the output circuit
of the oscillator or of the one transistor of a multivibrator circuit. the
The coil can also have a closed iron core with an air gap and yoke
will. At the moment when the transistor of the oscillator becomes conductive, arises
a magnetic field in the coil or in the air gap, which creates the p- and n-junction
opens. The semiconductor itself is in the circuit of the drive coil and leads
in this way via the magnetic forces of the magnet system and those of the semiconductor
controlled drive coil for the drive pulse for the clockwork. The oscillator or
Multivibrator circuits can be designed so that the respective incremental pulse
occurs in a second, several seconds, or even a minute. It is
also possible to let the oscillator oscillate at a higher frequency and
to stabilize by quartz and this stabilized frequency by frequency dividers
to the required pulse frequency for the drive. Such frequency divider
are known in the form of transistor circuits, and they can be designed to
that from the quartz-stabilized oscillator frequency a very precise drive frequency
for the clockwork. In this case, the last transistor circuit will again
the coil is arranged with the semiconductor element, and over the last circuit,
in which the semiconductor element is switched on, the actual drive pulses are generated
generated for the movement.