DE1175160B - Zeitmesseinrichtung - Google Patents

Zeitmesseinrichtung

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Publication number
DE1175160B
DE1175160B DES61254A DES0061254A DE1175160B DE 1175160 B DE1175160 B DE 1175160B DE S61254 A DES61254 A DE S61254A DE S0061254 A DES0061254 A DE S0061254A DE 1175160 B DE1175160 B DE 1175160B
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DE
Germany
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coil
balance
circuit
primary side
sides
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Pending
Application number
DES61254A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Cecil Braithwaite
Frank Norris Moore Sergeant
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
S Smith and Sons Ltd
Original Assignee
S Smith and Sons Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by S Smith and Sons Ltd filed Critical S Smith and Sons Ltd
Publication of DE1175160B publication Critical patent/DE1175160B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/04Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance
    • G04C3/06Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance using electromagnetic coupling between electric power source and balance
    • G04C3/065Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance using electromagnetic coupling between electric power source and balance the balance controlling gear-train by means of static switches, e.g. transistor circuits
    • G04C3/067Driving circuits with distinct detecting and driving coils
    • G04C3/068Driving circuits with distinct detecting and driving coils provided with automatic control

Description

  • Zeitmeßeinrichtung Die Erfindung geht aus von einer Zeitmeßeinrichtung mit einer Unruh nebst Rückstellspiralfeder, die um die Nullage schwingt, mit nur einer einzigen, in Umfangsnähe an der Unruh sitzenden Spule und mit einem ortsfesten Magneten, der mit der schwingenden Spule derart zusammenwirkt, daß in der Spule periodisch ein Steuerimpuls erzeugbar ist, und mit einer derartigen elektronischen Schaltung, vorzugs, weise Transistorschaltung, daß kontaktlos in der gleichen Spule vom Ausgang der elektronischen Schaltung periodisch ein Triebimpuls entsteht, der die Schwingung der Unruh aufrechterhält.
  • Bei einer bekannten Anordnung dieser Art treten deshalb rein sinusförmige Steuerimpulse und Triebimpulse auf, die für Erschütterungen ausgesetzte Uhren nicht zugelassen werden können, so daß dieses System nur für Laborgeräte geeignet ist, weil hier die Unruhspule als Ringspule über den ganzen Kreisumfang ausgebildet ist, also stets ein gleicher Magnetfluß die jeweils durch den Luftspalt des Magneten durchtretenden Spulenteile durchsetzt. Mithin ist nach dem Gesetz die Steuerspannung und damit die verstärkte Triebspannung ausschließlich von der sinusfö,rmig sich ändernden Momentangeschwindigkeit der Unruh abhängig. Bei einer Uhr mit beiden Spulen auf der Unruh hat man deshalb die Steuerspule als ganz kleine Ovalspule ausgebildet, was die Fertigung teuer macht und die Stromzuführung kompliziert. Bekannte, nur kurze Impulse in der Nullage bewirkende Uhren mit ortsfesten Spulen und Magneten auf der Unruh vermeiden zwar diesen Nachteil, sind dafür aber gegen Störfelder sehr empfindlich.
  • Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer in ihrem Aufbau verhältnismäßig einfachen Zeitmeßeinrichtung, die gegen Erschütterungen deshalb unempfindlich ist, weil nur kurze Impulse in der Nulllage erzeugt werden, ohne dabei jedoch die Vorteile von Systemen mit einer einzigen, zugleich als Steuer-und Triebspule dienenden Unruhspule aufzugeben.
  • Bei einer Zeitmeßeinrichtung der eingangs genannten Art ist die erfindungsgemäße Lösung dadurch gekennzeichnet, daß-bei Verwendung in Systemen, die einen Triebimpuls nur in der Nähe der Nullage entstehen lassen - die aktiven Spulenseiten achsparallel verlaufen und das Magnetsystem mit einem der Breite der aktiven Spulenseiten etwa entsprechenden, ebenfalls achsparallelen Luftspalt ausgerüstet und die elektronische Schaltung derart ausgebildet ist, daß nur beim Durchgang der einen Spulenseite durch den Luftspalt der Triebimpuls aufzutreten vermag.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der magnetisierte Bauteil so angeordnet, daß er ein in einer Richtung verlaufendes Magnetfeld erzeugt, welches den Weg der Spule schneidet und ein solches Ausmaß hat, daß eine der beiden vorgenannten Seiten innerhalb des Feldes und die andere in einem praktisch feldfreien Bereich liegt.
  • Vorzugsweise bildet die Spule ein Rechteck, von welchem die beiden aktiven Seiten parallel zur Drehachse der Unruh verlaufen. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch bei einem für andere Unruharten schon vorgeschlagenen, jedoch nicht veröffentlichten System mit einem Übertrager mit einem sättigbaren Kern, dessen Primärseite mit der einzigen Spule im Kollektorkreis und dessen Sekundärseite im Basiskreis des Transistors liegt, verwendet werden. Zwischen der Spule und der Primärseite des übertragers kann ein Gleichrichter vorgesehen sein.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die vorstehend definierte Einrichtung für eine Uhr, welche Schwingungsamplituden größer als r 180° zuläßt, gekennzeichnet durch eine RC-Kombination zwischen dem Gleichrichter und der Primärseite des Übertragers mit einer derartigen Zeitkonstanten, daß alle Nebenimpulse unterdrückt werden.
  • Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt F i g. 1 eine Unruh-Bauteii_gruppe und den Magnetsteuerkreis, während F i g. 2 ein Schaltdiagramm eines Impulsgenerators darstellt.
  • In F i g. 1 ist eine Ausführungsform der Unruh-Bauteilgruppe des Magnetkreises dargestellt. Ein Unruhrad 31 und eine Unruhwelle 30 üblicher Ausführungsform sind so befestigt, daß sie eine Drehbewegung um die Achse der Unruhwelle herum auszuführen vermögen. Eine rechtwinklige Spule 32 ist am Unruhrad 31, und zwar auf der einen Seite in der Nähe seines Umfangs, befestigt, wobei die Spule in einer Ebene parallel zur Achse der Unruhwelle liegt. Ein kurzer Stabmagnet 33 sitzt zwischen den Armen eines U-förmigen Weicheisenbauteils 34, und zwar derart, daß zwischen einem Pol des Magneten und dem benachbarten Arm des Bauteils 34 ein Spalt 35 bleibt. Diese Magnetbauteilgruppe ist derart angeordnet, daß sie in einer Radialebene der Unruhwelle 30 liegt, während die Spule 32 sich frei durch den Spalt 35 hindurchbewegen kann. Es ist ersichtlich, daß sich der Arm des Bauteils 34 in der Nähe des Spaltes zwischen der Unruhwelle und der Befestigungsspule 32 befindet. Die Unruh wird mittels eines Paares entgegengesetzt wirkender Spiralfedern periodisch zurückgestellt. Die Spule 32 ist mittels dieser Spiralfedern am Steuerkreis gemäß F i g. 2 angeschlossen. Die Spiralfederverankerungen sind derart befestigt, daß dann, wenn sich die Unruh in ihrer Ruhestellung befindet, die Spule symmetrisch im Spalt 35 liegt.
  • Es soll nunmehr der elektrische Steuerkreis beschrieben werden, der über die Spiralfedern hinweg mit der Spule 3 in Verbindung steht. Ein erster Anschluß der Spule 3 ist an den negativen Anschluß 20 einer Niederspannungs-Gleichstromlieferquelle gelegt. Der zweite Anschluß der Spule ist an den Kollektoranschluß eines Transistors 21 angeschaltet, dessen Emitterelektrode an den positiven Zufuhranschluß 22 angeschlossen ist. Der positive Anschluß eines Gleichrichters 23 steht mit dem Kollektoranschluß in Verbindung, während der negative Anschluß über die Primärspule eines Übertragers 24 an den negativen Zufuhranschluß 25 gelegt ist. Die Sekundärspule des übertragers 24 ist zwischen die Basiselektrode und die Emitterelektrode des Transistors 21 geschaltet.
  • Die Wirkungsweise des Steuerkreises verläuft wie folgt: Wenn die Spule 3 im Magnetflußfeld hin und herschwingt, wird in ihr eine Wechselspannung induziert, und wenn der zweite Anschluß relativ zum ersten Anschluß positiv ist, so fließt ein Strom über die Gleichrichter 23 und die übertragerprimärseite hinweg. Der Übertrager 24 ist derart angeschlossen, daß die in der Sekundärspule als Folge des zunehmenden Primärstroms induzierte Spannung die Basiselektrode des Transistors 21 relativ zur Emitterelektrode in negativer Richtung beeinflußt. Es beginnt nunmehr ein Strom im Kollektorsteuerkreis zu fließen, von welchem ein Teil über die Spule 3 in entgegengesetzter Richtung zur induzierten Spannung fließt, was zur Folge hat, daß eine Kraft auf Spule und Unruh einwirkt, die das Bestreben hat, deren Winkelgeschwindigkeit zu erhöhen, während ein anderer Teil des Stroms über den Gleichrichter und die Transformatorprimärseite hinwegfließt. Durch den höheren Strom im Primärsteuerkreis des Übertragers wird eine größere Spannung im Sekundärsteuerkreis induziert, was ein Erhöhen des Kollektorstroms des Transistors zur Folge hat. Es ist ersichtlich, daß die positive Rückkopplung über den Übertrager hinweg ein schnelles Anwachsen des Kollektorstroms und daher des über die Spule fließenden Stroms zur Folge hat. Dieser Vorgang kommt durch die Sättigung des Kerns des Übertragers zum Stoppen, wodurch die induzierte Sekundärspannung des Übertragers auf Null abfällt. Wenn dies erfolgt, kehrt der Transistor unmittelbar darauf in seinen Anfangsruhezustand zurück. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Stromimpuls nur dann in die Wege geleitet wird, wenn die Spule durch ihre Ruhestellung in einer bestimmten Richtung hin durchläuft, um dadurch einen Spannungsimpuls mit entsprechend gennauem Richtungssinn hervorzurufen. Durch den Gleichrichter 23 wird die wirksame Impedanz des Spulensteuerkreises erhöht, um dadurch dann, wenn die induzierte Spannung den entgegengesetzten Richtungssinn besitzt, die Dämpfungswirkung zu reduzieren.
  • Der Impulslieferkreis hat das Bestrehen, die Schwingungsamplitude auf einem konstanten Wert zu halten. Wenn sich die Amplitude erhöht, nimmt die Winkelgeschwindigkeit an jedem Punkt in der Schwingung, zusammen mit der Stärke der in der Spule induzierten Spannung, zu. Diese Spannung wirkt dem Stromimpuls, wie bereits erläutert wurde, entgegen, und eine Zunahme der Spannung bewirkt somit eine entsprechende Abnahme der Stärke des Stromimpulses und somit das Bestreben, die Amplitude zu verkleinern. Eine ähnliche Ausgleichswirkung findet statt, wenn die Amplitude unter ihren Normalwert abfällt.
  • Eine Änderung der Lieferspannung, welche den Höchstwert des Stroms über die Spule hinweg ändert, wird durch eine Änderung der Sättigungszeit des ühertragers und somit der Zeitdauer des Impulses ausgeglichen.
  • Es ist Vorsorge getroffen, daß die Unruh nach jeder Seite ihrer Ruhestellung über etwas weniger als 180° zu schwingen vermag. Von großer Bedeutung ist es, daß ein überschreiten der Amplitude von 180° (als Ergebnis äußerer Störungen) oder mehr verhindert wird, denn nur ein Impuls soll bei einer vollständigen Schwingung in die Wege geleitet werden. Die oben erläuterte Ausgleichswirkung unterstützt ein Zurückbringen der Amplitude auf ihren Normalwert; es können jedoch auch mechanische Anschläge vorgesehen werden. Ein Alternativverfahren, um das Auftreten von mehr als einem Impuls bei einer vollständigen Schwingung zu verhindern, besteht darin, einen Kondensator und einen Widerstand, die parallel geschaltet sind, in die Verbindung zwischen dem negativen Anschluß des Gleichrichters 23 und der Primärseite des Übertragers 24 einzubauen. Der Kondensator wird dann, wenn ein Impuls auftritt, aufgeladen und verhindert nunmehr so lange das Verursachen eines weiteren Impulses, bis er über den Widerstand entladen wird. Die Zeitkonstanten von Kondensator und Widerstand sind so gewählt, daß nach dem Aufladen alle weiteren Impulse für eine Zeitdauer, die etwas niedriger als die Zeitdauer einer vollständigen Schwingung ist, gesperrt werden. Bei dieser Anordnung darf die Normalamplitude l80° übersteigen.
  • Die Kollektorstromimpulse können für jeden beliebigen Zweck verwendet werden, für den ein Zeitfolgebestimmungssignal gewünscht wird. Insbesondere kann eine elektromagnetische Spule in Reihe mit einer Gleichstromlieferquelle so verdrahtet sein, daß sie den Antriebsmechanismus für die Zeiger einer Uhr zu betätigen vermag. Die Unruh-Bauteilgruppe kann zum -unmittelbaren Antrieb der Zeiger einer Uhr verwendet werden. In diesem Falle ist die Unruhwelle mit einer Rolle und einem Stift versehen, welcher mit der Gabel eines Hebels zusammenwirkt, auf dem eine einzige Radhemmung sitzt. Diese Hemmung steht wechselweise mit den Zähnen zweier ineinandergreifender Gangräder in Wirkverbindung, welche das Gangwerk antreiben. Das Uhrwerk ist in der britischen Patentschrift 227499 veranschaulicht und beschrieben. Alternativ kann das Uhrwerk durch die Unruh-Bauteilgruppe über eine nicht umkehrbare Getriebeverbindung, wie sie in der britischen Patentschrift 300992 veranschaulicht und beschrieben ist, angetrieben werden.
  • Die Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist wie folgt: Wenn die Spule sich durch den Spalt hindurchbewegt, werden in ihr in Aufeinanderfolge ein positiver und ein negativer Spannungsimpuls induziert. Die Reihenfolge dieser Impulse ist von der Bewegungsrichtung der Spule unabhängig. Da der Steuerkreis nach Fig. 2 nur auf Impulse mit einer bestimmten Polarität anspricht, wird während jedes Durchgangs der Spule durch den Spalt ein Antriebsimpuls hervorgerufen. Diese Ausführungsanordnung hat den Vorteil, daß die Unruh über etwa 330° auf jeder Seite ihrer Ruhestellung hinwegschwingen kann. Dann, wenn sich die Unruh-Bauteilgruppe dreht, vermögen die lotrechten Seiten der Spule frei durch die Spalte zwischen dem Bauteil 34 und den Polflächen hindurchzugehen und somit das Magnetflußfeld in den Spalten im rechten Winkel zu schneiden. In der Mittelstellung liegen die lotrechten Seiten jeweils in der Mitte der Spalte. Die obere Seite der Spule befindet sich oberhalb des Weicheisenbauteils, während die untere kreisförmige Seite den Weicheisenbauteil umgibt, ohne diesen zu berühren.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Zeitmeßeinrichtung mit einer Unruh nebst Rückstellspiralfeder, die um die Nullage schwingt, mit nur einer einzigen, in Umfangsnähe an der Unruh sitzenden Spule und mit einem ortsfesten Magneten, der mit der schwingenden Spule derart zusammenwirkt, daß in der Spule periodisch ein Steuerimpuls erzeugbar ist, und mit einer derartigen elektronischen Schaltung, vorzugsweise Transistorschaltung, daß kontaktlos in der gleichen Spule vom Ausgang der elektronischen Schaltung periodisch ein Triebimpuls entsteht, der die Schwingung der Unruh aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet, daß - bei Verwendung in Systemen, die einen Triebimpuls nur in der Nähe der Nullage entstehen lassen -die aktiven Spulenseiten achsparallel verlaufen und das Magnetsystem mit einem der Breite der aktiven Spulenseiten etwa entsprechenden, ebenfalls achsparallelen Luftspalt ausgerüstet und die elektronische Schaltung derart ausgebildet ist, daß nur beim Durchgang der einen Spulenseite durch den Luftspalt der »Triebimpuls aufzutreten vermag«.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierte Bauteil (33) so angeordnet ist, daß er ein in einer Richtung verlaufendes Magnetfeld erzeugt, welches den Weg der Spule schneidet und ein solches Ausmaß hat, daß eine der beiden vorgenannten Seiten innerhalb des Feldes und die andere in einem praktisch feldfreien Bereich liegt.
  3. 3. Zeitmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule ein Rechteck bildet, von welchem die beiden aktiven Seiten parallel zur Drehachse der Unruh verlaufen.
  4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem System mit einem Übertrager (24) mit einem sättigbaren Kern, dessen Primärseite mit der einzigen Spule im Kollektorkreis, und dessen Sekundärseite im Basiskreis des Transistors liegt.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Gleichrichter (23) zwischen der Spule (3) und der Primärseite des Übertragers (24).
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, für eine Uhr, welche Schwingungsamplituden größer als ± 180° zuläßt, gekennzeichnet durch eine RC-Kombination zwischen dem Gleichrichter (23) und der Primärseite des Übertragers (24), mit einer derartigen Zeitkonstanten, daß alle Nebenimpulse unterdrückt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1090 564, 1134 560; britische Patentschrift Nr. 776 639; USA.-Patentschriften Nr. 2 260 847, 2 574136. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1073 967.
DES61254A 1958-01-08 1959-01-07 Zeitmesseinrichtung Pending DE1175160B (de)

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Citations (5)

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