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Kontaktlos arbeitender elektromechanischer Frequenzgeber für zeithaltende
Geräte Die Erfindung bezieht sich auf einen kontaktlos arbeitenden elektromagnetischen
Frequenzgeber für zeithaltende Geräte, insbesondere Gangordner für Uhren, welcher
einen elektronischen Kreis aufweist mit einem elektronischen Glied, vorzugsweise
einem Transistor, und mit als eisenkernlose Luftspulen ausgebildeten Ein- und Ausgangsgliedern,
die in induzierender bzw. antreibender Wechselwirkung nut relativ zu ihnen mittels
eines mechanischen Schwingers bewegten induktionsfähigen Bauteilen stehen, auf Grund
welcher Wechselwirkung die mechanischen Schwingungen auf Kosten der den elektronischen
Kreis speisenden elektrischen Energiequelle aufrechterhalten.
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Ein solches elektromagnetisches Schwingungssystem war bisher im allgemeinen
aus Spulen aufgebaut, in denen sich ein als remanenzbehafteter Induktorteil wirkender
magnetischer, z. B. permanentmagnetischer Kern, vorzugsweise mit gesättigter Magnetisierung,
befand. Dabei waren entweder die Spulen fest angeordnet, gegen die der Magnet Schwingbewegungen
ausführte, oder der Magnet stand fest, und die Spulen bewegten sich gegen ihn, oder
die Spulen bewegten sich gegeneinander, wobei eine unter Umständen raumfest sein
konnte und der Magnet entweder still stand oder sich bewegte. Durch jede der geschilderten
Bewegungen wurde erreicht, daß sich der elektronische Kreis rhythmisch verstimmte,
insbesondere entdämpfte, und hierdurch die für das Aufrechterhalten der mechanischen
Schwingungen notwendigen elektromagnetischen Antriebsimpulse erzeugte.
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Es ist ferner bei einer derartigen Anordnung in Gestalt einer Pendeluhr
mit relativ zu feststehenden Spulen schwingenden Magneten und mit einem elektronisch
schaltenden Transistor bekannt, die dem Transistor und dem Magnetschwinger anhaftende
Temperaturabhängigkeit durch einen zusätzlichen ortsfesten Korrekturmagneten zu
kompensieren; ein solches System verlangt, wenn es in einigermaßen weiten Grenzen
wirksam sein soll, sehr genaue Justierarbeit. Trotzdem bleibt auch hier noch eine
gewisse Temperaturabhängigkeit des Frequenzgebers bei den bekannten bzw. vorgeschlagenen
Anordnungen.
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Mit bewegten Gangordnermagneten arbeitende Systeme sind ferner gegen
äußere magnetische Störfelder hochempfindlich, sind außerdem der Gefahr der Entmagnetisierung
oder gar Umpolarisierung bei sehr starken Fremdfeldern ausgesetzt. Verwendet man
schwingende Spulen und ortsfeste Permanentmagnete, so braucht man sehr hochkoerzitive,
also teure Magnete, und die Leitungszuführung ist unter Umständen kompliziert. Verwendet
man, was gleichfalls bekannt ist, Weicheisenteile auf der Unruh, z. B. zur rhythmischen
Änderung des magnetischen Widerstandes im Statorkern-Eisenkern, so hat man, abgesehen
vom höheren Raumbedarf, keine Garantie, daß das Eisen wirklich völlig remanenzfrei
ist.
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Der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen haben gezeigt, daß
die Temperaturabhängigkeit von Transistoruhren der eingangs genannten Gattung nicht
nur von den Temperaturfehlern des verwendetenTransistors, sondern in erheblichenMaßen
auch daher rührt, daß die Remanenz des Spulenkerns, bzw. des relativ zu den Spulen
schwingenden Induktorteils, eine gewisse Temperaturabhängigkeit besitzt.
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Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, diese zusätzliche Quelle für
die Temperaturabhängigkeit des ganzen Systems nach Möglichkeit auszuschalten. Zur
Lösung dieser Aufgabe ist bei Systemen der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die die induktive bzw. antreibende Wechselwirkung erzeugenden, relativ
zu den Luftspulen des Ein- und Ausgangs des elektronischen Kreises bewegten Bauteile
ebenfalls als Luftspulen ausgebildet sind und auch das erforderliche Magnetfeld
rein elektromagnetisch durch Dauerspeisung einer Luftspule erzeugt wird.
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An Hand der Zeichnung, in der eine Ausführungsform der Einrichtung
nach der Erfindung beispielsweise dargestellt ist, sei der Erfindungsgedanke näher
erläutert: Mit 1 ist der Transistor des elektronischen Schaltkreises des Gangordners
einer kontaktlos arbeitenden elektrischen Uhr bezeichnet. In bekannter Weise liegt
in seinem Eingang eine Spule 2, welche als reine Induktionsspule (Steuerspule) wirkt,
während in seinem Ausgang eine Spule 3 liegt, welche als Motorspule wirkt. Die beiden
Spulen sind auf Grund ihrer engen Nachbarschaft elektrisch miteinander gekoppelt.
Ein
parallel zur Spule 3 liegender Hochohmwiderstand 4 dient dazu; das selbsttätige
ständige Schwingen des elektronischen Kreises und damit Antriebsimpulse außerhalb
des Nullagenbereiches zu verhindern. Die elektrische Energie wird durch eine Batterie
5 geliefert. Die beiden Spulen 2 und 3 sind raumfest angeordnet.
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6 bedeutet eine im Punkt 7 aufgehängte Pendelstange, an deren
Tragbügel 8 außerhalb der Mitte der Vertikallage des Pendels eine Induktionsspule
10 angeordnet ist. Diese ist mit einer zweiten Spule 11 hintereinander geschaltet.
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Außerdem ist rechts neben der Motorspule 3 eine Magnetspule
12 angeordnet, welche ständig an der Batterie 5 liegt und auf diese Weise
ein konstantes Magnetfeld in Richtung ihrer Achse erzeugt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Auf Grund der Dimensionierungen
der Längen der Spulen 10, 11 und 12 sowie ihrer gegenseitigen Abstände und
des Abstandes der Spule 12 von der Spule 3 wird während des Aufenthaltes
der Spule 10 innerhalb der Spule 3 die Spule 11 durch die ständig stromführende
Spule 12 induziert, wodurch in ihr und damit auch in der Spule 10 ein Induktionsstrom
hervorgerufen wird, welcher ein Magnetfeld erzeugt, so daß die Spule 10 bei
der Bewegung in die Spule 3 hinein und aus ihr wieder heraus als Elektromagnet wirkt,
welcher seinerseits die Spulen 3 und 2 induziert und dadurch den Schaltmechanismus
des Transistors in Gang setzt und im elektronischen Kreis den elektromagnetischen
Schwingungsimpuls auslöst, welcher den Bewegungsantrieb der Spule 10 und damit des
Pendels 6 bis 8 bewirkt.
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Die Spule 12 ist derart dimensioniert, daß bei hinreichend
geringer Belastung der Batterie 5 eine maximale Induktionswirkung in der Spule 11
bzw. 10 entsteht.
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Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So
können z. B. die Spulen 10 und 11 eine gemeinsame längere Spule bilden.
Die Spule 12 kann in Fortfall kommen, wenn mindestens eine der beiden Spulen 2 und
3, insbesondere die Spule 2, ständig stromdurchflossen ist, bei einer Spannung,
durch die noch keine Auslösung des Schaltmechanismus des Transistors 1 bewirkt wird.
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Eine weitere zweckmäßige Abwandlung des Ausführungsbeispiels besteht
darin, daß die Spulen, insbesondere 2 und 3, konzentrisch übereinander gewikkelt
sind. Diese Ausführungsform ist besonders dann zu bevorzugen, wenn die Spule 12
in Fortfall kommt. Bei einer mindestens teilweise konzentrischen Spulenanordnung
ist die Spule 12 weitgehend entbehrlich.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann auch mindestens
eine schwingende Spule ständig von Strom durchflossen sein. Die feststehende Spulenanordnung
arbeitet dann entweder nach dem Ausführungsbeispiel ohne Vormagnetisierung durch
einen ständigen Strom, oder es können auch sowohl die feststehende als auch die
schwingende Spulenanordnung je mindestens eine ständig stromdurchflossene Spule
aufweisen. Im letztgenannten Falle ist es aus Symmetriegründen zweckmäßig, die Entnahmeleistungen
aus der Batterie gleichmäßig auf die beiden relativ zueinander bewegten Spulenanordnungen
zu verteilen, bzw. die Amperewindungszahlen - unter Berücksichtigung der etwa verschiedenen
Transformationsverhältnisse in bezug auf die anderen nicht stromdurchflossenen Spulen
- in den beiden ständig von Strom durchflossenen Spulen gleich groß zu machen bzw.
den erwähnten Transformations-Verhältnissen anzupassen. Symmetrieverhältnisse werden
ebenfalls erreicht, wenn die miteinander in Wechselwirkung stehenden Spulen - seien
sie ständig stromdurchflossen oder nicht - beide sich bewegen bzw. schwingen, und
zwar vorzugsweise mit gleich großer, aber entgegengerichteter Absolutgeschwindigkeit.
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Als besonders zweckmäßige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
für den letzten Fall sind die folgenden Beispiele vorzusehen: 1. Eine ständig stromdurchflossene
Spule ist entsprechend der Spule 12 des gezeichneten Ausführungsbeispiels raumfest
angeordnet, und die den beiden Spulen 2 und 3 des Ausführungsbeispiels entsprechenden
Spulen des Transistorein- und -ausgangs führen relativ zur festen Spule wie auch
relativ zueinander, gegebenenfalls symmetrische Schwingbewegungen aus.
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2. Es sind überhaupt nur zwei im Ein- und Ausgang des Transistors
befindliche Spulen vorhanden, die gegeneinander schwingen und von denen eine oder
beide auf Grund eines ständigen Stromflusses eine geringe Vormagnetisierung aufweisen.
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Bei diesen und noch anderen denkbaren Ausführungsvariationen zur Verwirklichung
der Erfindung ist zu berücksichtigen, daß der quasistabile Zustand des elektronischen
Rückkopplungskreises bzw. dessen Sperrschwingereigenschaften, wodurch der elektronische
Kreis verhältnismäßig niederfrequente, vorzugsweise unter 100 oder sogar 10 Hz liegende
kasten-oder sägezahnförmige Schwingungen mit extrem steilem Spannungs- bzw. Stromanstieg
und/oder Abfall ausführt, nicht wie bei einer feststehenden Schaltung durch rein
elektronische Mittel sondern durch eine rhythmische Verstimmung des Kreises auf
Grund der mechanischen Bewegung der Spulen gegeneinander bewirkt wird.