DE1207886B

DE1207886B - Elektronischer Uhrenantrieb

Info

Publication number: DE1207886B
Application number: DES57996A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Freystedt; Robert Nicolaus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-07-11
Filing date: 1958-04-25
Publication date: 1965-12-23

Description

Elektronischer Uhrenantrieb Das Hauptpatent befaßt sich mit einem elektronischen Uhrenantrieb mit am Gangordnerschwingsystem, z. B. Unruh oder Pendel, befestigtem Teil aus ferromagnetischem Material, der bei Annäherung an die Antriebsspule die Induktivität eines Magnetkreises verändert und damit nach Erreichen des Auslösekriteriums über eine mit einem Transistor und einem Sperrkondensator arbeitende Sperrschwingerschaltung dem zeitbestimmenden Schwingsystem unmittelbar Antriebsimpulse zuführt. Der während der Impulsdauer aufgeladene Sperrkondensator ist dabei so bemessen und geschaltet, daß er jeweils nur die Bildung eines einzigen sehr kurzen Antriebsimpulses während jeder Halbschwingung des Systems zuläßt. Die elektrische Steuerenergie für den als Schalter betriebenen Transistor wird dabei ausschließlich einem elektromagnetischen Rückkopplungskreis bzw. der Betriebsstromquelle entnommen, vorzugsweise dadurch, daß ein bestehendes elektrisches Gleichgewicht zwischen einem Rückkopplungskreis und einem Gegenkopplungskreis zugunsten des Rückkopplungskreises dann gestört wird, wenn der aus ferromagnetischem Material geringer Remanenz bestehende Teil am Schwingsystem in den auslösenden Winkelbereich eintritt. Die während des dadurch bewirkten Stromstoßes in den Spulenkern gespeicherte magnetische Energie wird zur Verlängerung des Antriebsimpulses dadurch ausgenutzt, daß die nach Abreißen des Kollektorstromimpulses durch das zusammenbrechende Magnetfeld in den Wicklungen induzierte Spannung eine diesen Wicklungen parallelgeschaltete Halbleiterdiode in Flußrichtung polt und damit den Stromkreis für den antreibenden Strom schließt, bis die gespeicherte Energie verbraucht ist.
Bei dieser Impulsauslösung bewirkt eine sich ändernde Umgebungstemperatur des Transistors, daß sich der Winkel der Impulsauslösung durch die Verschiebung der Eingangskennlinie des Transistors verlagert. So wird bei Verringerung der Umgebungstemperatur der Impuls immer später und schließlich überhaupt nicht mehr ausgelöst, weil die Verstärkung durch die Arbeitspunktverschiebung zu klein wird. Bei Erhöhung der Umgebungstemperatur wird dagegen der Impuls immer früher ausgelöst, bis die Auslösung in einen Winkelbereich kommt, in dem die von dem Auslenkwinkel abhängige Änderung der Induktivität und damit der Wirkungsgrad stark abfallen. In diesem Fall ist auch keine ausreichende Synchronisierung der Sperrschwingerschaltung mit der Unruh mehr zu erreichen.
Es ist bei Transistorverstärkern bereits bekannt, zum Ausgleich der Umgebungstemperatur thermische Widerstände vorzusehen. Auch sind bei Transistoren Spannungsteiler-Schaltungen bekanntgeworden, die mit Widerständen aufgebaut sind, welche einen positiven und negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen. Diese Anordnungen haben grundsätzlich die Aufgabe, die durch Temperaturschwankungen bedingte Arbeitspunktverschiebung des Transistors mehr oder minder rückgängig zu machen.
Die Erfindung stellt eine Verbesserung des elektronischen Uhrenantriebs nach dem Hauptpatent dar, und sie besteht darin, daß zum Zwecke der Temperaturkompensation des Transistors und damit der Konstanthaltung des Zeitpunktes der Impulsauslösung solche Spannungsteilerwiderstände vorgesehen sind, die derart bemessen sind, daß der mit dem Kollektor des Transistors verbundene Widerstand einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt, während der zum Emitter führende Widerstand einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht dabei vor, daß zur besseren Kompensierung der durch die Temperaturänderungen bewirkten Arbeitspunktverschiebung des Transistors der zum Emitter führende Widerstand aus zwei Teilwiderständen mit verschiedenen Temperaturkoeffizienten besteht. Die Lösung nach dem Hauptpatent findet durch diese Art der Kompensierung eine wesentliche Verbesserung, da von dem konstanten Arbeiten des Transistors die Ganggenauigkeit des elektronischen Uhrenantriebs weitgehend abhängt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich eng an die in Fig. 2 des Hauptpatentes angegebene Schaltung anlehnt, ist in der Zeichnung schematisch angegeben. Mit L 1 ist die Antriebsspule und mit L 2 die Rückkopplungsspule bezeichnet, die beide auf dem gleichen Spulenkern angeordnet sind, der in der im Hauptpatent näher beschriebenen Weise zwei Schenkel aufweist, zwischen denen die Unruh der Uhr schwingt. An dieser ist ein Teil aus ferromagnetischem Material befestigt, der beim Annähern an den Spulenkern die Induktivität der Spulenwicklung erhöht. Mit L 3 ist eine Spule bezeichnet, die von den SpulenLl und L2 entkoppelt ist und davon entfernt an beliebiger Stelle des Gehäuses angeordnet sein kann. Die wirksame Steuerspannung für den Transistor T bei Beginn des Impulses ergibt sich aus der Differenz der Teilspannungen, die in den Wicklungen L2 und L3 erzeugt werden. Die Teilspannung in L2 wirkt als Rückkopplung, die Teilspannung in L3 als Gegenkopplung. Beim Eintauchen des auf der Unruh befestigten Teils aus ferromagnetischem Material zwischen die Schenkel des Kerns der Antriebsspule wird die Induktivität der Spulen L 1 und L 2 erhöht und damit die Spannungsverteilung zwischen L2 und L3 so geändert, daß die Teilspannung an L2 größer und an L3 kleiner wird, d. h. also die Rückkopplungswirkung ansteigt. Wenn die Rückkopplung so fest geworden ist, daß die Leistungsverstärkung in der gesamten Rückkopplungsschleife gleich 1 wird, wird der Impuls ausgelöst. T bezeichnet wiederum den Transistor, D eine Diode, C ist der Sperrkondensator, und R 1 und R 2 sind wieder die zusammen einen Spannungsteiler bildenden Widerstände, wobei letzterer aus zwei Teilen besteht, nämlich einem normalen und dem Heißleiterwiderstand H.
Die Widerstände R 1 und R 2 dienen zur Einstellung des Arbeitspunktes des Transistors. Ändert sich während des Betriebs die Temperatur des Transistors T, so hat dies bekanntlich die nachteilige Folge einer Verschiebung der Eingangskennlinie des Transistors, also eine Verlagerung des ursprünglich eingestellten Arbeitspunktes. Durch die Verschiebung der Eingangskennlinie des Transistors ändert sich der Ausschlagswinkel der Unruh bzw. des Pendels, bei welchem der Impuls ausgelöst wird derart, daß bei Erniedrigung der Temperatur der Impuls immer später und schließlich überhaupt nicht mehr ausgelöst wird, weil die Verstärkung durch die Arbeitspunktverschiebung zu klein wird. Bei Temperaturerhöhung würde hingegen der Impuls immer früher ausgelöst, bis die Auslösung schließlich in einer Winkelstellung des schwingenden Systems erfolgt, wo der Wirkungsgrad abfällt. Der Heißleiter H, dessen Widerstand mit abnehmender Temperatur ansteigt, ist nun so bemessen, daß die schädlichen Folgen der durch Temperaturschwankungen bedingten Verschiebung der Eingangskennlinie des Transistors innerhalb des praktisch in Betracht kommenden Temperaturbereichs im wesentlichen ausgeglichen werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektronischer Uhrenantrieb mit am Gangordnerschwingsystem, z. B. Unruh oder Pendel, befestigtem Teil aus ferromagnetischem Material, der bei Annäherung an die Antriebsspule die Induktivität eines Magnetkreises verändert und damit nach Erreichen des Auslösekriteriums über eine mit einem Transistor und einem Sperrkondensator arbeitenden Sperrschwingerschaltung dem zeitbestimmenden Schwingsystem unmittelbar Antriebsimpulse zuführt und der während der Impulsdauer aufgeladene Sperrkondensator so bemessen und geschaltet ist, daß er jeweils nur die Bildung eines einzigen sehr kurzen Antriebsimpulses während jeder Halbschwingung des Systems zuläßt, und die elektrische Steuerenergie für den als Schalter betriebenen Transistor ausschließlich einem elektromagnetischem Rückkopplungskreis bzw. der Betriebsstromquelle entnommen wird, vorzugsweise dadurch, daß ein bestehendes elektrisches Gleichgewicht zwischen einem Rückkopplungskreis und einem Gegenkopplungskreis zugunsten des Rückkopplungskreises dann gestört wird, wenn der aus ferromagnetischem Material geringer Remanenz bestehende Teil am Schwingsystem in den auslösenden Winkelbereich eintritt, und daß die während des dadurch bewirkten Stromstoßes in den Spulenkernen gespeicherte magnetische Energie zur Verlängerung des Antriebsimpulses dadurch ausgenutzt wird, daß die nach Abreißen des Kollektorstromimpulses durch das zusammenbrechende Magnetfeld in den Wicklungen induzierte Spannung eine diesen Wicklungen parallelgeschaltete Halbleiterdiode in Flußrichtung polt und damit den Stromkreis für den antreibenden Strom schließt, bis die gespeicherte Energie verbraucht ist, nach Patent 1154 404, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Temperaturkompensation des Transistors (T) und damit der Konstanthaltung des Zeitpunktes der Impulsauslösung die Spannungsteilerwiderstände (R 1, R 2) derart bemessen sind, daß der mit dem Kollektor des Transistors verbundene Widerstand (R 1) einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzt, während der zum Emitter führende Widerstand (R2) einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist.
2. Elektronischer Uhrenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren-Kompensierung der durch die Temperaturänderungen bewirkten Arbeitspunktverschiebung des Transistors (T) der zum Emitter führende Widerstand (R 2) aus zwei Teilwiderständen mit verschiedenen Temperaturkoeffizienten besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1758 087; französische Patentschrift Nr. 1090 564; britische Patentschrift Nr. 776 639.