-
Gangreglungseinrichtung für den Antrieb von elektrischen Uhren, Zeitnormalen
u. dgl. Es ist bekannt, zur Gangreglung von elektrischen Uhren, Zeitnormalen, Frequenznormalen
od. dgl. eine Pendel- oder Unruhanordnung anzuwenden, deren schwingbeweglicher Teil
aus einem Magneten, insbesondere Dauermagneten, besteht oder einen solchen enthält,
welchem eine elektrische Induktionsspule derart zugeordnet ist, daß in dieser im
Rhythmus der Schwingungen elektrische Impule erzeugt werden, welche entweder über
eine Kontaktanordnung oder auf elektronischem Wege den Antrieb des Schwingers und
gegebenenfalls gleichzeitig den Antrieb des mechanischen Werkes der Uhr bzw. der
Zeit- oder Frequenznormale steuern. Diese bekannte Einrichtung ist durch verschiedene
ebenfalls bekannte Ausführungsformen verwirklicht worden.
-
Eine bekannte Ausführungsform bestand darin, daß an die Induktionsspule
eine elektromechanische Kontaktanordnung, insbesondere ein elektromagnetisches Relais,
angeschlossen war, durch die ein Schalter betätigt wurde, welcher den Antrieb des
Schwingers bewirkte.
-
Eine andere bekannte Ausführungsform bestand darin, dem magnetischen
Schwinger zwei Induktionsspulen zuzuordnen, von den die eine als vom Schwinger induzierte
Generatorspule dient, während die andere, mit der ersten Spule durch ein Verstärkungsorgan
gekoppelte, gegebenenfalls kontaktlos elektronisch gekoppelte Spule als Motorspule
antreibend auf den Magnetschwinger einwirkt. Insbesondere ist es bekannt, zur Rückkopplung
eine ebenfalls bekannte Röhren- bzw. Transistorschaltung zu verwenden.
-
Beide im vorstehenden skizzierten Wege haben den Nachteil, daß die
von der Temperatur und anderen Einflüssen abhängige Amplitude des Schwingers als
Fehlerquelle in die Genauigkeit des Gangreglers eingeht.
-
Eine gewisse Verbesserung hinsichtlich dieser Mängel ist bereits dadurch
erreicht worden, daß das Steuerungssystem und das Antriebssystem weitgehend voneinander
getrennt werden, insbesondere ist es bekanntgeworden, dem Gangregler einen Piezo-Schwinger
derart zuzuordnen, daß diesem durch den Gangregler während eines kurzen Teiles der
Schwingungsperiode jeweils ein Steuerungsimpuls erteilt wird, auf Grund dessen in
dem elektronischen Kreis eine derartige Änderung bewirkt wird, daß einer in bezug
auf den Gangregler als Antriebsspule wirkenden Spule ein Stromimpuls erteilt wird.
Bei dieser bekannten Anordnung ist die Impulsdauer des Steuergliedes unabhängig
von der Amplitude und der Frequenz des mechanischen Schwingers. Um eine völlige
Unabhängigkeit des Steuersystems von dem Antriebssystem zu erzielen, ist nun bereits
eine elektrische Uhr mit einem kontaktlos gesteuerten niederfrequenten mechanischen
Schwinger als Gangregler vorgeschlagen worden, bei dem durch die Bewegung des mechanischen
Schwingers in einer ersten Impedanz (Steuerungsimpedanz), vorzugsweise Spule, ein
Steuerimpuls erzeugt wird, dem durch eine elektronische Schaltung, vorzugsweise
eine Transistorschaltung, ein Impuls in einer zweiten Impedanz zugeordnet wird,
welche das Erregungsorgan, vorzugsweise die Erregerspule, einer elektrischen, vorzugsweise
elektromagnetischen, Antriebseinrichtung bildet, deren bewegter Teil, vorzugsweise
Anker, mit mechanischen Zwischengliedern taktmäßig einen Impuls auf den mechanischen
Schwinger überträgt, vorzugsweise gleichzeitig den Antrieb des Zeigerwerkes bewirkt
und deren wesentliches Merkmal in der Verwendung bei solchen Uhren besteht, bei
denen zwei voneinander getrennt bewegliche Teile, vorzugsweise Magnetanker, den
Impedanzen, vorzugsweise Spulen, zugeordnet vorgesehen sind, jedoch derart, daß
der
eine als kontaktloser Taktgeber, der andere zur kontaktlosen
gesteuerten Auslösung oder Energiespeicherung eines einen von der Stromquelle und
den Betriebseigenschaften des elektronischen Gliedes unabhängigen, also indirekten
Antrieb im gleichen Takt für den Gangregler bewirkenden Energiespeichers, vorzugsweise
auch zum Antrieb des Zeigerwerkes dient.
-
Die Erfindung setzt sich die besondere Aufgabe, die Trennung der beiden
Systeme (Steuer- und Antriebssystem), die an sich durch die vorgeschlagene Einrichtung
herbeigeführt ist, durch andere, noch einfachere und robustere Mittel zu bewirken.
Sie geht dabei aus von einer bereits vorgeschlagenen kontaktlos mit elektronischer
Schaltung, vorzugsweise Transistorschaltung gesteuerten elektrischen Uhr, bei welcher
von einem dem Gangregler zugeordneten Mitnahmeelement während eines kurzen Teiles
der Schwingungsperiode ein elektrisches Steuerorgan betätigt wird, das in dem elektronischen
Kreis derartige Änderungen bewirkt, daß einem zweiten elektrischen Element, dem
Antriebselement für den Gangregler, kurze Impulse zugeführt werden, wobei zwischen
das Mitnahmeelement und das elektrische Steuerorgan eine aus einem um einen begrenzten
Winkel drehbar gelagerten Hebel bestehendes mechanisches übertragungsglied so zwischengeschaltet
ist, daß das Steuerorgan unabhängig von der Änderung der Amplitude des Gangreglers
ist.
-
Man hat auch schon vorgeschlagen, bei einer elektrischen Uhr mit einem
Unruh-Gangregler, deren Schwingbewegung unter Anwendung einer elektronischen Schaltung
erfolgt, einen Steuermagneten zu verwenden, der das Steuerorgan periodisch induktiv
beaufschlagt und der unter der Einwirkung eines Energiespeichers, vorzugsweise einer
Feder steht, die ihn in seine Anfangslage zurückbringt.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe mit anderen besonders wenig empfindlichen
Mitteln. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß das 1Tbertragungsglied ein schrittweise
schaltendes und so vor das bewegliche Steuerorgan der elektronischen Schaltung,
insbesondere Transistorschaltung, angeordnetes Schaltwerk, insbesondere Klinkenrad,
ist, daß bei jedem Schritt desselben das ihm mechanisch nachgeordnete Steuerorgan
mit gleicher Amplitude und gleicher Geschwindigkeit bewegt wird.
-
Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß
auf einfache Weise mit üblichen Mitteln sehr scharfe und gleichmäßige, von der elktronischen
Schaltung unabhängige Steuerimpulse erzeugt werden.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der' Einrichtung nach
der Erfindung beispielsweise dargestellt.
-
In F i g.1 bedeutet 1 ein mit der Schwingmasse 2 versehenes, im Drehpunkt
3 aufgehängtes mechanisches Pendel, an dessen Ende sich ein magnetisierbarer (Permanentmagnet-
oder Weicheisen-) Körper 4
befindet. Durch die Schwingbewegung des Pendels
1
bewegt die Schaltklinke 16 das Schaltrad 12 immer um einen Zahn weiter.
Der Hebel 11, beweglich um den Drehpunkt 10 gelagert, wird vom Schaltrad
12
immer um die Zahnhöhe des Rades gehoben. Durch das Heben und Wiederabfallen
des Hebels 11 werden in der daran befestigten Spule 9, die sich im Luftspalt eines
Dauermagneten 8 bewegt und primärseitig in einem in Emitterschaltung arbeitenden
Transistorkreis liegt, gleichlange Impulse induziert, die den Transistor 7 sekundärseitig
stromleitend machen. Die Batterie 6 kann jetzt ihre Energie im Rhythmus der primärseitigen
Anreizimpulse über den Emitter und den Kollektor des Transistors 7 der Antriebsspule
5 zuführen. Die Spule 5 gibt den magnetischen Impuls dem aus magnetisierbarem Material
bestehenden Kern 4 weiter. Somit besteht eine Rückkopplung zwischen dem Pendel 1
als Ursprung, das einmal angestoßen wird, der Schaltklinke 16 als Verbindungsglied
zum zweiten mechanischen Kreis in Form des Hebels 11; weiter zum ersten elektrischen
Kreis (Primärkreis), wobei der Transistor 7 das Kopplungsglied zum Sekundärteil
ist. Der Luftspalt zwischen dem Fe-Kern der Spule 5 und dem magnetisierbaren Pendelteil
4 schließt den Rückkopplungskreis.
-
In F i g. 2 sind für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen beibehalten.
Der Unterschied zwischen den beiden Figuren besteht darin, daß in F i g. 2 ein anderes
elektromagnetisches Energieumsatzgerät, nämlich ein druckempfindlicher Widerstand
13 nach Art eines Kohlemikrophons vorgesehen ist. Sobald das Schaltrad
12 bei der Bewegung des Pendels 1
den linken Arm des Hebels 11 nach
unten drückt, übt der Hebel 11 einen mehr oder weniger impulsartig wirkenden
Druck auf den Widerstand 13 aus. Da dieser im Emitter-Basis-Kreis des Transistors
7 in Serie mit einer Hilfsspannungsquelle 14 liegt, öffnet sich hierbei der Ausgangskreis
des Emitters 7, woraufhin die Spule 5 erregt wird und einen Antriebsimpuls auf den
magnetischen bzw. magnetisierbaren Körper 4 ausübt, wodurch die Schwingungen des
Pendels 1 in Gang gehalten werden.
-
In F i g. 2 b ist eine abgewandelte Transistorschaltung dargestellt,
welche an Stelle der in F i g. 7 gezeichneten Schaltung treten kann. Gemäß F i g.
2 b sind die vorher angegebenen Spannungsquellen 6 und 14 durch eine einzige Spannungsquelle
15 ersetzt, welche unmittelbar in der Emitterzuleitung liegt.
-
In F i g. 3 ist eine weitere Abwandlung der Ausführungsbeispiele bezüglich
des Schrittschaltwerkes dargestellt. Die Klinke 16 arbeitet in diesem Fall auf ein
Schaltrad 17, das mit einem Polkranz 18 starr verbunden ist und durch diesen in
der Spule 19 Impulse induziert und so als Irnpulsantriebgenerator für den Transistorkreis
wirkt.
-
Das mechanoelektrisch rückgekoppelte Antriebssystem kann noch in mannigfacher
anderer Weise ausgebildet und gegebenenfalls mit einer anderen Art Kraftspeicher
an Stelle des Gewichtshebels verbunden sein. Es ist in bereits vorgeschlagener Weise
daran zu denken, daß zwischen Schrittschaltwerk und Kraftspeicher ein durch das
Schrittschaltwerk betätigter Steuermechanismus geschaltet ist, welcher dem Kraftspeicher
bei jedem Schritt ein durch seine geometrische Abmessung definiertes Energiequantum
zuzuführen vermag.
-
Auch der schwingbewegliche Teil des Gangreglers kann in anderer Weise
ausgebildet sein, als es in den Ausführungsbeispielen angedeutet ist. An Stelle
eines Pendels oder einer Unruh kann beispielsweise gemäß einer besonderen Ausbildung
des Erfindungsgedankens ein bereits vorgeschlagener, zwischen elastischen Gliedern
beidseitig longitudinal beweglicher magnetischer Schwinger verwendet werden, wobei
die elastische Lagerung entweder durch mechanische Federn oder zweckmäßigerweise
durch eine magnetische Laerung des Schwingers verwirkim
licht werden
kann. Bei Anwendung der vorgeschlagenen LongitudinaIschwinger-Anordnung ergibt sich
eine erheblich geringere Lageempfindlichkeit als beispielsweise bei einem Pendel.
Da hierbei im allgemeinen etwas höhere Schwingungsfrequenzen zur Anwendung kommen
als bei einem Pendel, ist für eine entsprechende Abstimmung des mechanischen Antriebssystems
und des diesen steuernden elektromechanischen Energieumsatzgerätes Sorge zu tragen.
Insbesondere ist deren Eigenfrequenz bzw. mindestens die des elektromechanischen
Energieumsatzgerätes wesentlich oberhalb oder wesentlich unterhalb des Longitudinalschwingers
zu legen, damit keine mechanischen Kopplungsschwingungen auftreten. Andererseits
besteht aber auch gerade die Möglichkeit, durch eine entsprechende nahe Frequenzlage
dem die Gangreglung bewirkenden Schwinger eine gekoppelte Schwingung niedriger Frequenz
aufzuzwingen, um hierdurch eine günstige niedrige Frequenz für den Antrieb des Uhrwerkes
od. dgl. zu erhalten.
-
Es ist ferner zu beachten, daß bei der Zuordnung von Magnetteil und
Spule feststehender und bewegter Teil gegenüber den Anordnungen gemäß dem Ausführungsbeispiel
ihre Rolle miteinander vertauschen können. Auch die elektronische Rückkopplungsschaltung
läßt sich anders ausführen, indem an Stelle des Transistors ein oder mehrere andere
schaltende Halbleiter-Bauelemente, beispielsweise eine Doppelbasisdiode, ein Doppelbasistransistor
oder ein entsprechendes Fadenhalbleiter-Bauelement, ein Hallmodulator, ein Ringmodulator
mit Ferritkern od. dgl. treten.
-
Um eine temperaturunabhängige Arbeitsweise der elektronischen Schaltung
zu erreichen, ist es in bereits vorgeschlagener Weise zweckmäßig, den im Ein- und
Ausgang der elektronischen Schaltung liegenden Spulen, insbesondere 5 und 9 gemäß
F i g. 1, miteinander galvanisch verbundene Hilfsspulen zuzuordnen, hierdurch eine
gewünschte engere Kopplung zwischen den beiden Spulen 5 und 9 herzustellen und dadurch
geringere Phasendifferenzen zwischen den in ihren erzeugten Strömen bzw. Spannungen
zu erzielen.