DE1275476C2 - Elektromagnetisch kontaktlos gesteuerte antriebsvorrichtung fuer den gangordner eines zeithaltenden geraetes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch kontaktlos gesteuerte Antriebsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Es ist eine Antriebsvorrichtung der genannten Art bekannt (deutsche Auslegeschrift 1049 788), die einen Selbstanlauf des Gangordners aus dem Stillstand ermöglicht. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine induktive Rückkopplungsschaltung vorgesehen, zwischen deren Schwing- und Rückkopplungsspule ein mit dem Gangordner in .Verbindung stehendes Modulationsmittel, z. B. eine geschlitzte Scheibe aus elektrisch leitendem Material, so angeordnet ist, daß sich in der statischen Nullage des Gangordners eine enge Kopplung der Spulen ergibt, die zu einem Anschwingen des Rückkopplungsoszillators und zum Selbstanlauf des Gangordners führt. Da bei d.oser bekannten Vorrichtung die Rückkopplungsschwin-

gungep und damit die in einer besonderen Triebspule entstehenden nadeiförmigen Antriebsimpulse bei jedem Durchschwingen des Gangordners durch die statische Nullage auftreten, und zwar unabhängig von der Schwingungsrichtung des Gangordners, müssen

ίο bezüglich der Antriebsvorrichtung besondere Maßnahmen getroffen werden, um zu verhindern, daß die auftretenden Antriebsimpulse durch die ebenfalls antretenden Bremsimpulse aufgehoben werden. Auf jeden Fall treten bei der bekannten Vorrichtung

außer den Antriebsinipulsen außerhalb der statischen Nullage liegende Bremsimpulse auf, die den Isochronismus des Schwingers nachteilig beeinflussen.

Es sind ferner selbsttätig anlaufende, mit nur einer Spule arbeitende Ajitriebsvorrichtungen bekannt

so (schweizerische Patentschriften 354 032 und 349 546). bei denen Kippschaltungen verwendet werden, durch welche unabhängig von der Bewegung des mechanischen Schwingers im Takt der Zeitkonstante eines ftC-Zweiges etwa mit der Eigenfrequenz des Schwin-

gers oder einem Vielfachen davon Antriebsimpulse erzeugt werden, die nach dem Anlauf des mechanischen Schwingers durch diesen mittels eines in der Antriebsspule durch einen schwingenden Magneten induzierten Steuerimpulses synchronisiert werden.

Während die Schaltung gemäß der schweizerischen Patentschrift 354 032 im wesentlichen als reine Kippschaltung arbeitet, d. h. die erzeugten Impulse weitgehend unabhängig von der Schwingeramplitude sind, weshalb eine Eigenstabilisierung der Schwingerampli-

tude unter Umständen schwer erreichbar ist, nimmt hingegen bei der Schaltung gemäß der schweizerischen Patentschrift 349 546 die La.ige des Antriebsimpulses mit wachsender Schwingamplitude im Sinne einer Eigenstabilisierung das Schwingen ab. Außer-

dem sind die bekannten Kippschaltungen verhältnismäßig aufwendig, da sie zu ihrer Funktion in der Regel mehrere Transistoren benötigen.

Bei einer weiteren bekannten Antriebsvorrichtung (schweizerische Auslegeschrift 6579/60, F i g. 6) ist eine Schaltung mit einem im Steuerkreis des Verstärkerelements liegenden Kondensator vorgesehen, wobei der Kondensator zur Erzeugung einer Vorspannung über einen Widerstand aufgeladen wird. Bei dieser Schaltung sind Vorkehrungen getroffen, um Rückkopplungsschwingungen zu unterdrücken, so daß einen Selbstanlauf bewirkende Antriebsgruppen nicht entstehen können.

Bei einer bekannten Motorschaltung (französische Patentschrift 1187 982, F i g. 4) mit benachbarten Spulen ist zur Erzeugung eines starken Selbstanlaufmomentes im Steuerkreis des vorgesehenen Transistors ein über einen Widerstand aufgeladener Kondensator vorgesehen. Hier wird bei stillstehendem Rotor ein Antriebsimpuls erzeugt, der bei einem Schwingungssystem, bei welchem der Anlauf gegen eine Rückstellkraft erfolgen muß, einen Selbstanlauf nicht mit genügender Sicherheit gewährleistet. Im übrigen ist hier ein besonderer Permanentmagnet erforderlich, der auf den sich bewegenden Magneten einwirkt und ihn in eine bestimmte Ruhelage zwingt. Ein solcher zusätzlicher Permanentmagnet würde bei einem zeithaltenden Schwinger eirie Störung des Isochronismusverhaltens bewirken.

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Dei einer weiteren bekannten Antriebsvorrichtung und Triebspule eine periodische EnlkopplunB ca

(schweizerische Aufschrift lOKKfi/fid) für einen durch erreicht, daß zusätzliche Πnikopp "^m.

mechunWehen Schwinger ist ein Zeitschaltkreis in z.B. in Form eines Kondensators, im ^w. I »

G S eines KC-Gliedes vorgesehen, welcher einen zum Ritter-Kollektor kr eis vorge,^ J^.

elektronischen Verstärker steuert, der mittels eines 5 wahrend des größten ...!«.s der ^ _im

Transformators rückgekoppelt ist. Dieser Transfor- ßung <las Auftreten ekKtns^r S^¹¹^. ~

maior enthält einen vom Anker des Schwingers Oszillatorkreis sperren. Durch üu. Bt« _

d chschwungenen Luftspalt. Bei stillstehendem des Spulensystems mit vorzugsweise nur j-mem

Anker werden Triebimpulse erzeug, weiche den des Permanentmagneten wird ^ =«

Mker in Bewegung setzen, worauf durch den io entsperrl, so daß nadelformigc Antrieb impulse in ü

Sein in-er in den Spulen der Verstärkerschaltung Oszillatorfrequenz entstehen der ^b.mpuls also

Sp nnungsimpulse erzeugt werden, welche den Zeit- durch die Hüllkurve dieser^Nadehmuhe ηMcht

schaltkreis synchronisieren. Die Schaltung ist ver- Der Erfindung ''^ ^^^^„,pebsvor-

hältnismäßie aufwendig. Die exakte Arbeitsweise ist elektromagnetisch kontaktlos g«tt-ucru _b·,. Seitlich von der exakten Bemessung aller Schalt- x₃ richtung der eingangs genannten Art so »^

Semente abhängig. Im übrigen sind mehrere Span- den, daß be, einf«ichem Au bau der Sdb

nunasquelle.i erforderlich, deren Spannungen eben- immer e'nwandfrei s chergesumst u ^

fall," einen wesentlichen Einfluß auf den Impulsein- tem Anlauf eine ^selb5tl^all^_aX7_r"_ebswet_{se er}f_ol_et-

satz haben. Im Normalbetrieb erfolgt hier im übrigen für den Isoc hron ismus gu,«J^J «*^ ^c _Ken"_n. di, Frzeusung des Antriebsimpulses durch Rück- 20 Dies wird erfindungsgumaß urcn ">f

koV !:una zwischen den Spulen. Eine solche Rück- zeichen des Patentanspruches ! angeg^n.n .

ko-'nlun» ist für den Normalbetrieb unerwünscht, da nahmen erreicht. Sicherheit aus dem

de' 'Schwingungseinsatz der Schaltung von verschie- Auf diese Weise erfolg m.t S. herh ,t

denen Zufälligkeiten abhängt, so daß die zeitliche Stillstand ein Se bstanlauf und [™_]cn Imnulslänee nicht immer gleichbleibt, was sich un- a₅ weun die im St.llstan J «£Ugtcn itrom ]P^π

«.ünstie au"? das Tsochronismusverhalten auswirkt. eine verhältnismäßig geringe Amplitude η

^e Es "ist auch eine Antriebsschaltung für einen der Gangordner period ch mi *em ^_552n

Drehschwinger bekannt (franzüsichc Patentschrift SchwingungsPenode Jⁿg«to^BeI^ ^^rü- _bceinträch-

1 267 650), bei welcher ein beim Anlauf im ^-Betrieb nach erfolgtem Anlauf den ^™™« _stati. arbeitender Transistor vorgesehen ist. der nach dem 3c tjgende NJaßnahmen « J «^π5^£: _{lse od}er

Anlauf auf ß-Bctrieb umgesteuert wird. Diese Vm- sehen .^{Nul a}8^ ^unretcnae * _{ά Die}

steuerung erfolgt durch Änderung der Vorspannung B™™«!"^^

im Basis-Emitter-Kreis, und zwar entweder von Hand s^li te^^orma^amphtuflc ae.. ^ ^^ ^ ^

aünstisi.

Si B^SSs^gSntnden^ _M ^Ä^^^f^

^^^ϊs ^^α_se-

Jp^Ur^CungJ.affe Änderung des die Triebspu.e durch- ^f^mn^e^ .^ _{jm An}.

fließenden Ruhestromes erreichbar, jedoch bleibt Eine ₀ ^A"^s8«^ta"Vⁿ° Hierdurch wird erreicht,

dieser Ruhestrom anschließend im wesentlichen^- 40 spruch 2 Bj^e™f~ ^₁. _wirkende Antriebs-

stant so daß beim Rückschwingen des Drehschwin ■ daß das auf den Uan^orji

gers auf ihn ein bremsendes Moment ausgeübt wird, ^ηι0™^η^_Γ ^Γ°'^_{α ist im} folacnden an Hand der

l S d Atbhaltung F · g 2 die^AnJJ«

einer ais apcnst-u /1115^1 ⁰^"""¹¹" . T , ,T " p;„ 9 _Γι;_Ρ Anordnune der Meuer- unu intus^u.«-

Oszillatorschaltung als Steuer- und Anlassschaltung F 1 g 2 die■ A"JJ« _{f dem Schwi}nger,

eines ,inen Permanentmagneten aufweisenden schwin- 50 im Luftspal der^ivlagn _{T icb lc aufirc}tendcn

penden Gangordners bekannt (deutsche Auslege- F'?-³»"™' ^J _die Kondensatorspannungen

schrift 1087 528 und schweizerische Patentschrift Sⁱrom.mpulsc _r unü ^^^^^

344 681). der gegenüber eng benachbarten Steuer- ¹W ⁱⁿl":'*. _Triebspuii durchfließenden Strom-

und Triebspulen schwingt. Dabei soll eine Entkopp- J- i·^{4 1}^" _Gang_Ordneramplitude.

luna (Bcdämpfung) der Spulen durch Mctallkapseln 55 impulse ,ei Meine rU ang ^j_nJ _mpIitlldc des

erfoloen, die im Bereich der Schwingungsbahn des F ig. 5 a D s _{νοί der Zcitj die in dcr}

Masten so geöffnet sind, daß be, der Beaufschla- g»nfo^rd^ ehe

gung des Spulensystems durch den Magneten die Steu«spuk erzeug«n ^ P ^.^^ _{und dic}

Spulen kurzfristig gekoppelt werden und der Oszil- η der «euerep , _Stromimpui_sc.

lior schwingfähig wird. Der Schwingungsvorgang 60 in derTriebspu en ^_{5 Steucrs le be},_eichnet,

des Oszillators wird jedoch erst durch die vom ^^, _{der Trieb}sp_Ule L₂ gekoppelt ist. Die be,-

schwingendcP. Permanentmagneten im E.ngangskre s ^^c" f _und ^^egen'im Eingangs- und Aus-

des Oszillators induzierte Spannung angefacht. Fu ""JP"'?"^ Transistors Tr, welcher den von der

einen Selbstanlauf ist diese Osz.Uatorschaltung nicht |^a^^ gelieferten, die Triebspule L, vorgesehen. ^6s Z,"_hni_eL„deti Strom steuert. Im Eingangskreis des

Gemäß einem weiteren, in der deutschen Auslege- di^^rch«^ief^en^^e ^_{m Reihe mit der} stcuerspule L₁ der

schrift 1 087 528 gewürdigten Stand der Technik wird Trans« t ors / ^r\ _{h und es ist die} Basis des

hei Transistoruhren mit enger Kupplung der Steuer- Kondensator c ve _fc

Transistors Tr über den hochohmigen Widerstand R mit dem negativen Pol der Spannlingsquelle E verbunden. Zwischen Basis- und Kollektorelektrode des Transistors kann ein Kondensator C_n vorgesehen sein, welcher eine Justierung ermöglicht.

Die beiden Spulen L₁ und L₂ sind gemäß F i g. 2 unmittelbar benachbart angeordnet und liegen mit ihren aktiven Spulenseiten in der Nullage des Gangordners in den Luttspalten zwischen den Permanentmagneten A_x, A₃ und A₂, A_r Diese Permanentmagnete sind an dem Gangordner befestigt und miteinander durch die Rückschlußplatten B₁ und B., aus magnetisch leitendem Material verbunden.

Die Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist folgende:

Bei Stillstand des Gangordners wird der Kondensator C über den Widerstand R derart aufgeladen, daß die Basis des Transistors Tr eine negative Vorspannung solcher Größe erhält, daß der Transistor beim Auftreten der geringsten Steuerspannung ausgesteuert wird. Durch die Kopplung der Spulen L₁ und L₂ erfolgt bei dieser Basisvorspannung von selbst ein Anschwingen des aus dem Kondensator C und der Spule L₁ bestehenden Schwingungskreises im Eingangskreis des Transistors. Da der im Eingangskreis des Transistors fließende Wechselstrom durch die Basis-Emitter-Strecke des Transistors gleichgerichtet wird, wird der Kondensator umgeladen, und zwar derart, daß die Basis des Transistors eine positive Vorspannung erhält, wodurch die elektrischen Schwingungen abreißen. In diesem Augenblick erfolgt über den Widerstand R wiederum eine Umladung des Kondensators C, wodurch die Basis des Transistors wieder eine negative Vorspannung erhält. Es werden somit in der Triebspule L₂ Stromimpulsgruppen erzeugt, die voneinander einen bestimmten zeitlichen Abstand haben. Durch geeignete Bemessung des Widerstandes R und des Kondensators C sowie der Kopplung der Spulen L₁ und L., läßt es sich erreichen, daß der zeitliche Abstand der in der Spule L₂ erzeugten Impulsgruppen etwa gleich der Eigenschwingungsperiode des nicht dargestellten Gangordners ist.

Die bei Stillstand des Gangordners in der Triebspule L., auftretenden Stromimpulse sind in Fig. 3a grafisch dargestellt. Fig. 3d zeigt die Spannung an dem Kondensator C. Es ist darauf zu achten, daß die auftretenden Impulsgruppen eine möglichst hohe Amplitude haben und nur kurze Zeit andauern, da sie sonst auf den Gangordner auch eine bremsende Wirkung ausüben. Dies läßt sich durch eine geeignete Bemessung des Kondensators C sowie durch Gegenkopplungsmittel, die möglichst frequenzabhängig sein sollen, erreichen. Der Kapazitätswert des Kondensators C kann in weiten Grenzen verändert werden, jedoch hat sich eine Kapazität von 4 Mikrofarad als zweckentsprechend erwiesen.

Durch die in der Triebspule L₂ auftretenden Stromimpulsgruppen wird der Gangordner periodisch mit seiner Eigenfrequenz in Bewegung gesetzt, wodurch

ίο in der Steuerspule L₁ durch sein Permanentmagnetsystem zusätzliche Spannungsimpulse erzeugt werden, welche auf die Basis des Transistors Tr einwirken. Der Gangordner übernimmt damit bei einer relativ kleinen Amplitude die Auslösung der durch die Rückkopplungsschaltung erzeugten Impulsgruppen. Fig. 4 zeigt die bei kleiner Amplitude des Gangordners auftretenden Impulse. Der verwendete Gangordner trägt ein Permanentmagnetsystem mit zwei vom Magnetfluß durchsetzten Luftspalten gemäß

»o Fig. 2, weiche in der Nullage des Gangordners die aktiven Leiter der Spulen L₁ und L₂ aufnehmen. Es entsteht deshalb in einer Schwingungsrichtung in der Nullage des Gangordners ein verhältnismäßig breiter Antriebsimpuls, während in der anderen Schwingungsrichtung symmetrisch zur Nullage zwei Impulse geringerer Breite auftreten.

Durch die Spannungsimpulse, welche in der Steuerspule L₁ durch den schwingenden Gangordner erzeugt werden, wird der Kondensator C derart entladen, daß unmittelbar nach Ausschwingen der Magneten aus dem Bereich der Spulen die Basis des Transistors Tr eine immer stärker werdende Spannung in positiver Richtung erhält. Die Höhe dieser Vorspannung ist von der Amplitude des Gangordners abhängig.

Durch diese Vorspannung werden die Rückkopplungsschwingungen unterdrückt, und es arbeitet die Antriebsanordnung von einer bestimmten Vorspannung an bzw. von einer bestimmten Gangordneramplitude an praktisch nur noch auf magnetomechanischem Weg, d. h., es treten praktisch rechteckförmige Stromimpulse auf, die praktisch keine Rückkopplungsschwingungen mehr enthalten. Mit zunehmender Amplitude nimmt die zugeführte Energie ab. Dadurch ergibt sich eine Amplitudenstabilisierung in bestimmten Grenzen, ohne daß überschüssige Energie vernichtet werden muß.

Die beschriebene Antriebsvorrichtung ist außer für Unruhschwinger für Schwinger jeder anderen ArI verwendbar. Sie ist ebenfalls verwendbar für der Antrieb von elektronisch gesteuerten Motoren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I, Elektromagnetisch kontaktlos gesteuerte Antriebsvorrichtung für den Gangordner eines zeithaltenden Geräts, vorzugsweise einer tragbaren Uhr, mit einer induktiv rückgekoppelten Oszillatorschaltung mit elektronischem Verstärkerelement, vorzugsweise Transistor, in deren als Schwingkreis ausgebildetem Eingangskreis eine Steuerspule und in deren Ausgangskreis eine Rückkopplungsspule vorgesehen ist, wobei die Kopplung der Spulen so bemessen und die Oszillatorschaltung so ausgelegt ist, daß sie von selbst anschwingt und die dadurch in einer Triebspule ausgelösten, aus nadeiförmigen Stromimpulsen gebildeten Antriebsimpulsgruppen den Selbstanlauf des Gan_fcordners bewirken und im Bereich der Nullage des Gangordners antreibend auf den schwingenden Gangordner einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung als Sperrschwingerschaltung mit Triebspule als Rückkopplungsspule und mit einem im Eingangskreis in Reihe mit der Steuerspule (L₁) liegenden Kondensator (C) und mit einem die Steuerelektrode des Verstärkerclements (7>) mit einem Pol der Batterie (£) verbindenden Widerstand (R) so ausgebildet '--t. daß die Antriebsimpulsgruppen nur bei Stillstand und kleinen Amplituden des Gangordners in einem etwa ■r'er Eigenschwingungsperiode des Gangordners entsprechenden zeitlichen Abstand ausgelöst »s.'rden und daß ein durch den Gangordner relativ zur Spulenanordnung (L₁, L₀) bewegtes Permanentmagnetsystem vorgesehen ist und so auf diese einwirkt. daß bei normalen Amplituden des Gangordners durch die dadurch in der Steuerspule (L₁) induzierten Impulse die im Eingangskreis der Oszillatorschaltung wirkende Vorspannung so verändert wird, daß bei normaler Amplitude des Gangordners die Antriebsimpulse ausschließlich durch die vom Permanentmagnetsystem in der Steuerspule (L₁) induzierten Impulse erzeugt werden.
2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Permanentmagnetsystem zwei gegensinnig vom Magnetfluß durchsetzte Luftspalte bildet, welche in der Nullage des Gangordners die aktiven Leiter der Spulen (L₁, L₀) aufnehmen.