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Die Erfindung betrifft eine automatische Reguliereinrichtung für Uhrenanlagen,
die auf ein drahtlos empfangenes, aus mehreren Warnimpulsen und einem nachfolgenden
Zeitimpuls bestimmter Frequenz zusammengesetztes Zeitzeichen anspricht, mit einem
im Eingang angeordneten Frequenzfilter und nachfolgender Gleichrichterschaltung.
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Es sind automatische Reguliereinrichtungen für Uhrenanlagen bekannt,
die auf ein drahtlos empfangenes, aus mehreren gleichen Impulsen einer bestimmten
Frequenz zusammengesetztes Zeitzeichen, meist fünf Warnimpulse und ein nachfolgender
Zeitimpuls, ansprechen. Eine bekannte derartige Einrichtung besteht aus einer Detektorschaltung,
bei welcher eine der Zahl der Warnimpulse entsprechende Zahl von Relais hintereinandergeschaltet
sind, wobei die Relais durch die Impulse nacheinander erregt werden, derart, daß
zu dem Zeitpunkt, wenn der letzte, d. h. also der eigentliche Zeitimpuls, ankommt,
alle Relais angezogen haben. Diese bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil,
daß die Anzahl an erforderlichen Relais zumindest der Zahl der Warnimpulse entsprechen
muß, was sich insbesondere auf die Kosten und den Platzbedarf der Einrichtung ungünstig
auswirkt.
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Darüber hinaus sind ferner auch Einrichtungen bekannt, die das Zeitzeichen
mit mechanischen Mitteln auf seine Vollständigkeit hin kontrollieren.
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Schließlich ist es bei automatischen Alarmanlagen für Schiffe bereits
bekannt, zum Durchschalten eines SOS-Rufs in der Empfangsschaltung Voraussignale
zur Aufladung eines Kondensators zu verwenden. Dabei wird der Kondensator direkt
durch die Vorsignale aufgeladen, wodurch die Kondensatoraufladung in dieserAnlage
von derAmplitude der Vorausimpulse abhängig ist. Die Anlage kann also nur dann einwandfrei
arbeiten, wenn alle ankommenden Vorausimpulse stets die gleiche, vorausbestimmte
Amplitudenhöhe aufweisen, was in der Praxis nur sehr schwierig zu erreichen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer automatischen Reguliereinrichtung
für Uhrenanlagen, die bei geringem Kostenaufwand und Platzbedarf eine exakte Synchronisierung
der Uhrenanlage mit den Zeitsignal gewährleistet. Gemäß der Erfindung wird diese
Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Zählschaltung einen Kondensator enthält, der durch
die von der Gleichrichterschaltung abgegebenen Impulse stufenweise über Relaiskontakte
von einer konstanten Gleichspannungsquelle aufladbar ist und daß dieser Kondensator
von einer durch den ersten Warnimpuls in Gang gesetzten Integratorschaltung über
ein Relais entladbar ist und daß dieses Relais so dimensioniert ist, daß es nur
beim Vorhandensein aller Warnimpulse und des Zeitimpulses anspricht und die Richtigstellung
der Uhrenanlage dann in bekannter Weise bewirkt.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung beruht also auf dem Aufladen bzw.
Entladen eines Kondensators, wobei jedoch der Kondensator nicht direkt entsprechend
der Amplitude der Eingangsimpulse aufgeladen wird. DieAufladungdes Kondensators
erfolgt vielmehr derart, daß der <ankommende Impuls zunächst in eine mechanische
Relaisbewegung umgesetzt wird und der Kondensator dann durch die Spannung einer
gegebenen Spannungsquelle in Abhängigkeit von den mechanischen Relaisbewegungen
aufgeladen wird. Damit wird die sich im Kondensator speichernde Spannung stufenweise
mit jeder mechanischen Relaisbewegung erhöht, bis sie schließlich den Wert der Spannungsquelle
erreicht. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es somit nicht mehr erforderlich,
eine der Zahl der Warnimpulse entsprechende Zahl von Relais einzusetzen, vielmehr
genügt bezüglich des eigentlichen Durchschaltvorgangs für den Zeitimpuls ein einziges
Relais. Damit wird die gesamte Einrichtung wesentlich vereinfacht, trotzdem jedoch
eine exakte Synchronisierung zwischen Regulierung und Zeitsignal gewährleistet.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt A b b. 1 ein Zeitablauf-Diagramm zur Erläuterung der
grundsätzlichen Betriebsweise der Erfindung und A b b. 2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen
Anlage.
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Bei dem erläuterten Beispiel handelt es sich um eine Schaltung, die
dazu bestimmt ist, Zeitgabesignale zu empfangen, deren jedes aus sechs Impulsen
einer Frequenz von 1000 Hz besteht.
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A b b. 1, A, zeigt eine Impulsfolge aus Zeitgabesignalen, die aus
fünf Warn- bzw. Vorausimpulsen und einem nachfolgenden, die genaue Zeit angebenden
Zeitimpuls besteht. A b b. 1, B, zeigt ein Zeit-Spannungsdiagramm und die A b b.
1, C, 1, D, und 1, E, die Betriebszeiten von Relais (Relais E, F, G).
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Gemäß A b b. 2 werden von einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Radioempfänger aufl#enommene Ton-Eingangssignale <auf eine Klemme t auf der linken
Seite von A b b. 2 gegeben. Diese Eingangssignale werden in eine Filterschaltung
F eingeführt, die ein mechanisches Niederfrequenzfilter MF (1000 Hz) mit äußerst
scharfer Trenncharakteristik aufweist und die gewünschten Zeitgabesignale von den
unerwünschten Signalen, nämlich Rauschsignalen, Sprechsignalen, Musiksignalen u.
dgl. trennt. Die herausgefilterten Zeitgabesignale werden dann auf eine Gleichrichterschaltung
D gegeben. Eine Reihenkapazität Co und eine Parallelinduktivität L dieser Gleichrichterschaltung
sind so aufeinander abgestimmt, daß ihre Grenzfrequenz nahe benachbart der Frequenz
der Zeitgabesignale liegt, so daß damit die Wirkung eines Hochpaßfiltets erreicht
wird, der der Trenncharakteristik der Filterschaltung F angepaßt ist, gleichzeitig
die Eingangs-Basisimpedanz des Gleichrichtertransistors erniedrigt und dadurch einen
stabilen gleichgerichteten Ausgang gewährleistet, der zum Schalten eines Relais
A verwendet wird. Wird das Relais A betätigt, so löst es eine Zähl-. Schaltung C
aus. Mit anderen Worten, der Kontakt er
des Relais A schließt und entlädt
damit die .vorher in einem Kondensator Ca gespeicherte elektrische Energie, derart,
daß der Entladungsstrom ein Relais B betätigt, d. h. der Kontakt h, geschlossen
und der Kontakt h, geöffnet wird. Wenn der Kontakt h, schließt, so wechselt das
Eingangspotential der Eingangsklemme 2 einer Zeithalteschaltung Il schnell von negativ
nach positiv. Dieses positive Potential wiederum wirkt als Auslöser eines monostabilen
Multivibrators, derart, daß dieser ein Relais E für eine Zeitspanne T. = 0,7 - C4
- R4 betätigt, wobei C4 die Kapazität eines Kondensators C4 und R4 der Widerstandswert
eines Widerstandes R4 ist, wobei diese letzteren beiden Glieder Teile
des nlonostabilen Multivibrators sind. Die 'Leitspanne T. ist in A b h. 1,
C, dargestellt.
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Wird das Relais F, betätigt, so schließt es seinen
Kontakt
e und erregt eine Integratorschaltung I, die wiederum ein Relais F betätigt, und
zwar zu einem späteren Zeitpunkt als die Erregung. Die Verzögerung entspricht einer
Zeitspanne, die gleich der durch einen Kondensator C5 und einen Widerstand RS festgelegten
Zeitkonstante ist, wobei der Kondensator CS und der Widerstand RS Teile der Integratorschaltung
1 sind.
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Die Zählschaltung arbeitet auf folgende Weise: Die Spannung V, die
am Kondensator C3 durch den ersten Zeitgabeimpuls, wie oben erwähnt, erzeugt wird,
kann durch die folgende Gleichung (1) in Größen der Versorgungsspannung V dargestellt
werden:
wobei
In dieser Gleichung stellen C2 und C3 die Kondensatoren dar, die in Reihe mit der
Zählschaltung verbunden sind, und V die Spannung einer Gleichstromquelle, die in
der Zeichnung als Elementenbatterie dargestellt ist. Unter der Annahme, daß die
Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitgabeimpuls gleich einer Sekunde
ist, kann die Klemmenspannung V' über den Kondensator C3 nach einer Sekunde durch
die folgende Gleichung (?) dargestellt werden, und zwar bezüglich des Widerstandes
R3, der parallel zum Kondensator C, geschaltet ist:
Es ist verständlich, daß der mit dem Kondensator C3 in Reihe geschaltete Kondensator
C2 so ausgelegt sein soll, daß seine Entladung über einen Widerstand R, innerhalb
einer Sekunde stattfindet.
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Wenn der zweite Zeitgabesignalimpuls auf die Eingangsklemme gegeben
wird, so wird der Kondensator C3 wiederum durch den gleichen Vorgang wie beschrieben
erregt. Dieses Mal jedoch wird die Klemmenspannung V des Kondensators C3 zu
Durch diese Wiederholungsimpulse wird die Klemmenspannung des Kondensators C3 schrittweise
aufgebaut, und zwar unter wiederholtem Aufladen und Entladen, und die Klemmenspannung
V, beispielsweise beim sechsten Signalimpuls, der ja die genaue Zeit angibt, kann
nun dargestellt werden durch
wobei
Diese durch Ansammeln entstandene Klemmenspannung wird durch die Kurve von A b b.
I, B, dargestellt.
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Wird nun wiederum die Zählschaltung C von A b b. ? betrachtet, so
ist verständlich, daß durch Einstellen der Betriebsspannung des Relais (; der Zählschaltung
höher als die Klemmenspannung V5 des Kondensators ('3 und niedriger als die Klemmenspannung
V, und ferner durch Einstellen des Relais F in der Integratorschaltung I derart,
daß eine Operation ausgelöst wird gerade vor Vervollständigung des letzten Impulses
mit korrekter Zeitangabe, wie in A b b.l, A, und 1, D, dargestellt ist bzw. unmittelbar
bevor die Spannung am Kondensator C3 den Wert h (A b b. 1, B,) erreicht, das Relais
F stets gleichzeitig mit der Ankunft des letzten Impulses der 'korrekten Zeitgabe
arbeitet, d. h. seinen Kontakt f' schließt und das Relais G erregt, wobei die Betriebszeit
T" für diesen Fall in A b b. 1, E, dargestellt ist. Wenn das Relais G zu arbeiten
beginnt, so schließt der Kontakt 9 der Schaltung M und erregt die Erregerspule eines
Magneten Ma, und zwar durch einen Strom, der durch die Hauptspannungsquelle V zugeführt
wird, wodurch es möglich ist, eine Korrektion der Anzeige einer radiogesteuerten
Uhrenanlage oder zeithaltenden Vorrichtung (nicht dargestellt in der Zeichnung)
vorzunehmen.
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Wird das Relais F so eingestellt, daß es über die Zeitspanne T. arbeitet,
die etwas größer als die der Zeitgabeimpulse ist, so daß eine schnelle Entladung
der restlichen Ladespannung des Kondensators C3 nach Feststellung des korrekten
zeitgebenden Impulses erfolgt, so ist es möglich, jede fehlerhafte Betriebsweise
nach Beendigung der Zeitgabeimpulse zu vermeiden.
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Ebenfalls ist es auf diese Weise möglich, einen fehlerhaften Betrieb
durch andere Signale als die Zeitgabeimpulse dadurch zu vermeiden, daß die Zeitkonstante
des von Widerständen und einem Kondensator gebildeten RC-Gliedes so bemessen wird,
daß das daran angeschlossene Relais B nur durch die vorbestimmten Zeitgabesignale
mit exakt definierter Impulsfolge ausgelöst werden kann.
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Die Schaltungen nach der Erfindung können ebensogut auf andere Arten
von Zeitgabesignaten angewendet werden, bei denen beispielsweise die Frequenzen
der Warnimpulse und des die genaue Zeit angebenden eigentlichen Zeitgeberimpulses
unterschiedlich sind. In diesen Fällen enthält die Schaltung F zwei parallelgeschaltete
Filter unterschied licher Filterfrequenz.