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Die Erfindung betrifft einen elektronischen Oszillator als Antrieb-
und/oder Gangregler für Uhren und andere frequenzhaltende Geräte mit kontaktloser
elektrischer Steuerung, enthaltend einen Transistor mit zwei Spulen im Ein- und
Ausgangskreis, die miteinander gekoppelt sind und mit einem relativ zu ihnen beweglichen
Magnetkern in Wechselwirkung stehen.
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Ein solcher elektronischer Oszillator wird beispielsweise durch die
französische Patentschrift 1090 564 an Hand der F i g.1 und 8 beschrieben.
Dort sind zwar ebenfalls zwei Spulen im Ein- und Ausgangskreis eines Transistors
angeordnet, die mit einem relativ zu ihnen beweglichen Magnetkern in Wechselwirkung
stehen. Diese bekannte Anordung hat jedoch den Nachteil, daß die Spulen nur lose
miteinander gekoppelt sind, wobei der Magnetkern nur mit einer Frequenz unterhalb
1 Hz schwingt. Dies hat den Nachteil, daß die Schwingungen nicht sehr konstant sind
und nicht von selbst anlaufen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile
zu beseitigen und eine Oszillatoranordnung zu schaffen, die eine Eigensynchronisierung
des Schwingungssystems mit höchster Konstanz gewährleistet und außerdem einen Selbstanlauf
des Schwingers bedingt.
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Erfindungsgemäß wird bei einem elektronischen Oszillator der genannten
Art die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß beide Spulen derart eng gekoppelt
und so bemessen sind, daß der Arbeitspunkt des Transistors in das Sättigungsgebiet
seiner Charakteristik gelangt und die Eigenschwingung des Oszillators unterhalb
etwa 100 Hz liegt und daß der Oszillator den Magnetkern antreibend beaufschIagt
und dieser mit seiner Eigenfrequenz rückwirkend den Oszillator synchronisiert.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen,
daß mindestens ein Teil der Spulen als Arbeitswiderstand, z. B. als Relaiswicklung
oder als Ständerwicklung eines vorzugsweise mit Dauermagnetläufer ausgestatteten
Synchronmotors, ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise sind die rückkoppelnden Spulen
koaxial zueinander gewickelt.
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Der Oszillator nach der Erfindung weist - gegenüber jener auf einem
anderen Schwingungsprinzip beruhenden Anordnung nach der französischen Patentschrift
1090 564 und gegenüber bekannten RC-Oszillatoren - folgende vorteilhaften Unterschiede
auf: Die Schaltung vermeidet die an sich empfindlichen und in ihrem Wert nicht stabilen
Kondensatoren und kommt trotzdem mit verhältnismäßig kleinen Induktivitäten aus;
sie erreicht eine Eigensynchronisierung höchster Konstanz und gewährleistet einen
Selbstanlauf. Diese Eigenschaften sind bei Antrieben und/ oder Gangreglern für Uhren
und anderen frequenzhaltenden Geräten von vorteilhafter Bedeutung.
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Das prioritätsältere deutsche Patent 1073 967 stellt nach Anspruch
1 eine Anordnung zur kontaktlosen elektronischen Steuerung eines zeithaltenden elektrischen
Gerätes, insbesondere einer elektrischen Uhr, unter Schutz, bei der jedoch ein und
dieselbe Spule sowohl als Steuerspule wie als Antriebspule dient, was beim Erfindungsgegenstand
nicht der Fall ist.
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An Hand der Zeichnung, in der eine Ausführungsform des elektronischen
Oszillators schematisch und beispielsweise dargestellt ist, sei die Erfindung näher
erläutert.
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In der Zeichnung bedeutet 1 einen Transistor in Kollektorschaltung,
dessen Ein- und Ausgang mittels zweier Induktionsspulen 2 und 3 rückgekoppelt sind.
Die beiden Spulen sind koaxial aufeinandergewickelt, damit eine möglichst enge Kopplung
entsteht. 4 bedeutet eine Batterie, 5 ist ein Eisenkern, gegebenenfalls ein Ferritkern.
Sobald der dargestellte elektrische Kreis mittels eines Schalters 6 geschlossen
ist, schwingt er, und zwar überraschenderweise mit sehr niedrigen Frequenzen. Bei
geeigneter Dimensionierung läßt sich eine Schwingung von der Größenordnung von 10
Hz erzielen. Die Frequenz kann durch Verschieben des Magnetkerns 5 in Richtung seiner
Achse beeinflußt werden. Die erzeugte Frequenz kann mittels einer Hilfswicklung
abgenommen werden, welche zweckmäßigerweise mit den beiden Spulen 2 und 3 gekoppelt
ist.
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Die Spulenanordnung kann aus zwei oder mehr Spulen, gegebenenfalls
mit Spannungsübersetzung bestehen und als Transformator mit gegebenenfalls verschiebbarem
Kern ausgebildet sein.
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Durch die Dimensionierung der Spule und auch gegebenenfalls durch
Zuhilfenahme ohmscher Vorschaltwiderstände läßt sich erreichen, daß der Arbeitspunkt
in das Sättigungsgebiet der Charakteristik des Halbleiterbauelements oder mindestens
am Beginn dieses Sättigungsgebiets liegt. In diesem Fall erhält man verhältnismäßig
scharf ausgeprägte rechteckige Spannungsimpulse.
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Besonderes Augenmerk ist auf die Ausbildung und Dimensionierung der
Rückkopplungsanordnung nach der Erfindung zu richten. Die Spulen können mit Lagenwicklung
oder besser in Waben- bzw. Kreuzform gewickelt sein. Eine besonders enge Kopplung
erzielt man durch Aufeinanderwickeln der Spulen. Die koaxiale Ineinanderanordnung
oder scheibenförmige Nebeneinanderanordnung bietet die Möglichkeit einer gegenseitigen
Abstandsänderung der Spulen.
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Bei der in der Zeichnung angedeuteten Polung der Batterie ist ein
Transistor vom Typ p-n-p vorausgesetzt.
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Die mit der Einrichtung nach der Erfindung erzielten Frequenzen sind
so niedrig, daß mit ihrer Hilfe, zweckmäßig über ein Relais, das Zeigerwerk einer
Uhr angetrieben werden kann, wobei kaum mehr noch eine weitere Frequenzteilung angewandt
zu werden braucht. Hierbei kann unter Umständen mindestens eines der die Rückkopplung
bewirkenden Elemente, z. B. Spulen, unmittelbar - ganz oder teilweise - als Arbeitswiderstand,
insbesondere Relaiswicklung bzw. Schrittschalterwicklung dienen.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Einrichtung nach der
Erfindung besteht darin, daß der Ein- und/oder Ausgangskreis in elektromotorischer
Wechselwirkung mit einem mechanischen Schwinger oder Drehteil steht, dessen Bewegungszustand
er aufrechterhält und/oder bezüglich seiner Frequenz stabilisiert. Zweckmäßigerweise
bilden die den Ein- und Ausgangskreis rückkoppelnden Spulen ganz oder teilweise
die Wicklungen -vorzugsweise Statorwicklungen -eines Synchronmotors, welcher vorzugsweise
mit Dauermagnet-Iäufer ausgestattet ist. Es ergibt sich auf diese Weise ein Langsamläufer,
welcher als Antrieb und Gangregler für Uhren und ähnliche feinmechanische Gebilde,
z.
B. Plattenspieler, mit Vorteil Anwendung finden kann.