DE1497845A1 - Vorrichtung zum Einregeln der Frequenz und des Temperaturkoeffizienten eines Schallschwingers - Google Patents

Description

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Patentanwalt 8 MOndwn 61. Cofimaitrafc. 81 ♦ Telefon: (0811) 483820 · Τ·Ι·χ. 05-24351

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18. 9· 1966 Gg/bo L 7654

K.K. Daini Seikosha,
4-chome, Ginza, Tokyo / JAPAN

Vorrichtung zum Einregeln der Frequenz und des Temperaturkoeffizienten eines Schallschwingers

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einregeln der Frequenz und des Temperaturkoeffizienten eines Schallschwingers, insbesondere eines Querschwingers.

Es ist bekannt, zum Einregeln der Frequenz eines Schallschwingers od.dgl. einen Dauermagneten nahe des Schallschwingers anzuordnen, um so auf diesen eine elektromagnetische Einwirkung auszuüben. Derartige Vorkehrungen bewirkten jedoch eine Änderung der Frequenz und des Temperatur-

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pl.-lng. Heinz Uuer, Patentanwalt 1 4978^5

reiben vom l8. 9· 1966 betr. Schallschwinger Blatt

koeffizienten des Schwingers wegen des Einflusses des Magnetismus, so dass der Temperaturkoeffizient trotz des Einregeins der Frequenz Änderungen erfuhr, was zur Folge hatte, dass ein auf diese Art und Weise eingeregelter Schallschwinger beispielsweise nicht als Eich- oder Richtmass für die Frequenz elektrischer Zeitgeräte,wie Uhren od.dgl., in Frage kam.

Da es nicht möglich ist, bei einem einmal wärmebehandelten Schwinger einen vorherbestimmten Teeperaturkoeffizienten zu erhalten, war es nun auch nicht möglich, auf einfache Art und Weise den Temperaturkoeffizienten, falls erforderlich, weiter zu kompensieren, es war vielmehr erforderlich, erneut die Temperatur der Wärmebehandlung des Schwingers zu ändern, um . damit den Temperaturkoeffizienten zu kompensieren und einzuregeln. Zur Durchführung dieses Verfahrens war es demzufolge erforderlich, den bereits eingepassten Schwinger wieder zu entfernen, ihn der Wärmebehandlung zu unterziehen und dann die Temperatur zu messen, um damit in Erfahrung zu bringen, ob ein vorherbestimmter Temperaturkoeffizient erreicht worden war oder nicht, der Schwinger musste dann wieder eingepasst werden. Es liegt auf der Hand, dass ein solches Verfahren für eine Massenproduktion nicht in Frage kommen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, die vorgeschilderten Nachteile beim Einregeln der Frequenz

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und des Temperaturkoeffizienten eines Schallschwingers zu überwinden und einen solchen Schallschwinger zur Verfügung zu stellen, der sich als Eich- oder Richtmass für die Frequenz von Uhren oddgl. eignet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass man zwei Magnetkerne vorsieht, die in unmittelbarer Nähe zueinander in der Schwingungsrichtung des Schallschwingers angeordnet sind.

Erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der erfindungsgemässen Lösung werden nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf den Gegenstand der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A' der Fig. 1, Fig. 3 ein Schaubild zur Verdeutlichung des Einregeins der Frequenz und des Temperaturkoeffizienten eines Schallschwingers,

Fig. 4 ein Schaubild, das die Abhängigkeit der Frequenzänderung von der Kompensierung des Temperaturkoeffizienten zeigt, Fig. 5 das Schaltbild der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, ist auf einer Schwingerbasis 1 ein Spulenträger 4 für die Festlegung der einzelnen Schaltelemente des erfindungsgemässen Stromkreises angeordnet, Schaltelemente sind eine Fühlspule 5» eine Antriebsspule 6, ein

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variabler Widerstand 7 und ein elektronisches Bauteil 8. Die Erfindung ist nun darin zu suchen, dass im Zentrum der Pühlspule 5 ein Dauermagnet 9 und im Zentrum der Antriebsspule 6 ein Weichmagnet 10 angeordnet ist, beide Magneten sind gegenüber der Schwingerbasis 1 durch Schrauben gehaltert und der Zwischenraum gegenüber dem Schallschwinger JJ ist veränderbar und zwar über einen Stift 2, der den Schallschwinger 3 stützt und der mittels eines Schraubenziehers od.dgl. von der Rückseite der Schwingerbasis 1 her abstandsänderbar ist.

Betrachtet man nun das Schaubild der Fig. 3, so ist erkennbar, dass die Sollfrequenz f_Q des Schwingers 1,000 Hz/s beträgt; die Frequenzabweichung A. f beträgt -5 x 10"-* Hz/s und der Frequenztemperaturkoeffizient beträgt -0,3 x 10"^ Hz/s/°C. Es wird nun zunächst ein Alnico-Dauermagnet 9 der Abmessung J5#5 β x 9 mm auf seinen Temperaturkoeffizienten durch Verringerung des Zwischenraumes gegenüber dem Schallschwinger Z> von 1 mm auf 0,7 mm eingeregelt, der Temperaturkoeffizient des Dauermagneten wird dann gemessen und man erhält als Ergebnis den geradlinigen Kurvenzug B. Als Ergebnis kann man also festhalten, dass die Frequenzabweichung des Schallschwingers -25 x x 10"-* Hz/s und die Änderung -20 χ 10""-* Hz/s beträgt. Der Temperaturkoeffizient des Schallschwingers beträgt in diesem Stadium -0,1 χ 10- Hz/s/°C und seine Kompensation beträgt 0,2 χ χ ΙΟ'⁵ Hz/s/°C. *

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Indem man also einen Alnico-Dauermagneten der Abmessungen 5,5 jö x 9 mm in der Nähe des Schallschwingers J5 anordnet und die Kompensation des Temperaturkoeffizienten durch Änderung seiner Resonanzfrequenz überprüft, erhält man nun eine Wechselbeziehung, wie sie in Fig. 4 festgehalten 1st. Es ist in diesem Zusammenhang natürlich selbstverständlich, dass sich diese Wechselbeziehung in Abhängigkeit von der Grosse des Schallschwingers und von der Grosse des Dauermagneten wesentlich ändert, überprüft man jedoch diese Wechselbeziehung, wie vorstehend angegeben, dann 1st es möglich, in einfacher Art und Weise die Kompensation des Temperaturkoeffizienten durch Messung der Änderung der Resonanzfrequenz beim Einregeln des Temperaturkoeffizienten auf einfache Art und Welse kennenzulernen.

Es ist nun weiterhin festzuhalten, dass im Falle der Kompensierung der Resonanzfrequenz mittels eines Weicheisenkerns der Abmessung 3*5 ß x 9 mm, welcher ebenfalls in der Nähe des Schallschwingers angeordnet 1st, der Temperaturkoeffizient sich ähnlich dem vorgeschilderten Fall ändert.

Aus Fig. 4 kann nun hergeleitet werden, dass im Falle einer Frequenzabweichung & f der Sollfrequenz f_Q durch Kompensierung in Höhe von mehr als ί 10 χ 10"*-* Hz/s und dass im Falle einer geringfügigen mechanischen Abänderung der Länge oder Grosse des

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Schallschwingers der Temperaturkoeffizient sich nahezu nicht ändern wird; gleiches gilt auch für den Fall, dass die Kompensation weniger als 5 χ 10"-* Hz/s beträgt und ein Waicheisenkern der Abmessung 3*5 0 x 9 mm in der Nähe des Schallschwingers angeordnet ist.

Der Weicheisenkern besitzt nun, wie bekannt, keine magnetischen Eigenschaften, er kann jedoch durch den Dauermagneten magnetisiert werden, der in seiner unmittelbaren Nähe angeordnet ist, so dass er infolge seiner Stärke von etwa 1/10 derjenigen des Dauermagneten es ermöglicht, ein sehr genaues Einregeln durchzuführen, insbesondere dann, wenn der magnetische Körper in seiner Lage verändert werden kann und die Frequenzeinregelung auf diese Art und Weise durchgeführt wird.

Regelt man also, wie vorbeschrieben, die Resonanzfrequenz des Schallschwingers ein, dann kann man mit Hilfe dieses magnetischen Verfahrens auch den Temperaturkoeffizienten ändern, es ist demzufolge ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wie man die Resonanzfrequenz in einem bestimmten Bereich einregelt, ohne dadurch den Temperaturkoeffizienten zu beeinträchtigen, man kann eine Einregelung auch durch mechanische Abänderung des Schall-Schwingers oder durch Änderung der Schaltung, wie sie nachstehend anhand der Fig. 5 beschrieben ist, erzielen.

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In Pig. 5 ist mit Tr ein Transistor bezeichnet, dessen Basis über einen geerdeten Kondensator CU an eine Detektorspule CO-angeschlossen ist. Diese Detektorspule CO. ist ihrerseits mit einem Kondensator C, und einem variablen Widerstand VR parallelgeschaltet. Der Kollektor des Transistors Tr ist über eine Antriebsspule COp an eine geerdete Batterie B angeschlossen.

Es ist nun bekannt, dass im Falle auf elektrischem Wege bewirkter Schwingung des Schwingers die Resonanzfrequenz sich durch Änderung des Antriebspunktes des Schwinger-Schwingsystems verändern wird. So ist es beispielsweise möglich, den Wert des variablen Widerstandes Vß zu ändern, durch eine solche Änderung des Widerstandes kann demzufolge die Frequenz innerhalb eines Bereiches von 5 χ 10"^ Hz/s verändert werden..

Es wurde nun vorstehend ausgeführt, dass das Einregeln der Frequenzkennlinien eines Schallschwingers auf das Genaueste durchgeführt werden kann, und zwar dadurch, dass ein Dauermagnet 9 nahe des Schallschwingers 3 angeordnet ist, man kann daher den Temperaturkoeffizienten einregeln bei vorausgegangener Einregelung der Frequenz des Schallschwingers durch mechanische Abänderungen, danach kann man die sehr geringfügige Frequenzveränderung in Höhe von etwa 2 χ 1O~* Hz/s/Tag des SchalIschwihgers, hervorgerufen beispielsweise durch anfängliche ^lterung usw.,

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dadurch modifizieren, dass man den Weicheisenkern 10 in der Nähe des Schallschwingers anordnet oder dass man die Werte des Stromkreises ändert, so dass die Phase des Schwingsystems geändert wird.

Es sollte schliesslich noch darauf hingewiesen werden, dass bei elektromagnetischem Antrieb eines Schallschwingers die magnetischen Kerne für das Einregeln des Temperaturkoeffizienten und der Frequenz je für sich oder gemeinsam '^r.r> die Demodulation des Schallschwingers herangezogen werden können, darüber hinaus auch für den Antrieb, so dass damit gleichzeitig der Vorteil erreicht wird, die Anzahl elektrischer Bauteile bei einem Schallschwinger und damit auch dessen Baugrösse zu verringern.

Zur Lösung der erwähnten Aufgabe tragen die beschriebenen Einzelmerkmale in ihrer Gesamtheit bei. Der durch den Anspruch gedeckte Erfindungsgedanken findet seine Ergänzung in Merkmalen des bevorzugten Ausführungsbeispieles.

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Claims (1)

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   Patentanspruch

   Vorrichtung zum Einregeln der Frequenz und des Temperaturkoeffizienten eines Schallschwingers, vorzugsweise in seiner Verwendung für Uhren od.dgl., gekennzeichnet durch zwei Magnetkerne, die nahe beieinander in der Schwingungsrichtung des Schallschwingers angeordnet sind.

   Patentcmwalf

   N-Heinz Lesser München Coeimastraß» $1