DE1548006A1

DE1548006A1 - Schaltungsanordnung fuer elektronisch betriebene Uhren zur Temperatur- und Spannungskompensation

Info

Publication number: DE1548006A1
Application number: DE1963R0036324
Authority: DE
Inventors: Reich Robert Walter
Original assignee: REICH ROBERT WALTER
Current assignee: REICH ROBERT WALTER
Priority date: 1963-10-09
Filing date: 1963-10-09
Publication date: 1969-06-26
Also published as: US3310690A; CH433128A; FR1430129A; GB1071597A; CH570564A4

Description

Robert Walter Reich, Oberingenieur» Freiburg i

Patentanmeldung

Schaltungsanordnung für elektronisch betriebene Uhren zur Temperatur- und Spannungskompensation,,

Die Erfindung betrifft eine, spezielle Ausfflhrungsform einer Uhr naoh dir, 'jrund^nm^l^i-inj R ^or> P^l,. for Drehpendel- und Drehschwinger-(Unruh-) Antrieb,

Es sind bereits Uhren bekannt, welche mit konzentrisch umeinander gewickelten Antriebs- und Erregerspulen oder mit zwei Scheibenwicklungen oder mit bifilaren Wicklungen als ortsfeste Spulenan-Ordnung arbeiten und der Drehschwinger mit einem Magnetpaar oberhalb und unterhalb der Spule und Eisenschlusstflck versehen ist» so dass beim überschwingen der Spule innerhalb des geschlossenen Magnetfeldes zwischen den beiden Magneten jin der Erregerspule eine Induktionsspannung zur Steuerung eines Transistors erzeugt wird» wodurch die Antriebsspuledann den Magneten oberhalb und unterhalb austreibt ©dementsprechend anders geschaltet, anzieht» Die Nachteile dieser Anordnung sind allgemein bekannt » Sie bestehen vor allen Dingen darin» dass nur eine sehr kleine Erregerleistung ausdem Magnetsystem erzielbar ist» so dass die damit angetriebenen Uhren ausserordentlich spannungs- und temperaturabhingig sind. Die Erregerleistung reicht nicht aus bei niedrigen Betriebsspannungen, den Transistor voll auszusteuern» und umgekehrt steigt die abgegebene Leistung der Antriebsspule durch Temperaturerhöhung an» Es ist vorgeschlagen worden, diese Temperatur- und Spannungsabhlngigkeit durch Wirbelstrombremsen zu dfmpfen_# Dies bedeutet aber im Grunde nur» dass die Leistung des Antrieb-ssystems von vornherein so weit heruntergesetzt wird bei hohen Betriebsspannungen» dass sie ungefihr der Leistung bei kleinen entspricht» Hierdurch ist ein viel höherer Aufwand an Energie_e welche aus der Batterie entnommen werden muss» erforderlich«

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Ausserdem hat die Regulierung den Nachfeil, dass sie nur unvollkommen funktionieren kann» weil die Änordmung ja genau nach 180 Grad gegenüber der Nullage vorgenommen werden muss» Die Wirbelstrombremse wirkt daher in Wirklichkeit nur.bei sehr hohen Schwingungsamplituden und hohen Geschwindigkeiten mit denen das Magnetpaar über diese Bremse hinwegschwingt»

Ein weiterer Nachteil dieser Art von Uhren ist, dass sie nicht selbst anlaufen, sondern im Gegenteil sogar eine besondere Anlaufvorrichtung brauchen* welche die Unruh mindestens um 120 bis 180 Grad auslenkt, damit ein genügend hoher Erregungsimpuls für den Anlauf entstehen kann» Weiterhin müssen Gegengewichte an dem Drehschwinger vorbanden sein, die zur Ausbalanzierung dienen, und die selbstverstfndlich fen die elektronische** Schaltung fBr den Lauf und den Stromverbrauch in Rechnung gestellt werden müssen» Praktisch entstehen durch diese Art Anordnung sehr hohe Schwingergewichte,was wiederum zu entsprechenden Lagerungen führen muss» so dass also zusitzlich auch die Reibungsverluste in den grüsseren Lagern ansteigen« Die Gangresultate mit solchen elektronischengetriebenen Uhren sind daher,über lange Zeit gesehen, nicht sehr günstig» Auch fertigungstechnisch bieten solche Uhren erhebliche Schwierigkeiten, Bei konzentrischer Umeinanderwicklung der Spulen müssen verschiedene Drahtstirken für die Antriebs- und Erregerspule gewickelt werden» was in der Fertigung einen hohen Auschuss erfordert* Zusftzlich sind noch weitere Schaltteile erforderlich, um die Schwingfthigkeit des entstehenden Oszillators zu bedlmpfen« Hierzu werden entsprechend groes dimensionierte Kondensatoren Über die Antriebsspule oder vom Kollektor zur Basis oder über die Erregerspule geschaltet* welche selbstversttndlich wieder einen Leistungsverlust bedingen,

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PAD ORIGINAL

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ErfindungsgemSss wird eine Schaltungsanordnung fflr elektronisch betriebene Uhren zur Temperatur- und Spannungskompensation fflr Drehpendel-und Drehschwinger- (Unruh-) Uhren mit einer gemeinsamen Antriebs-

spule in der Nullage des Schwingers und mit dax symmetrisch zugeordneten entsprechenden Ausschlagswinkeln je einer Erregerspule nach

die ·

jeder Seite beschriebenj/dadurch gekennzeichnet ist» dass die Erregerspulenum 120 Grad nach jeder Seite von der Nullage angeordnet sind, und die Polarisierung in Richtung der Spulenachsen der Erregermagnete gleich und entgegengesetzt zu den Antriebsmagneten ist₀ Die Erregerspulen werden hierbei hintereinandergeschaltet und im Basiskreis liegt die Sperrdiode» Am zweckmfssigsten in cfer LeitungsfBhrung der Hintereinanderschaltung beider Spulen, Die Erregerspulen werden so .dimensioniert» dass die Induktionsspannung auch bei den niedrigst zugelassenen Betriebsspannungen und Betriebstemperaturen bereits zur⁴ vollen Aussteuerung des Transistors ausreicht und die elektrischen Werte sind so abgeglichen, dass bei Oberschwingen des gegenpoligen Antriebsmagneten tuber eine Spule zusammen mit einem Erregermagneten Ober die andere Spule sich die Induktionsspannungen aufheben» Zur Kompensation des temperaturabhtngigen Reststromes wird ein Widerstand in der Schaltung von Basis zum Emitter gelegte Der Widerstandswert liegt etwa in der Grüssenordnung des EingangswiderStandes des Transistors, FHr die Magnetanordnung kann hierbei sowohl die an sich bekannte Anbringung von kleinen Magneten oberhalb und unterhalb der Spulen mit Magnetisierungsrichtung in der Spulenachse und Befestigung an dem Doppeltrtger der Unruh, oder auch nur ein Magnet oberhalb oder unterhalb und Verwendung eines EisenschlusstBckes in der anderen Ebene gewfhlt werden« Es ist ausserordentlich zweckmtssig, die Spulen

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und die Transistorschaltung auf einem gemeinsamen PlastiktrSger, welcher an der Platine oder an einer geeigneten Stelle des Werkes befestigt wird, unterzubringen, und diesen PlastiktrÄger gleichzeitig als Grundlage einer gedruckten Schaltung auszunutzen» Der Vorteil einer solchen AusfBhrungsart liegt darin, dass nur jeweils ein Impuls in der Nullage nach jeder sSeite abgegeben werden kann. In d Nullage steht das Antriebsmagnetenpaar oder der Antriebsmagnet aber der Antriebsspule und gleichzeitig stehen die zwei Erregermagnetpaare oder die zwei Erregermagnete über den Erregerspulen» Beim Ein- oder Austritt wird in den Erregerspulen von den Magneten ein Impuls induziert, die beiden Impulse addieren sich und Bffnen den Transistor voll« Da auf die SpulenausfBhrung keine RBcksicht genommen zu werden braucht wegen der vollstlndig getrennten Anordnung der Erregerund Antriebsspulen, kOnnen diese Spulen so gewickelt und ausgelegt werden, dass mit dem Magnetsystem zusammen, und zwar durch beide sich addierenden Impulse selbst Induktionsspannungen erzeugt werden, die den Transistor unter allen UmstSnden xaii bereits im flachen Anstieg der Sinuskurve vcllstSndig Offnen» Hierdurch entsteht ein fast rechteckiger steiler Impuls, da der weitere Anstieg der Induktionsspannung den Transistor nicht weiter Bffnen kann. Der Vergleich der oszillographischen Kurven zeigt eindeutig diesen scharfen kurzzeitigen Impuls im Vergleich mit dem rein sinusfBrmigen Impuls bei den bekannten anderen Anordnungen* Wihrend bei anderen Anordnungen ein Änwerfer angebracht sein muss, welcher zum Anlauf die Unruh fast um 180 Grad drehe muss, genügt ffir die beschriebene- Ausführung bereits die Erschütterung beim Batterieeinsetzen oder das Stellen des Zeigers, um die Uhr zu m Anlaufen zu bringen. Die Auslenkung braucht nur so gross zu sein, dass der Magnet gerade die Spute nach einer Seite verlfsst« Wenn nun aber der Transistor durch die Induktionsspannung selbst voll geBffnet wird, so kann durch Temperaturanstieg kein hOherer Strom

in dor Antriebsspule rr,ehr fliessen, 9 09826/0776 ./„

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Wohl kann in der Gesamtschaltungsanordnung sich der Strom erhBhen» jedoch ein Ansteigen des Stromes in der Antriebs spule ist unmCtBlich. Zur Kompensation des-temperaturabhfngigen Reststromes wird noch der Widerstand zwischen Basis und Emitter geschaltet· In gleicher Weise verhalt es sich mit der Spannungsabhingigkeit« Wenn bereits bei niedrigen Betriebsspannuhgen der Transistor durch die hohe Induktionsspannung der Erregerspulen an der Basis vollkommen geBffnet wird, so ist auch durch SpannungserhChung kein höherer Antriebsstrom müglich» Auf diese einfache Weise wird die Schaltungsanordnung so ausgelegt» dass sie selbst die Temperatur- und Spannungsabhtngigkeit weitgehend kompensierte Praktisch ist der Transistor bereits bei niedrigsten Werten ausgesteuert und wird bei hBheren Werten übersteuert« Die Bbersteuerung kann aber nicht zu einem hCheren Strom fBhren» da der Qhmsche Widerstand der Antriebsspule ja praktisch diesen Strom begrenzt« Zusttzliche Impulse nach 180 Grad, wie sonst bei verschiedenen anderen Magnetanordnungen, sind nicht mCglich» da sich die Impulse nur bei gleichzeitiger Beaufschlagung durch die Erregermagnete von beiden Erregerspulen addieren» wehrend sie sich bei Beaufschlagung durch das An» triebsmagnetpaar mit einem Ereegermagentpaar aufheben» Auf diese Weise ist eine einwandfreier Betrieb von der Nullage nach jeder Seite ohne zusltzliche Impule selbst mit Amplituden von Iber 270 Grad nach jder Seite gewihrleistet« Die Sperrdicde, welche im Basiskreis liegt» wirkt im Äbrigen gleichfalls nohh hemmend fIr Impulse» welche in entgegengesetzter Richtung auftreten können»

Ein weiterer Vorteil der Anordnung ist» dass drei vBllig gleiche Spulen gewickelt und verwendet werden kBnnen» Auf diese Weise ist es mBglich» die Spulen direkt in einen einfachen TrÄger mit gedruckter Schaltung einzusetzen« Durch den symmetrischen Aufbau sind auch keine zusttz-· liehen Ausgleichsgewichte vorhanden» so dass kein Leistungsverlust auftreten kann«(Durch die Beschleunigung von unnBtigen Gewichten»)

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Claims

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Die Magnetanordnung ist fBr diese Uhr nicht von wesentlicher Bedeutung» Es können sowohl kleine Magnete oberhalb und unterhalb der Spulen verwendet werden oder auch etwas grOssere Magnete in der einen Ebene und EisenschlusstBcke in der anderen.

In den Abbildungen sind einixge AusfBhrungalbeispiE Ie dargestellt. Auf einer Achse 1 sind die Trigerbleche 2 oben und unten befestigt« An diesen TrBgerblechen sind die Magnete 4₉ 5 fflr die Antriebsspule, 6, 7 und 8, 9 fflr die Erregerspulen entweder geklebt oder in anderer Weise angebracht* Die Antriebsspule IO und die beiden Erregerspulen 11, 12 sind an dem gemeinsamen Träger aus thermoplastischen Kunststoff 13, auf dem auch gleich die gedruckte Schaltung vorgesehen ist,14 zusammen mit dem Transistor 15 und der Diode 16 untergebracht» Bei dem anderen AusfBhrungsbeispiel tret© anstelle der unteren Magnete Eisenschlussbleche 17»
Patentansprflche:

1«) Schaltungsanordnung fflr elektronisch betriebene Uhren zur Temperatur- und Spannungskompensation fBr Drehpendel- und Drehschwinger-(Unruh-) Uhren mit einer gemeinsamen Antriebsspule in der Nullage

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des Schwingers und mit gükskx symmetrisch zugeordnetyentsprechenden Ausschlagswinkeln je eine Erregerspule, dadurch gekennzeichnet, dass die Exregerspulen um 120 Grad nach jeder Seite von der Nullage angeordnet sind, und die Polarisierung der Magnete in Richtung der Spulenachsen der Errergermagnete gleich und entgegengesetzt zu den Antriebsmagneten ist»

2») Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exregerspulen hintereinandergeschaltet sind und im Basiskreis in der Verbindung der beiden Spulen die Sperrdiode angeordnet ist» 3») Schaltungsanordnung nach Ansprachen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen so dimensioniert sind, dass die Induktions-

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spannung auch der niedrigst zugelassenen Betriebsspannung und Betriebs temperatur bereits zur vollen Aussteuerung des Transistors ausreicht» 4») Schaltungsanordnung nach Ansprechen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregerspulen so in ihren elektrischen Vierten abgeglichen sind, dass bei überschwingen des gegenpoligen Antriebsmaoeneten einer Spule zusammen mit einem Erregermagneten der anderen Spule sich die H Induktionsspannungen aufheben, 5.) Schaltungsanordnung nach Ansprechen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation des temperaturabhängige!! Reststromes ein Widerstand in der Schaltung von Basis und Emitter angeordnet ist. 6») Schaltungsanordnung nach Ansprechen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Magnetanordnung sowohl Magnete oberhalb und unterhalb der Spulen an den Trigern oder jeweils nur ein Magnet in einer Ebene und Eisenschlusst6cke in der anderen Ebene angeordnet sind» 7.) Schaltungsanordnung nach Ansprechen 1 bis 6» dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen und die Transistorschaltung auf einem gemeinsamen Plastiktr«ger mit gedrufcter Schaltung angeordnet sind.

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