DE1548073B2

DE1548073B2 - Clock system with balance oscillator and two circuits that are only electrically coupled

Info

Publication number: DE1548073B2
Application number: DE19651548073
Authority: DE
Inventors: Karl 6OOO Frankfurt Gundlfinger
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH
Current assignee: Tenovis GmbH and Co KG
Priority date: 1965-09-03
Filing date: 1965-09-03
Publication date: 1970-09-10
Also published as: DE1548073A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Uhrensystem mit Unruhschwinger und zwei nur elektrisch gekoppelten Wirkungskreisen, von denen der erste ein mechanisch nicht belastetes zeitbestimmendes Glied enthält und der zweite ausschließlich zum Antrieb der Zeiger dient. Derartige Uhrensysteme sind in verschiedener Form bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, jegliche Rückwirkung des mechanisch belasteten Antriebssystems der Zeiger auf den zeitbestimmenden Kreis zu vermeiden.The invention relates to a clock system with a balance oscillator and two only electrically coupled spheres of activity, of which the first contains a mechanically unloaded time-determining element and the second serves exclusively to drive the pointer. Such clock systems are in different Form known. The invention is based on the object of any reaction to the mechanically loaded Drive system to avoid the pointer on the timing circle.

Diese Aufgabe wird bei einem Uhrensystem mit Unruhschwinger mit zwei nur elektrisch gekoppelten Wirkungskreisen, von denen der erste ein mechanisch nicht belastetes zeitbestimmendes Glied enthält und der zweite ausschließlich zum Antrieb der Zeiger dient, ohne daß der zweite Kreis eine mechanische Rückwirkung auf· den ersten Kreis .ausübt, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder der beiden Kreise von einer gesonderten Spannungsquelle gespeist wird und an den Emitter eines Transistors des von dem Unruhschwinger gesteuerten zeitbestimmenden Kreises eine Schaltstufe angekoppelt ist, welche polwendende Impulse zur Steuerung eines gepolten, dem Antrieb der Zeiger dienenden Nebenuhrwerkes erzeugt. Durch die Ausbildung des Uhrensystems gemäß der Erfindung wird eine Rückwirkung des Antriebskreises auf den zeitbestimmenden Kreis auch über die Spannungsquelle mit Sicherheit ausgeschlossen, und es wird durch den Einsatz eines gepolten Nebenuhrwerkes für den Zeigerantrieb eine Sicherheit gegen fremdinduzierte Störimpulse geschaffen.In a clock system with a balance oscillator, this task is only carried out electrically with two Spheres of activity, the first of which contains a mechanically unloaded time-determining element and the second serves exclusively to drive the pointer, without the second circuit being a mechanical one Retroactivity on the first circle. Exerts, achieved according to the invention in that each of the both circuits is fed by a separate voltage source and to the emitter of one A switching stage is coupled to the transistor of the time-determining circuit controlled by the balance oscillator is which pole-changing impulses to control a polarized one, which drives the pointer Serving slave clockwork generated. By designing the watch system according to the invention a reaction of the drive circuit on the time-determining circuit also via the voltage source with certainty excluded, and it is through the use of a polarized slave clock mechanism for the Pointer drive created a security against externally induced interference pulses.

Ein. Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigtA. Embodiment of the invention is in the Drawings shown. It shows

F i g. 1 das Prinzip eines solchen Zweikreis-Uhrwerkes in schematischer Darstellung,F i g. 1 the principle of such a two-circle movement in a schematic representation,

F i g. 2 die Ausführung mit einem elektro-dynamisch getriebenen Unruhschwinger mit Permanentmagneten und die galvanische Ankopplung des Antriebes der Zeiger.F i g. 2 the version with an electro-dynamically driven balance oscillator with permanent magnets and the galvanic coupling of the pointer drive.

Ein Uhrwerk nach Fig. 1 besteht aus den Wirkungskreisen A und B. ■:··.'■.·A clockwork according to Fig. 1 consists of the spheres of activity A and B. ■: ··. '■. ·

Der Kreis A enthält als zeitbestimmendes Glied ein Unruhsystem mit Spiralfeder, dessen Dämpfungsverlust an kinetischer Energie durch einen geeigneten Antrieb periodisch ersetzt wird. Dieser Antrieb führt durch kontaktlose Selbststeuerung dem Unruhsystem Kraftimpulse zu. Am Ausgang des Kreises A können am Kollektor des TR2 Spannungsimpulse abgegriffen werden, deren Pülsfolge gleiche Zeitabstände von hoher Genauigkeit und Konstanz aufweist. Circle A contains a balance system with a spiral spring as a time-determining element, the loss of kinetic energy of which is periodically replaced by a suitable drive. This drive feeds force impulses to the balance system through contactless self-control. At the output of circuit A , voltage pulses can be tapped at the collector of the TR2 , the pulse sequence of which has the same time intervals of high accuracy and constancy.

In diesem Ausführungsbeispiel ist zum Antrieb der Unruhscheibe ein Wirbelstromverfahren und zur Steuerung des Schalt-Transistors TR 2 das Auf tasten eines Hf-Oszillators mittels einer Kerbe in der Unruhscheibe gewählt worden.In this embodiment, an eddy current method is used to drive the balance wheel and to control the switching transistor TR 2, the keying of an RF oscillator has been selected by means of a notch in the balance wheel.

Die Schwingungsweite der Unruh sei + 135°. Sobald die Kerbe über dem Pol der Oszillator- und der Rückkopplungsspule steht, sich die beiden Spulenfelder also »sehen« können, setzt die Schwingung ein oder verstärkt sich, wenn sie nicht Null war. Eine Diode D läßt nur den induktiven Spannungsstoß solcher Polarität durch, daß der TR2 leitend wird. Er wirkt als Verstärker und gestattet in seinem Ausgangskreis die Anschaltung und Ansteuerung weiterer Stufen. Zwischen TR1 und TR2 liegt der Eingang eines Nf-Generators von bekanntem Aufbau. Für die Dauer des Durchschwingens der KerbeThe oscillation range of the balance wheel is + 135 °. As soon as the notch is above the pole of the oscillator coil and the feedback coil, i.e. the two coil fields can "see" each other, the oscillation begins or increases if it was not zero. A diode D only lets through the inductive voltage surge of such polarity that the TR2 becomes conductive. It acts as an amplifier and allows additional stages to be connected and controlled in its output circuit. The input of a low-frequency generator of known construction is located between TR 1 and TR2. For the duration of the swing through the notch

' unter den Oszillatorspulen bleibt der TR 2 leitend, und der Nf-Generator NFG erregt die Wirbelstromspulen Wl und W 2. In dem Lappen L der,;Unruhscheibe werden Wirbelströme induziert. Der Lappen liegt durch die Weiterbewegung unsymmetrisch in dem Feld des magnetischen Flusses zwischen Wl und W 2 und wird daher aus dem Feld herausgedrängt. 'Under the oscillator coils, the TR 2 remains conductive, and the Nf generator NFG excites the eddy current coils Wl and W 2. Eddy currents are induced in the lobe L of the balance wheel. Due to the further movement, the lobe lies asymmetrically in the field of the magnetic flux between W1 and W 2 and is therefore forced out of the field.

ίο So wird dem Unruhsystem bewegungsrichtig und ohne Mechanik sowie ohne belastende, permanenteίο This is how the balance system moves correctly and without mechanics as well as without stressful, permanent

^: Magnete Energie zugeführt. Das System ,.ist bei schwingendem Oszillator und bei einer geringen Null-Unsymmetrie selbstanlaufend. Das Direktionsmoment der Spirale und der Wirbelstrom-Äntriebsimpuls lassen sich unkritisch aufeinander abstimmen. ^: Magnets energized. The system,. Is self-starting when the oscillator is oscillating and when there is a low level of zero asymmetry. The directional moment of the spiral and the eddy current drive impulse can be coordinated with one another in a non-critical manner.

Es können auch andere bekannte Steuer- und/oderThere can also be other known control and / or

Antriebsarten gewählt werden, jedoch soll das; SystemDrive types can be selected, but this should; system

in keiner anderen Weise mechanisch belastet 'werden, als es durch die Lagerreibung, den Luftwiderstand und die Formänderung der Spirale bedingt ist.are not mechanically stressed in any other way than through bearing friction, air resistance and the change in shape of the spiral is conditional.

Dieses frei schwingende Unruhsystem liegt in keinem Arbeitskraftfluß, weder aktiv noch passiv, und kann daher trocken laufen, d. h. ohne Ölhaltung.This freely oscillating balance system is not in any workforce flow, neither active nor passive, and can therefore run dry, i.e. H. without oil retention.

Hierdurch entfällt ein weiterer schädlicher Einfluß auf den Isochronismus des Zeitgliedes. Der Arbeitskreis Λ kann daher seiner Aufgabe als Bestimmter der Zeitintervalle in angenähert idealer Weise dienen.
Am Ausgang des Kreises A stehen gut verwert-This eliminates another harmful influence on the isochronism of the timing element. The working group Λ can therefore serve its task as a determiner of the time intervals in an approximately ideal way.
At the exit of circle A there are good usable

bare Impulse zur Ansteuerung des Wirkungskreises B zur Verfügung. ' {;.■: Bare impulses for the control of the sphere of action B are available. '{;. ■:

Der Kreis B enthält alles, was zum Antrieb der Zeiger nötig ist; also Motor, Räder und Zeiger und die Schaltung. ■.■■'■■ \ . The circle B contains everything that is necessary to drive the pointer; so the engine, wheels and hands and the circuit. ■. ■■ '■■ \.

Der Motor ist ein räumlich kleines gepoltes Nebenuhrwerk. Solche Nebenuhrwerke besitzen einen polarisierten Drehanker mit 4 bis 24 Polen, je nach Bauart. Dem Drehanker stehen die Pole eines Elektromagneten gegenüber, dessen Wicklung mit polwendenden Impulsen beschickt wird. Die (Arbeitsweise des Antriebselementes ist also die eines Schrittschaltmotors. ■ ( ;The motor is a spatially small polarized slave clock movement. Own such slave clockworks a polarized rotating armature with 4 to 24 poles, depending on the design. The pivot armature has the poles of one Opposite electromagnet, the winding of which is charged with pole-reversing pulses. The (way of working of the drive element is that of a stepper motor. ■ (;

Antriebe nach dem Prinzip eines gepolten Nebenuhrwerkes haben den Vorteil, daß keine kinematisehe Umsetzung von schwingend auf drehend nötig ist; d. h., daß größere Drehmomente über günstige Schaltwinkel ohne Aufwand, also ohne Schaltklinke oder Schaltweiche, zu erzielen sind. Über eine Zahnradkette werden die Zeiger angetrieben, wobei die gewählte Impulszahl je Sekunde die Radpaarung bestimmt.Drives based on the principle of a polarized slave clock mechanism have the advantage that no kinematics Conversion from swinging to rotating is necessary; d. that is, that larger torques over favorable Switching angle can be achieved without effort, i.e. without a pawl or switch switch. Via a gear chain the pointers are driven, with the selected number of pulses per second the wheel pairing certainly.

Die Schaltung muß so ausgelegt sein, daß polwendende Impulse der entsprechenden Frequenz und Leistung zur Verfügung stehen. Hierfür sorgt die Schaltstufe P. Die vom Zeitglied eintreffenden Taktimpulse werden in P verstärkt geformt und ± alternierend an den Ausgang von P gegeben. Für diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dem Kreis B eine besondere Spannungsquelle UB1 gegeben. Span-Go nungsschwankungen in B können dann nicht auf A zurückwirken. Die Funktion von A ist demnach mit Sicherheit von keiner mechanischen oder elektrischen Rückwirkung aus dem Lastkreis B gestört.
Eine andere Ausführung ist in F i g. 2 dargestellt.The circuit must be designed in such a way that pole-reversing pulses of the appropriate frequency and power are available. This is ensured by the switching stage P. The clock pulses arriving from the timing element are amplified in P and are given alternately to the output of P. According to the invention, circuit B is given a special voltage source UB1 for this purpose. Voltage fluctuations in B cannot then have an effect on A. The function of A is therefore definitely not disturbed by any mechanical or electrical feedback from load circuit B.
Another embodiment is shown in FIG. 2 shown.

Der Wirkungskreis A zur Bildung der zeitgenauen Taktimpulse endet hier mit dem Ausgang am TR1. Alle übrigen Teile dienen als Kreis B zum Antrieb der Zeiger.The sphere of activity A for the formation of the precisely timed clock pulses ends here with the output at TR 1. All other parts serve as circle B to drive the pointer.

I 548 073I 548 073

Der Unruhschwinger besteht hier in an sich bekannter Weise aus zwei Scheiben, denen permanente Magnete Ml und M 2 und zwei Ausgleichsmassen aufgesetzt sind. Zwischen den schwingenden Magneten befinden sich zwei ortsfeste Spulen 51 und 52. Sobald in 51 eine Steuerspannung induziert wird, wird TRl leitend, setzt, verzögert über Cl, die Treibspule 52 unter Strom.The balance oscillator consists here in a manner known per se of two disks to which permanent magnets Ml and M 2 and two balancing weights are placed. There are two stationary coils 51 and 52 between the oscillating magnets. As soon as a control voltage is induced in 51, TR1 becomes conductive and, delayed via C1, energizes the drive coil 52.

Die Polarität ist so gewählt, daß ein abstoßendes Drehmoment erzeugt wird. Nach der Opposition Ml/51 sperrt TKl wieder, und der Strom in 52 verschwindet. Beim Rückschwingen der Unruh wiederholt sich der Vorgang. Das Feld von 52 verdrängt M 2 und erteilt dem System einen Antriebsimpuls.The polarity is chosen so that a repulsive torque is generated. After the opposition Ml / 51, TKl blocks again and the current in 52 disappears. When the balance swings back, the process is repeated. The field of 52 displaces M 2 and gives the system a drive pulse.

Im Kreis B werden z. B. durch Widerstands-Apkopplung an den TRl die angebotenen Taktimpulse über den TR2 verstärkt. Die im Emitterzweig angekoppelte Stufe P, die polwendend und verstärkend wirkt, gibt die Impulse zum Antrieb eines Miniatur-Nebenuhrwerkes ab. Sein Drehanker ist mit einer solchen Polzahl versehen und die Räderkette ist so ausgelegt, daß bei z. B. 0,5 Sekunden Pulsabstand, entsprechend einer Unruh-Schlagzahl 7200, der Sekundenzeiger in Vz Sekundenschritten fortschaltet.In circle B z. B. amplified the offered clock pulses via the TR2 by resistance coupling to the TR1. The stage P coupled in the emitter branch, which reverses the pole and has an amplifying effect, emits the impulses to drive a miniature slave clockwork. His rotating armature is provided with such a number of poles and the wheel chain is designed so that at z. B. 0.5 seconds pulse interval, corresponding to a balance wheel beat number 7200, the second hand advances in Vz second steps.

Es ist aber mittels elektrischer Untersetzung auch möglich, dem Antriebsmittel Sekundenimpulse zuzuführen; beispielsweise ist hier eines der bekannten bistabilen Flip-Flops angewendet. Die TR3 und TR4 werden durch Plusimpulse alternierend gesperrt und leitend geschaltet. Am Ausgang^ erscheinen dann Impulse im Sekundentakt von 0,5 Sekunden Dauer. Über die Schaltstufe P werden die Impulse polwendend an das Antriebsmittel gegeben. Auch bei dieser Anordnung wird jeder der Kreisel und B erfindungsgemäß von je einer Batterie gespeist, was jedoch in F i g. 2 noch nicht dargestellt ist.However, it is also possible by means of electrical reduction to supply second impulses to the drive means; for example, one of the known bistable flip-flops is used here. The TR3 and TR4 are alternately blocked and switched on by positive pulses. At the output ^ pulses appear every second with a duration of 0.5 seconds. Via the switching stage P, the pulses are sent to the drive means in a polarity-reversing manner. In this arrangement, too, each of the gyroscopes and B is fed according to the invention by a battery each, but this is shown in FIG. 2 is not yet shown.

Da für Uhren eine möglichst gedrängte Bauweise angestrebt wird, kann die gesamte Elektronik-Schaltung in Mikro-Bauweise oder mittels integrierter Schaltungen ausgeführt werden. Dann spielen — da Uhren in großen Stückzahlen gebaut werden — mehrere Schaltstufen für Oszillator, Verstärker, Flip-Flop und polwendende Stufen von der Kostenseite her keine ausschlaggebende Rolle, d. h., die Einführung von Zweikreis-Uhren mit einem nahezu ideal frei schwingenden Kreis A und einem optimierten Anzeigekreis B wird technisch und wirtschaftlich lohnend, auch wenn zwei Stromquellen zur Anwendung kommen.Since clocks are designed to be as compact as possible, the entire electronic circuit can be implemented as a micro-construction or by means of integrated circuits. Then - since clocks are built in large numbers - several switching stages for oscillator, amplifier, flip-flop and pole-reversing stages do not play a decisive role in terms of costs, i.e. the introduction of two-circuit clocks with an almost ideal freely oscillating circle A and one Optimized display circuit B is technically and economically worthwhile, even if two power sources are used.

Claims

Patent claims:

1. Clock system with balance oscillator and two only electrically coupled spheres of activity, of which the first contains a mechanically unloaded time-determining element and the second serves exclusively to drive the pointer, without the second circle having a mechanical effect on the first circle, characterized in that Each of the two circuits A and B is fed by its own power source, to the emitter of a transistor (TR 2) of the circuit (A) controlled by the balance oscillator, a switching stage (P) of the other circuit (B) that generates polarity pulses is connected, which be fed to a polarized slave clockwork.

2. Clock system according to claim 1, characterized in that the emitter of the transistor (TR2) to reduce the pulse frequency, a bistable flip-flop (TR3, TR4) is connected, which controls the switching stage (P) to generate pole-reversing pulses.

3. clock system according to claim 1, characterized in that the output of the electronic Pulse reduction a switching step of the drive motor of the pointer mechanism according to shape and power supplies suitable impulses.

4. clock system according to claim 1, characterized in that the electronic circuit part of the circles A and B is designed to save space in miniature design or that integrated circuits are used in particular for small clocks.

1 sheet of drawings