DE1548073C - Uhrensystem mit Unruhschwingen und zwei nur elektrisch gekoppelten Wirkungskreisen - Google Patents

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.

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 Spännungsquelle 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. ·

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 das Prinzip eines solchen Zweikreis-Uhrwerkes in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Ausführung mit einem elektro-dynamisch getriebenen Unruhschwinger mit Permanentmagneten und die galvanische Ankopplung des Antriebes der Zeiger.

Ein Uhrwerk nach F i g. 1 besteht aus den Wirkungskreisen A und 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 TR 2 Spannungsimpulse abgegriffen werden, deren Pulsfolge gleiche Zeitabstände von hoher Genauigkeit und Konstanz aufweist.

In diesem Ausführungsbeispiel ist zum Antrieb der Unruhscheibe ein Wirbelstromverfahren und zur Steuerung des Schalt-Transistors TR 2 das Auftasten eines Hf-Oszillators mittels einer Kerbe in der Unruhscheibe gewählt worden.

Die Schwingungsweite der Unruh sei ± 135°. Sobald die Kerbe über dem Pol der Oszillator- und der Rückkopplungsspulc 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 TRl leitend wird. Hr wirkt als Verstärker und gestattet in seinem Ausgangskreis die Anschaltung und Ansteuerung weiterer Stufen. Zwischen TRi und TR2 liegt der Hingang eines Nf-Generators von bekanntem Aufbau. Für die Dauer des Durchschwingens der Kerbe unter den Oszillatorspulen bleibt der TR2 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. ■■■.'■■

ίο So wird dem Unruhsystem bewegungsrichtig und ohne Mechanik sowie ohne belastende, permanente Magnete Energie zugeführt. Das System ist bei schwingendem Oszillator und bei einer geringen Null-Unsymmetrie selbstanlaufend. Das Direktionsmoment der Spirale und der Wirbelstrom-Antriebsimpuls lassen sich unkritisch aufeinander abstimmen. Es können auch andere bekannte Steuer- und/oder Antriebsarten gewählt werden, jedoch soll das System in keiner anderen Weise mechanisch belastet werden, als es durch die Lagerreibung, den, Luftwiderstand und die Formänderung der Spirale bedingt ist.

Dieses frei schwingende Unruhsystem liegt in keinem Arbeitskraftfluß, weder aktiv noch passiv,

. und kann daher trocken laufen, d. h. ohne Ölhaltung.

Hierdurch entfällt ein weiterer schädlicher Einfluß auf den Isochronismus des Zeitgliedes. Der Arbeitskreis^ kann daher seiner Aufgabe als Bestimmer der Zeitintervalle in angenähert idealer Weise dienen.
Am Ausgang des Kreises A stehen gut verwertbare Impulse zur Ansteuerung des Wirkungskreises B zur Verfügung. ■

Der Kreis B enthält alles, was zum Antrieb der Zeiger nötig ist; also Motor, Räder und Zeiger und die Schaltung.

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.\ . - ■■:'.·.

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 Zahn-

. radkette werden die Zeiger angetrieben, wobei die gewählte Impulszähl je Sekunde die Radpäarung bestimmt.

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 UB 1 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.

Der Wirkungskreis A zur Bildung der zeitgenaiien Taktimpulse endet hier mit dem Ausgang am 77? 1. Alle übrigen Teile dienen als Kreis B zum Antrieb der Zeiger.

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.

Die Polarität ist so gewählt, daß ein abstoßendes Drehmoment erzeugt wird. Nach der Opposition MlISl 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.

Im Kreis B werden z. B. durch Widerstands-Apjkopplung an den TR1 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 V2 Sekundenschritten fortschaltet.

Es ist aber mittels elektrischer Untersetzung auch möglich, dem Antriebsmittel Sekundenimpulse zuzuführen; beispielsweise ist hier eines der bekannten bistabilen Flip-Flops angewendet. Die TR 3 und TR 4 werden durch Plusimpulse alternierend gesperrt und leitend geschaltet. Am Ausgang A 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.

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.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. 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, ohne daß der zweite Kreis eine mechanische Rückwirkung auf den ersten Kreis hat, dadurchgekennzeichnet, daß jeder der beiden Kreise A und B von einer eigenen Stromquelle gespeist wird, an den Emitter eines Transistors (TR2) des von dem Unruhschwinger gesteuerten Schaltkreises (A) eine polwendende Impulse erzeugende Schaltstufe (P) des anderen Kreises (B) angeschlossen ist, welche einem gepolten Nebenuhrwerk zugeführt werden.

2. Uhrensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Emitter des Transistors (Ti? 2) zur Untersetzung der Impulsfrequenz ein bistabiles Flip-Flop (TR3, TR4) angeschlossen ist, welches die Schaltstufe (P) zur Erzeugung polwendender Impulse steuert.

3. Uhrensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der elektronischen Pulsuntersetzung eine Schaltstufe dem Antriebsmotor des Zeigerwerkes die nach Form und Leistung geeigneten Impulse zuführt.

4. Uhrensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Schaltungsteil der Kreise A und B zur Einsparung an Raum in Miniaturbauweise ausgeführt wird oder daß insbesondere für Kleinuhren integrierte Schaltungen angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen