DE1673798A1 - Elektrischer Zeitmesser - Google Patents

Description

OR.-IN«. DIPL.-INO. M.SC. DIPL.-PHΥ·. DN. DIPL.-ΡΗΥβ. HÖGER - STELLRECHT - QRIESSBACH - HAECKER PATENTANWALT! IN STUTTSART

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18.8.1967

U.S.Ser.Fo. 583,016

She united States Time Corporation, Watertmry, Connecticut, U.S.A.

EL 6kt rl ocher Zeitmesser

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Zeitmesser mit einen Gehäuse, in dem oder an dem ein aufladbarer Akkumulator angeordnet ist, an den eine den Antrieb von Zeitanseigern bildende last angeschlossen ist und der über ein Stromtor durch einen über eine äußere Energiequelle betriebenen Wandler aufladbar ist.

Es war schon immer das Ziel der Uhrmaoher, eine Uhr su sohaffen, die genau, rerhältnienäßig klein und flaoh ist und die jahrelang läuft, Ohne daß sie aufgesogen oder ihre Batterie ersetst werden muß. Bekannt ist dabei die Verwendung τοη sogenannten

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Sonnenzellen, d.h. Wandlern, die einfallendes Licht in elektrische Energie umsetzen und so als Energiequelle für einen elektrischen, die UIx antreibenden Motor dienen. Sa die Uhr Jedoch oft in dunkler Umgebung ist, ist es schon bekannt, daß dio Sonnenzelle, anstatt den Motor unmittelbar anzutreiben, einen kleinen wiederaufladbaren Akkumulator auflädt· Der Akkumulator, dessen Ausgangsstrom und Spannung verhältnismäßig konstant gehalten werden kann, liefert in solchen Zeiten dann die Energie an den Motor.

Eine Hauptschwierigkeit all dieser Konstruktionen bestand in der notwendigen Begrenzung der MaBe infolge eines beschränkten Raumes. Sie Sonnenzelle sollte verhältnismäßig klein, möglichst nicht größer als das Zifferblatt der Kleinuhr, sein, und der Akkumulator sollte so klein sein, daß in dem Gehäuse noch Raum für die anderen Uhrenteile und den Uhrmeohanismus ist. Eine kleine Größe des Akkumulators bedeutet, daß seine Energie nicht unnötig verbraucht werden darf. Eine schwerwiegende Ursache für einen solchen, nicht erforderlichen Verbrauch tritt ein, wenn die Sonnenzelle nicht beleuchtet ist. In einem solchen Zustand wirkt sie als eine eine geringe Impedanz aufweisende Strombahn und entlädt die Batterie nutzlos.

Diese Schwierigkeit wurde in bekannter Weise dadurch zu überwinden versucht, daß die Sonnenzelle den Akkumulator durch ein· nicht linear leitende Diode auflädt. Die Diode ergibt eine Strombahn aiedriger Impedanz für den Ton der Sonnenzelle an den Akkumulator gelieferten Ladestrom und eine Strombahn hoher Impedanz für den

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von der Batterie zu der nicht beleuchteten Sonnenzelle fließenden Strom. Ungünstig ist es jedoch, daß die Diode notwendigerweise einen Lecketrom aufweist. Wenn kleine Akkumulatoren mit einer geringen Kapazität verwendet oder die Sonnenseilen verhältnismäßig langen Dunkelperloden ausgesetzt werden» so entlädt dieser Leekstrom den Akkumulator.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektri- m sehen Zeitmesser, insbesondere eine elektrische Kleinuhr, mit einer verbesserten Batterieladeschaltung zu schaffen, bei der praktisch kein Leekstrom fließt, so daß diese Uhr jahrelang ohne Ersatz der Batterie laufen kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Stromtor wahlweise in einen ersten Zustand mit einer niedrigen Impedanz bzw· in einen zweiten Zustand mit einer im wesentlichen unendlichen Impedanz durch eine Steuervorrichtung umschaltbar 1st, die das Stromtor erst dann vom zweiten in den ersten Zustand umschaltet, wenn das Ausgangepotential des Wandlers gleich dem Potential des Akkumulators ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann eine Sonnenoder Photozelle das Zifferblatt, einen Teil eines Zifferblatte oder «Ines anderen vom Licht beaufschlagten Seile einer ELeInuhr bilden. Die Zelle ist vorzugsweise an den Akkumulator über einen den Strom begrenzenden Widerstand und einen Rühren- oder Reedechalter angeschlossen. Bine diesen Schalter steuernde Steuerwioklung ist la Nebenschluß zu der Sonnen- oder Photoselle angeschlossen.

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Wenn der Wandler ein Ausgangepotential erzeugt, das die Akkumulatorenspannung übersteigt, wo wird die Wicklung dee Reedschaltere erregt. Sie Schalterkontakte werden geschlossen und schließen die Ladestrombahn über den Widerstand vom Wandler zum Akkumulator. Wenn die auf treffende Lichtenergie so weit absinkt, daß das Ausgangepotential des Wandlers geringer als das des Akkumulators ist, so fließt ein nicht ausreichender Haltestrom durch die Steuerwicklung, worauf sich die Schalterkontakte öffnen. Der Wandler entzieht daher dem Akkumulator keine Energie, wenn er ungenügend beleuchtet oder sonstwie inaktiv ist.

Weitere Merkmale und Torteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Aueführungsbeispiel der Erfidnung enthält. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf eine elektrische Armbanduhr gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Schaltung, die in der Armbanduhr gemäß 71g. 1 verwendet ist und die die Erfindung verwirklieht.

Sie vorliegende Erfindung wird im Zusammenhang mit einer elektrischen Armbanduhr beschrieben. Sie Erfindung kann jedoch auch ohne weiteres für andere elektrische zeithaltende Vorrichtungen einschließlich beliebiger Uhren, beispielsweise elektrischen Oroßuhren oder elektronischen Armbanduhren oder dergleichen, verwendet werden.

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Sie in Pig. 1 dargestellte Armbanduhr 1 hat ein Gehäuse 2 mit Ansätzen 3, an denen ein Uhrenarmband befestigt werden kann. Sie durchsichtige Abdeeksoheibe 4 am Oberteil des Gehäuses schützt das Zifferblatt 5, das am Gehäuse 2 befestigt ist. Sas Zifferblatt oder ein Teil desselben bildet eine Sonnen- oder Photozelle und stellt*i»enJWandler 15 dar, der~ einfallendes Licht in elektrische Energie umwandelt. Ein elektrischer Anschluß 27 am Zifferblatt 5 ist mit einem Röhr*nsohalttr oder Reedschalter 10 verbunden, an den ein Widerstand 19 und eine wiederaufladbare Sekundärbatterie oder ein Akkumulator 20 angeschlossen ist. Torzugeweise ist der Akkumulator eine Hiniatur-Kadmiumzelle. Ser Akkumulator 20 ist in bekannter Weise an einen Elektromotor oder eine elektronische Schaltung 6 angeschlossen. Eine AusfUhrungsform einer solchen Schaltung ist in dem USA-Patent 3 046 460 beschrieben und dargestellt, bei der zwei komplementäre Transietoren verwendet werden. An die Sohaltung 6 ist eine Spule 7 angeschlossen, die auf einem Unruhträger einer Unruh 8 montiert ist. Sie Spule wirkt mit einem dreipoligen flachen Hagnet 9 zusammen, um die Unruh anzutreiben, wenn der Spule Impulse zugeführt werden· Gegebenenfalls kann auch ein Resonator oder ein Frequenznormal anstelle der Unruh verwendet werden. Sie Unruh 8 treibt ein Räderwerk 29 an, das über bekannte Mittel Zeiger 11 der Armbanduhr in Drehung versetzt.

In Jig. 2 ist eine Akkumulatorladesohaltung dargestellt, die eine Spannungequelle, beispielsweise einen Akkumulator 20,

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und einen Wandler 15 in Form einer Sonnen- oder Photozelle aufweist. Sie Photozelle 15 ist mit dem Akkumulator 20 über den Reedschalter 10 und den Widerstand 19 verbunden. Parallel sum Akkumulator 20 liegt eine zum Antrieb der uhr dienende elektrische oder elektronische Last 25, gegebenenfalls einschließlich eines Antriebsmotor. Der Wandler 15 kann ein an sich bekanntes Element zum Umwandeln von in der Umgebung der Uhr vorhandener Energie in elektrische Energie sein. Die Sonnenoder Photoselle wurde hier als eine eismeine Zelle beschrieben, doch kann auch, um eine höher« Spannung su erzielen, in Anpassung an die Unterbringungsmögllohkeit eine Ansahl von Zellen sur Bildung einer Matrix in Reihe und/oder parallelschaltung miteinander verbunden sein. In allen fällen kann die Anordnung jedoch als ein einziger Wandler betrachtet werden, weil er nach außen hin lediglich zwei Anschluss©, nämlioh einen positiven Anschluß 26 und einen negativen Anschluß 27,hat.

Der Reedachalter 10, der irgendeine bekannte Bauart aufweisen kann, hat beispielsweise eine Vakuumglasröhre 12, in der swei leitende Kontakte 28 angeordnet sind· Die Kontakte werden geschlossen, wenn ein Strom in einer Wicklung 13 fließt, die um die Vakuumröhre 12 herumgewickelt ist oder die sonstwie elektronagnetisoh mit dem Reedschalter 10 gekoppelt ist. Wenn ein Sohwellenwertstrom oder ein größerer S-ßm durch die Wioklung 13 fließt, so wird ein magnetisches Feld erzeugt, das die Kontakte 28 zur Berührung bringt. Die Wioklung 13 hat «ine derartige innere Impedanz, daß der die Kontakte betätigende Sohwel-

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das lenvertstrom dann erreicht wird, wenn"durch die Photozelle 15

erzeugte Auegangepotential die ruhende, für den Akkumulator erwünschte Spannung übersteigt.

Die Wirkungsweise der Schaltung gemäß der Flg. 2 1st wie folgt:

Es wird angenommen, daß die in der Zeichnung dargestellte Polarität für die Elemente 15 und 20 vorliegt und daß ein ausreichen·- ~~~" des Licht einfallt. Hierdurch erzeugt der Wandler 15 ein Auegangepotential, das die Hennspannung übersteigt und ausreicht, um | den Akkumulator 20 zu laden. Damit erzeugt der Wandler 15 in der Wicklung 13 des Reedschalters einen Strom von rechts nach links, der von einer solchen Größe 1st, daß die Eontakte 28 geschlossen weiden. Nunmehr fließt ein Ladestrom, dessen Höhe durch den Spannungsuntersohied des aktivierten Wandlers 15 und des Akkumulators 20 bestimmt wird, in Aufwärtcri^htung ■ in den Akkumulator 20. Die Last 25 wird ständig mit den gewünschten Akkumulatorpotential während des Ladevorgange erregt.

Der vorerwähnte Ladevorgang dauert so lang·, als das auf den Wandler 15 einfallende Licht eine minimale Höhe übersteigt, bei der die Kontakte 28 geschlossen bleiben. Wenn das Lioht unter den erforderlichen Sohwellwert fällt, so öffnen sich die Kontakte 28. Wenn die Kontakte 28 offen sind, hat die Batterielade-BChaltung eine unendliche Impedanz in Bezug auf den Akkumulator 20, so daß keine Energie von der Batterie abgezogen wird. Wenn die AkkumulatorladeeohaltuBg in ihrem nicht ladenden, unwirk-

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aamen Zustand ist, so 5.st 25 die einsige Last der Batterie 20.

Die Anordnung gemäß Pig. 2 ladet also selektiv den Akkumulator 20, während zugleich ©in Abfließen von Energie aus der Energiequelle, nämlich dem Akkumulator- 20, verhindert wird, wenn der Mchteinfall für eine Ladung nicht ausreicht.

Die Torstehende Anordnung seigt die Anwendung der Erfindung auf eine bestimmte Ausführungsforsi, ohne diese jedoch hierauf zu beschränken. Beispielswelse könnte auch ein Widerstand in Reihe mit der Wicklung 13 geschaltet sein, um den für den Reed schalten maßgebenden Arbeitsscheu entert für die Sonnenzelle 15 su steuern.

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Claims (6)

A 35 955 h - 9 - 18.8.1967 Patentansprüche

1.)Elektrischer Zeltmesser mit einem Gehäuse, in dem oder an dem ein aufladbarer Akkumulator angeordnet ist, an den eine den Antrieb von Zeltanzeigern bildende Last angeschlossen 1st und der über ein Stromtor durch einen über eine äußere Energiequelle betriebenen Wandler aufladbar ist» dadurch gekennzeichnet, daß das Stromtor (10) v/ahlweise in " einen ersten Zustand mit einer niedrigen Impedanz bzw. in einen zweiten Zustand mit einer im wesentlichen unendlichen Impedanz durch eine Steuervorrichtung (13) umschaltbar ist, die das Stromtor (10) erst dann vom zweiten in den ersten Zustand umschaltet, wenn das Auegangspotential des Wandlers (15) gleich dem Potential des Akkumulators ist.

2· Elektrischer Zeitmesser nach Anepruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler eine Sonnen- oder Photozelle (15) ist.

3« Elektrischer Zeitmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmesser eine Armbanduhr (1) ist und die Sonnen- oder Photozelle (15) einen Teil des Zifferblattes (5) oder das ganze Zifferblatt (5) der Uhr (1) bildet.

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4. Elektrischer Zeitmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stromtor ein Röhren- oder Reedschalter (10) ist, der über eine die Steuervorrichtung hütende Wicklung (13) steuerbar ist, die parallel zum Wandler (15) angeschlossen ist.

5. Elektrischer Zeitmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Röhrenp oder Reedschalter (10) ein Widerstand (19) Hegt.

6. Elektrischer Zeltmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (25) eine elektronische Schaltung mit zwei komplementären Transistoren aufweist.

7· Elektrischer Zeitmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitanzeiger eine Mehrzahl von drehbaren Zeigern (11) hat.

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