DE1801444B1 - Elektronische Schaltung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung amplitude ist keine Stabilisierungswirkung vorzum Antrieb eines mechanischen Schwingsystems und handen.

zur Stabilisierung der Amplitude dieses Schwing- Weiterhin ist eine Schaltung bekannt, die zum An-

systems mit einem Arbeitstransistor, in dessen Emit- trieb eines ständig umlaufenden Motors dient, wobei ter-KoHektorkreis eine Arbeitsspule und in dessen 5 die Arbeitsspule des Motors im Emitter-Kollektor-Basis-Emitterkreis eine Steuerspule liegt, wobei der kreis und die Steuerspule im Basis-Emitterkreis eines Arbeitspunkt des Arbeitstransistors bestimmt ist durch Transistors geschaltet ist. Dieser Motor treibt über einen Spannungsteiler mit einem Abgriff für die Basis ein Getriebe eine Unruh an. Um die Amplitude der des Arbeitstransistors. Unruh konstant zu halten, wird durch die Unruh in

Bei bekannten Schaltungen dieser Art ist in einem 10 einer zweiten Steuerspule eine Spannung induziert, Zweig des Spannungsteilers ein temperaturabhängiger die einen zweiten Transistor ansteuert, wobei ein Kon-Widerstand angeordnet, dessen Aufgabe darin be- densator geladen wird. Die Kondensatorladung ist steht, den Temperaturgang des Transistors, durch der Steuerspannung in der Steuerspule des Motors eine entsprechende Verschiebung des Arbeitspunktes entgegengerichtet, so daß bei steigender Unruhamplides Transistors zu kompensieren. Eine Stabilisierung 15 tude die Antriebsimpulse für den Motor verringert der Amplitude des Schwingsystems bei einer Ände- werden (schweizerischeAuslegeschrift 5512/62). Diese rung der Batteriespannung oder bei äußeren mechani- Schaltung ist jedoch nur für den Uhrentyp mit einer sehen Einflüssen auf das Schwingsystem ist jedoch mechanisch angetriebenen Unruh geeignet, hierbei nicht möglich. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die

Es sind Schaltungen bekannt, bei denen die Ampli- ao Amplitude eines mechanischen Schwingsystems wirktude des mechanischen Schwingsystems bei Span- sam zu stabilisieren, so daß Schwankungen in der nungsänderung konstant gehalten wird. Hierbei wird Batteriespannung und äußere mechanische Einflüsse ein Arbeitstransistor verwendet, in dessen Basis- auf das Schwingsystem die Amplitude dieses Schwing-Emitterkreis eine Steuerspule und in dessen Emitter- systems nicht beeinflussen. Hierbei sollen die Nach-Kollektorkreis eine Arbeitsspule angeordnet ist. Mit 25 teile der vorgenannten Schaltungsarten vermieden der Basis des Transistors ist weiterhin ein Belag eines werden.

Kondensators verbunden, der über einen elektroni- Bei einer elektronischen Schaltung der eingangs

sehen Schalter dann entladen wird, wenn der Arbeits- genannten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch transistor infolge einer Induktionsspannung in der erreicht, daß in einem Zweig des Spannungsteilers Steuerspule öffnet. Die Ladung des Kondensators, die 30 die Emitter-Kollektorstrecke eines zweiten Transistors dann an der Basis des Arbeitstransistors wirksam angeordnet ist, in dessenBasis-Emitterkreis die Steuerwird, ist entgegengesetzt gerichtet der Induktionsspan- spule liegt.

nung in der Steuerspüle. Da der Kondensator bei ge- Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schal-

schlossenem elektronischen Schalter über einen Wider- tung wird an Hand der Fig. 1 bis 10 erläutert. Es stand von der Batterie aufgeladen wird, ist seine La- 35 zeigt

dung proportional der Batteriespannung. Auf diese Fig. 1 eine erste Schaltungsart,

Weise wirkt an der Basis des Transistors eineDiffe- Fig. 2 eine Abwandlung der Schaltung nach

renzspannung, die bei abnehmender Batteriespannung Fig. 1,

größer wird, so daß die Stärke der Antriebsimpulse F i g. 3 eine weitere Schaltungsart, welche auch für

durch die Arbeitsspule konstant bleibt (deutsche Aus- 40 den Selbstanlauf geeignet ist, legeschrift 1194 455). Fig. 4 eine Abwandlung der Schaltung nach

Nachteilig ist jedoch, daß durch diese Schaltung Fig. 3,

Amplitudenänderungen des mechanischen Schwing- Fig. 5 eine dritte Schaltungsart,

systems infolge mechanischer Einflüsse nicht ausge- Fig. 6 eine Schaltungsvariante der Schaltung nach

regelt werden. Sinkt beispielsweise infolge eines er- 45 Fig. 5,

höhten Abtriebsmomentes die Amplitude des Schwing- F i g. 7 eine weitere Schaltungsvariante nach F i g. 5,

Systems ab, wirkt sich dies nicht in einer Erhöhung welche ebenfalls für den Selbstanlauf geeignet ist, der Stärke der Antriebsimpulse aus. Fig. 8 ein Diagramm, welches die Unabhängigkeit

Bei einer weiteren Schaltungsart ist parallel zur der Amplitude von der Spannung bei verschiedenen Steuerspule die Emitter-Kollektorstrecke eines zwei- 50 Abtriebsmomenten wiedergibt, ₍

ten Transistors geschaltet, in dessen Basis-Emitter- Fig. 9 eine Schaltung nach Fig. 3, jedoch mit

kreis eine zweite Steuerspule geschaltet ist, die zusam- Komplementärtransistoren,

men mit der ersten Steuerspule induktiv beaufschlagt Fig. 10 eine Schaltung entsprechend der Fig. 1

wird. Bei wachsender Amplitude wird der zweite mit Komplementärtransistoren. Transistor mehr und mehr ausgesteuert, so daß er mit 55 In F i g. 1 ist der Arbeitstransistor mit 1 bezeichnet, seiner Emitter-Kollektorstrecke als Kurzschluß für in dessen Emitter-Kollektorkreis die Arbeftsspule 3 die in der Steuerspule induzierte Steuerspannung angeordnet ist. Im Basis-Emitterkreis dieses Tranwirkt. Mit wachsender Amplitude wird also die am sistors 1 befindet sich die Steuerspule 4. Die Basis des Arbeitstransistor wirksame Steuerspannung verringert. Transistors 1 liegt am Abgriff eines Spannungsteilers, Von Nachteil ist hierbei jedoch der zusätzliche Auf- 6° welcher durch den Widerstand 5 und die Emitterwand einer zweiten Steuerspule (deutsche Auslege- Kollektor-Strecke des Transistors 2 gebildet wird, schrift 1 209 961). Wird in der Spule 4 eine Spannung induziert, bewirkt

An Stelle des zweiten Transistors kann eine Diode dieselnduktionsspanmmg, daß die Emitter-Kollektorparallel zur Steuerspule geschaltet werden (deutsche strecke des Transistors 1 leitend wird. Gleichzeitig Auslegeschrift 1 209 961). Hierdurch wird jedoch 65 bewirkt jedoch diese Induktionsspannung eine Verlediglich bewirkt, daß die Amplitude des mecha- ringerung des Widerstandes der Emitter-Kollektornischen Schwingsystems eine obere Grenzamplitude strecke des Transistors 2, sobald an der Basis dieses nicht überschreitet. Unterhalb dieser oberen Grenz- Transistors 2 die Schwellspannung überschritten wird.

Der Widerstand der Basis-Emitterstrecke des Transistors 2 ist somit abhängig von der Größe der in der Steuerspule 4 induzierten Spannung. Diese induzierte Spannung ist wiederum abhängig von der Größe der Amplitude des mechanischen Schwingsystems. Wie aus F i g. 1 deutlich ersichtlich ist, bewirkt eine Veränderung des Widerstandes der Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 2 eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Transistors 1. Eine Verschiebung dieses Arbeitspunktes infolge einer größeren Schwingeramplitude bewirkt jedoch gleichzeitig, daß die Induktionsimpulse der Spule 4 eine geringere Aussteuerung des Transistors 1 ergeben. Hierdurch wird die Amplitude des mechanischen Schwingsystems auf einem bestimmten Wert gehalten. Die Basis des Transistors^ ist durch eine Spannungsteilerschaltung, welche aus den Widerständen 5, 6,7 und dem Widerstand der Spule 4 besteht, auf ein bestimmtes Potential vorgespannt. Diese Vorspannung der Basis des Transistors 2 bewirkt eine zusätzliche Spannungsstabilisierung und beeinflußt somit die Regelcharakteristik.

Die Fig. 2 zeigt eine Schaltungsvariante nach Fig. 1, bei welcher vor die Basis des Transistors2 ein Vorwiderstand 8 geschaltet ist.

Eine weitere Schaltungsart ist in Fig. 3 gezeigt. Bei dieser Schaltung ist die Basis des Transistors 1 über einen Kondensator 9 mit der Basis des Transistors 2 verbunden. Der Wert dieses Kondensators 9 ist unkritisch. Wählt man die Kapazität dieses Kondensators 9 jedoch entsprechend, ist es möglich, einen Selbstanlauf des mechanischen Schwingsystems zu erzielen, da bei stillstehendem Schwingsystem der Kondensator 9 über den Widerstands aufgeladen wird. Diese Aufladung des Kondensators 9 bewirkt ein Öffnen des Transistors 1, sobald die Spannung am Kondensator 9 die Eingangsschwellspannung des Transistors 1 erreicht hat.

Die Fig. 4 zeigt eine Schaltung entsprechend der Fig. 3, jedoch mit dem Unterschied, daß die Basis des Regeltransistors 2 über einen Vorwiderstand 10 auf ein bestimmtes Potential vorgespannt wird. Wie schon vorstehend erwähnt, läßt sich mit dieser Vorspannung die Regelcharakteristik beeinflussen. Der Widerstand der Kollektor-Emitterstrecke des Regeltransistors 2 verläuft proportional mit der in der Steuerspule 4 induzierten Spannung und der an der Basis des Transistors 2 liegenden Vorspannung.

Eine weitere Schaltungsart ist in Fig. 5 gezeigt. An Stelle des Kondensators 9 nach F i g. 3 wird ein Kondensator 11 verwendet, der vor der Basis des Transistors 2 liegt. Will man die Basis des Transistors 2 vorspannen, verwendet man einen Spannungsteiler aus den Widerständen 12 und 13 gemäß Fig. 6. Ein Selbstanlauf ist möglich durch die Verwendung eines Kondensators 14, der in Serie geschaltet ist mit dem Widerstand 5 und der Steuerspule 4. Die Wirkung dieses Kondensators 14 ist die gleiche wie diejenige des Kondensators 9 nach Fig. 3.

Selbstverständlich ist dieser Kondensator 14 auch einsetzbar in eine Schaltung nach Fig. 1 und 2, so daß auch mit diesen Schaltungsarten ein Selbstanlauf des mechanischen Schwingsystems erreicht werden kann.

Bei den seither gezeigten Schaltungsarten werden jeweils zwei gleichartige Transistoren verwendet. Da die Spule 4 sowohl im Basis-Emitterkreis des Transistors 1 als auch im Basis-Emitterkreis des Transistors^ liegen soll, liegt die Spule 4 stets zwischen der Basis des Transistors 2 und der einen Speiseleitung. Die gleichen Schaltungen sind jedoch auch möglich bei Verwendung von Komplementärtransistoren, wie dies die Fig. 9 und 10 zeigen. Hierbei entspricht die Fig. 9 derjenigen der Fig. 3 und die F i g. 10 derjenigen der F i g. 1. Bei Verwendung eines Komplementärtransistors 2' liegt die Steuerspule 4 stets zwischen der Basis des Transistors 2' und der

ίο Basis des Transistors 1. Entsprechendes gilt natürlich auch für den Fall, bei dem die Schaltungen nach Fig. 2, 4, 5, 6 und 7 mit Komplementärtransistoren aufgebaut sind.

F i g. 8 zeigt das Verhalten der Schwingungsamplitude bei veränderlicher Spannung und veränderlichen Abtriebsmomenten des mechanischen Schwingsystems. In einem praktischen Beispiel zeigt es sich bei einer Schaltung für eine Autouhr eine Konstanz der Amplitude zwischen 6 und 20 Volt. Wird die Sekundenwelle mit einem Moment von 100 pmm abgebremst, war ein Amplitudenabfall von nur 3 % gegenüber der Schwingungsamplitude bei einer nicht abgebremsten Sekundenwelle zu verzeichnen.

Die Schaltung ist also sowohl bei Änderungen der Spannung als auch bei Änderungen im Antriebsmoment sehr wirksam. Von weiterem Vorteil ist die einstellbare Regelcharakteristik durch entsprechende Wahl des Arbeitspunktes des Transistors 2. Mit der Regelschaltung läßt sich weiterhin ein guter Selbstanlauf des mechanischen Schwingsystems erreichen. Wesentlich für das gute Regelverhalten ist der Umstand, daß der Augenblickswert der Schwingungsamplitude und der Spannung ein Regelsignal ergeben, welches unmittelbar und ohne Zeitverzögerung mit dem Steuersignal für den Arbeitstransistor auftritt.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltung zum Antrieb eines mechanischen Schwingsystems und zur Stabilisierung der Amplitude dieses Schwingsystems mit einem Arbeitstransistor, in dessen Emitter-Kollektorkreis eine Arbeitsspule und in dessen Basis-Emitterkreis eine Steuerspule angeordnet ist, wobei der Arbeitspunkt des Arbeitstransistors bestimmt ist durch einen Spannungsteiler mit einem Abgriff für die Basis des Arbeitstransistors, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zweig des Spannungsteilers die Emitter-Kollektorstrecke eines zweiten Transistors (2) angeordnet ist, in dessen Basis-Emitterkreis die Steuerspule (4) liegt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektorstrecke des zweiten Transistors (2) parallel zur Basis-Emitterstrecke des Arbeitstransistors (1) liegt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (1,

2) gleichartig sind.

4. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (1, 2') Komplementärtransistoren sind.

5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Arbeitstransistors (1) und der einen Speiseleitung ein Spannungsteiler (4, 6 bzw. 4, 6, 7) mit einem Abgriff für die Basis des zweiten Transistors (2)

geschaltet ist, wobei in einem Zweig des Spannungsteilers die Steuerspule (4) liegt.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Basis des zweiten Transistors (2) ein Widerstand (8) liegt,

7. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Arbeitstränsistors (1) und der einen Speiseleitung eM Kondensator (9,9') und die Arbeitsspule (4) liegen und die Basis des zweiten Transistors (2) zwischen dem Kondensator (9,9') und der Spule (4) angeschlossen ist.

8. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch

gekennzeichnet, daß vor der Basis des zweiten Transistors (2) ein Kondensator (11) liegt.

9. Schaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des zweiten Transistors (2) am Abgriff eines Spannungsteilers (4, 10 bzw. 12,13) liegt.

10. Schaltung nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (5) des Spannungsteilers für die Basis des Arbeitstransistors (1) in Serie mit einem Kondensator (14) geschaltet ist, der zusammen mit der Steuerspule (4) im Basis-Emitterkreis des Arbeitstransistors (1) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen