DE1803094U - Elektrische drehschwingeruhr. - Google Patents

Description

• ElektrischeDrehsehwingeruhr Die Neuerung betrifft eine elektrische Drehschwingeruhr mit kontaktlosem, elektrischen Antrieb des Drehschwingers aus einer Gleichstromquelle, insbesondere periodische Signale

  ty den Antrieb von Nebenuhren liefernde Hauptuhr, bei wel-

  eher mit dem Drehsehwinger ein Permanentmagnet und ein einen

  Luftspalt bildender magnetisoher RUokoohlusn verbunden ist,

  wobei das in dem Luft. palt vorhandene Magnetfeld eine steu-

  erspulebeeintlusst, deren Spannung die In der Antrlebzspu-

  leflieasenden 3tromimpuls$ steuert. Bs sind bereits ver-

  achiedene derartige elektrische Uhren vorgeschlagen worden,

  bei denen der Drehsohwinger ein selbstgesteuertes Zeittor-

  mal darstellt, von dem elektrische Impulse zur Steuerung einer Nebenuhr oder eines elektromagnetischen Schrittschaltwerken erzeugt werden. Die Neuerung bezweckt die Schaffung einer einfachen elektrisehen Uhr mit selbstgesteuertem Drehschwinger als Zeitnormal, bei der der Drehschwinger mit einem elektromagnetischen Schritt-

  sohaltwerk in einem g$a$ineamen Magnetsystem vereinigt ist. Die

  Neuerung ist dadurch gekennzeichnete dasa der Drehsohwinger aue

  magnetisierbarem Werkstoff besteht und zwei zur Totlage symme-

  tri. oh anseordnete radiale Vorsprunge aufweist und das die

  ausserhalb des Drehaehwingers angeordnete Antriebsspule einen

  Magnetkern und M&gnetoehe autweist die im Bereich der Totla-

  ge des Dr@hschwingers einen Luftspalt bilden, in die die Vorsprünge zeitweise hineinaohwingen. Vorzugsweise bilden die Magnetjoche zusätzlich zwei Pole als Ständer tür einen das Zeigersystem antreibenden Synchronmotor, zwischen denen ein eine Vormagnetisierung bewirkender Permanentmagnet angeordnet ist, der die Umsetzung der in der Antriebsspule fliessenden Gleichstromimpulse in einen magnetischen Wechselfluß be@wirkt.
• Die über elektronische Schaltmittel gespeiste Antriebsspule kann mit weiteren elektronischen Schaltmitteln verbunden sein, die Impulse zur Steuerung weiterer Xebenuhren liefern.

  In der Zeichnung ist ein Ausführungatbeiapiel der Neuerung &n"

  hand der Figuren 1 b be elzent

  Die g. 1 und 2 zeigen eine 9hr SM* die sowohl als una. b*'

  gängige Ninzeluhr als auch als Hauptuhr verwendet werden

  kann. Sie weist folgende Besonderheiten auft Der Drehsehwin-

  ger besteht aus einer ausgestanzten und abgegliohenen Scheibe

  40 aus sehr weichem lisen. deren Form in Pig. 1 darg$stellt

  ist.Ihr ist ein kleiner N$benuhrsynchrünmotor MS zugeordnet,

  dessen Rotor RO ich unter dem Einfluß von Stromimpulsen nur

  einer Richtung dreht.

  Dieser Motor MB enthalt im wesentlichen exzentrische PolstUk-

  ke Pl und Pes die durch einen teatztehenden Permanentmagne-

  ten 44 magnetisiert sind, wxhrend er selbst durch eine den

  Kern 45 umgebende Wicklung BE periodisch erregt wird. Der

  tentstehende Magnetetromkroin ist auseerdem mit zwei Armen

  46 und 47 verehen die eine magnetische Abzweigung zum Aus-

  üben von Antriebsimpulson auf den Drehochwinger 40 bilden.

  Zu diesem Zweck bilden die Baden der gekrUmmten Arme 46 und

  47 zwei dU=e PolatU*ke, die naoh unten vorspringen und in

  bestimmtem Abstand angeordnet sind. Diese Pdstucke sind in

  Richtung der Drehochwingaohne übereinander angeordnete wie

  die Zeichnung nach Fig. 1 zeigt.

  EineSpiralfder aue"Elinvar"48 die mit dem Drehschwinger

  40 fest verbunden lsts bewirkt eine konstant* Schwingunge-

  periode T die aweckNsaig so g$wählt wird., dasa eine sinus-

  törm1se Schwingung Ton gro8ser Amplitude erzielt wird# die

  als Grundlage für die Zeitmessung di$nt. Dise Periode T

  liegt beispielsweise zwischen 1 sek. und 1/5 SekUnde. Man

  wlhlt vorzugsweise den Wert T * 1/2 Sekunde.

  Um unter &Unstigen Bedingungen Antriebeimpulso auszuuben, fer-

  wendet man folgende Vorrichtungen !

  Der Drehaohwinger 40 ist an seinem Rande mit zwei Vorspruengen

  41 und 42 versehen, deren Mittellinien um ungefähr 600 (oder

  kleiner)zueinander versetzt eind. Diese VorsprUnge können

  frei zwischen den einen Luftwpalt bildenden Enden der Arme

  46 und 47 aehwingen wie die Schnittansicht Fig. 2 zeigt.

  In Fig. 1 Ist der Drohtichwinger In atatiseher Glolohgowiehte-

  stellung (Totpunkt) dargestellte die wirksamen Polenden des

  Stators befinden sieh in gleichen Abständen von den VorsprUn-

  gen 41 und 42 des Drehwchwingers 40.

  Aufeinem Arm dieses Xehschwingers zwischen den Vorsprangen

  istdaß Snde S eines kleinem sylindrisehen Magneten 49 einge"

  laseens dessen Krattlinion in seinem Innorn zur Achse 0 pa-

  rallel verlaufen. Der Drehaohwinger ist ausserdem mit einem

  radialen Arm 50 aus Eisen oder Stahl versehens der durch

  eine eima Stütze 51 gehalten wird Ca. Pig kde

  von 50 befindet sich in kleinem Abstand gegenüber dem Ende

  H den Magneten 49 ao dass] an einen engen Luttspa. lt erhlt

  in dem ! $ia shr atarkes Magnetteld mit parallel zur Achse

  0den Gangroglern verlautenden Krattlinion entsteht* Dieser

  beweglicheLuftzpalt bewegt sich frei über eine sehr flaehe

  Spule BO hinweg. Diese Spule enthält keinen Eisenkern, sie

  wird durch eine isolierende Stürze 53 gehalten (die nur in

  Fig. 1 dargestellt ist). Die Mittelachse der Spule BC fällt

  mit der Achse den Magneten 49 zusammen, wenn der Drohnahwin-

  ger durch den Totpunkt hindurohsohwingt. In diesem Augen-

  blickhat der von BC umtoste Magnettlues sein Maximum.

  DerDrehechwinger 40 nimmt, nachdem er sich in Richtung fl

  um den Winkel 2 VOM Totpunkt aus gedreht hat, die In Vig.

  3dargestellte Augenbliekzlage ein. Man erkennt in dieear

  yurd&ss von dem Kagnet 49 ausgehenden Kraftlinien von

  der linken Seite der Spule BC geschnitten, werden ; aueserdem

  setzt sich der Vorsprung 41 zwischen die Polenden der te-

  stern garne 46 und 47, während der Vorsprung 42 sich von die-

  aen Polenden entfernt. Die rasche Bewegung des Magneten 49

  an Spule BC vorbei bewirkt die Induktion einer elektromo-

  torischen Kraft in der Spule BC, deren Polarität sieh nach

  dem! Drehsinn dee angreglers richtet. Diese S lst Uber

  einetatiochen Transistor-Rolain Tr. 1 einen Strom 1 In

  der Wicklung BS aus. Die Energie wird von der Stromquelle

  0lgeliefert.

  Sobald die Spule BS von N Windungen von dem strom i durch-

  flossen wird ruft die magnetomotorisehe Kraft Ni zwei Wir-

  kundenhervort

  1. kehrt sie die magnetische Polarität der Polverzweigungen P1 und P2 um und bringt den Magnet RO um 1/2 Umdrehung in Richtung f in rasche Dr@hung;

  2. Sie erzeugt einen Hilfskrattfluss, der durch die Abzwel-

  suns 46-47 geleitet wird, so dass der vorsprung 41 durch die Polenden von 46 und 4 ? angezogen wird. In dieser Lage erhält der Gangregler einen Antriebsimpuls kurz nach jedem Durchtritt durch den Totpunkt. Der Wert der Impulse von der Richtung f1 wird durch Konstruktion so bestimmt, da eine relativ große Antriebßleiatung in Bezug auf die mechanischen Verluste zu erzielen, die vor allem aus Zapflager-Reibungen herrühren. Die Impulse werden

  erneuert, wenn der DreMchwinger, der 1m umgekehrten Sinne

  von f1 zurückkehrte die dem Drehwinkel â2 entsprechende Stellung einnimmt. In diesem Fall setzt sich der Vorsprung 42 zwischen die blende von 46 und 47, und die Spule 45 wird von neuem von der Energiequelle G gespeist. es ist ersichtlich, dass der Transistor Tr 1 zusammen mit der Induktionseinrichtung BC-49 eine Abgabe von Antriebsimpulsen ermöglicht, die derjenigen entspricht, welche man mittels der

  üblichenAnkerhomwerke erzielt. Wenn der sich in Richtung

  t'l bewegende Drehschwinger (siche @ig. 3) noch nicht den Totpunkt erreicht hat, bleibt der Transistor Tr 1 gesperrt, denn der in der Spule BC induzierte Stromweschsel erzeugt

  eine elektrische Sperrspannung (die.. macht die Basis b,

  positiv gegenüber dem Emitter-1).

  Dieelektromagnetiaohen Wirkungen hoben siah vollständig

  auf, wenn der Gangregler um einen Winkel von über 90 Grad vom Totpunkt entfernt ist. Die Erfahrung zeigt, dass die-M Tatsache eine Schwingungsbewegung von der Periode T ermöglicht, die trotz starker AmplitudenKnderungen sehr genau konstant bleibt. (Amplituden zwischen 180 Grad und 270 Grad). Für die zwischen 90° und 270° liegenden Winkelstel-

  lungen Bind alle forromagnetisahen Teile genugend weit ent-

  fernt so dass die magnetischen AnziehungskrXfte gering

  und praktisch ohne Wirkung auf den Drehschwinger 40 sind. Der remanente Magnetismus bleibt daher ohne störenden Einfluss auf die Periode T des Drehschwingers. Zwischen den Elektroden e1 und c1 tritt der Strom i kurz-

  zeitig zweimal pro Periode T auf. Nadh jeder Unterbrechung

  dießas Stromes wird die magnetische Polarität der exzen-

  tischen Polverzweigungen y< und Fg durch den festen Mag-

  neten 43 umgekehrt, so das* der runde Xagnet RO sieh um

  eine halbe Umdrehung bewegt. Wird eine Periode T 1/2

  Sekundeangenommen, betrlgt d1e mittlere Gesohwindigkeit

  des Rotor. RO zwei Umdrehungen pro Sekunde (oder 120 Um-

  drehungen pro Minute).

  Auf der Achs 0'des Rotors dreht sioh unter schwacher Rei-

  bung ein stabilisierendes Schwungrad 51. Bin mit der Achse

  test verbundenes Ritzel ermöglicht die Betätigung einen klei-

  nen Uhrwerkes mit 3 Zeigern mit konzentrischen Aohnen. (Die-

  ses Werk entspricht demjenigen von gewShnliehen Ob muren

  und ist in der Zeichnung nicht wiedergegeben).

• Die Erfahrung hat gezeigte dass das Werk die Herstellung von Borduhren von kleinem Durchmesser ermöglicht. In diesem Fall kann man, da die Zeiger sehr leicht sind, einen umlaufanden Magnet RO von sehr kleinem Volumen verwenden (Durch-

  messer unter 8 nun). Dieser Magnet, dessen Tr#Zheitsmoment

  sehr gering ist dreht sieh rasch unter dem Einfluss kurzer

  elektromagnetisoher Impulse, die von BE erzeugt werden. Das

  Schwungrad 51 trägt dazu bei, die Vorwärtsbewegungen um 1/2 Umdrehungen zu bewerkstelligen.
• Man Weine, dass die Elektromagnete mit umlaufendem Anker aus Weicheisen mit geringem Wirkungsgrad arbeiten und man

  kannte einen UbermSssigen Stromverbraueh erwarten daMit

  das Arbeiten des Gangreglers 40 zu gewährleisten ist. In Wirklichkeit wird dieser Nachteil in der Kombination nach Fig. 1 vermieden, da die Energieverluste sehr gering sind.
• Der Drehschwinger betätigt eigentlich nicht das Räderwerk und die Xlsrichtung Bo. 49 erfordert weniger Energie als ein Schalter mit beweglichen Kontakten. Man kann auch einen sehr leichten Drehschwinger 40 verwenden, der eine grosse Amplitude bei kleinen Impulsen annimmt.
• Die Energiequelle G1 kann aus einem Element, einem Akkumulator oder einer Batterie bestehen. Wenn die Spannung variabel ist, können die auf den Gangregler wirkenden Impulse leicht mit Hilfe der Eigenschaften des terromagnetischen Materials gesteuert werden, das den Kern 45 oder die Arme 46 und 47 bildet. Zu diesem Zweck kann man eine

  sehr weiche Niaen-Niokel-Legierung verwenden die sioh bei

  minimaler Speisespannung magnetisch sättigt. Die Erhöhung dieser Spannung bewirkt keine übermaßige Erhöhung der Impulse und der Inoahronismus des Gangreglers wird steht stört.
• Das Uhrwerk nach Fig. 1 - 2 kann mit sehr kleinen Dimensionen zu geringem Qestehungspreis hergestellt werden. Es

  wird leicht durch die einfache Zuschaltung eines Balblei-

  terrelais in eine Hauptuhr verwandelte das die OaNggnauig-

  keif nicht stört.

  In den Aussangestromkrein den Transistors Tr 1 wird der

  Transistor Tr2 geschaltet, wie das Schema nach Fig. 2 zeigt, Ger

  zweimal pro Periode T des Gangreglers kurzzeitig leitend wird.

  Da die Kurzsohlußzeiten sehr kurz sind, ist der Transistor tris

  als periodischer Zeitseberachalter wenig brauchbar. Es ist

  hierfür ein elektronisches Relais E. Jt vorgesehen. Mit einem

  solchen Relais kann man symmetrisohe Reohteck-Impulse erzie-

  h

  leu Durch zwei um T/2 pasenversohobene intermittierende Im-

  pulse kann man Nebenuhren betätigen.
• Diese Art der Zeitangabe ist auch mit der sehr vereinfachten Anlage durchführbare wie sie in den Fig. 3 dargestellt ist.
• In diesem Fall wird die Zeitangabe mittels doppelt polarisierter Nebenuhren erzielt, die dem in Fig. 1 oben dargestellten Synchronmotor entsprechen (Motor, der mit Gleichstromstössen arbeitet). Aufgrund der Tatssache, dass die Stromimpulse mittels des Selais EJ' relativ lang werden, kann man den Durchmesser des Drehmagneten RO vergrössern, um die Nutzleistung zu erhöhen.
• Die Erfahrung hat beispielsweise gezeigt, das mit einem

  modernen Magneten Ro von ungetghr 1 um Durohmeseer die Zei-

  ger eine. Zifferblatt.. von 60 um Durchmesser leicht betätigt

  werdenkennen.

  Zahlreiche Nebenuhren dieser Art kanen mitriß einer Zwei-

  drahtleitung 53 parallel geschaltet worden. Wenn die Periode

  T0, 5 Sek. betragt, betragt die mittlere Geschwindigkeit

  des Rotors Rto 120 adrehungn/Kinute.

  Um die rasche Zeiteinatellung einer Uhrenanlage der besohrie-

  benen Art zu erreiohen, kann man einen Hilfsimpulsgeber EtM.

  mit poriodisehen Impulsen und einen zweipoligen ehselsch&l-

  tor 54 benutzen. Da der Impulsgeber Impulse von der Frequenz

  T/n abgibt, ist es möglich » die Nebenuhren mit im Verhlltnia

  nbeschleunigter Drehzahl umlauten zu lassen*

  Ohne vom Ween der Neuerung abzuweichen kann man verschie-

  dene Änderungen an den in den Zeichnungen d&rge'stllten GpR-

  ten und Einrichtungen vornehmen, insbesondere sind die nach-

  stehend kurz beschriebenen AustUhrungsvariaten vorgesehent

  a)Da. s Uhrwerk nach Fig. 1 kann ait einem selbsteteuernden

  Drehsohwinger ausgerüstet werden der von dem Synchronmotor

  MS vollkommen getrennt ists Hierzu genugt es, die Arme 46

  und 47 wegzulassen und die Antriebeimpulso auf einer beson-

  dere Wicklung BS u geben die in der ähe des Magneten 49

  angeordnet ist. Diese Wicklung BEt kann in Reihe mit BE im

  Ausgang. stromkreis des Transistors Tr I angeordnet werden.

  b) Um das VorrUoken des Rotors RO von MS (Fig. l) mittels

  sehr kurzer Impulse zu erleiehtern, kann man die Dauer der

  StromdurohtlUse in BE erhBhen, indem man dieser Wicklung

  einen induktanztreien oder kapazitiven Widerstand schaltet.

  Man kann auch um den Kern 45 von BE herum ein Rohr oder einen

  Reinkupterring anordnen.

  c) Anstelle des Drehachwingers 40 kann man ein anderes bekann-

  tes Organ mit Iaoohron-Wech.. lbewegung verwenden (Schwerkraft-

  pendels Torsionspendelt elektromechanischer Vibrator, elektri-

  scher Induktanz-Oszillator in Zuordnung zu einem ftnegativenft

  Widerstandusw.)

  d) Der Transistor Tr. 2 und das Relais J. l kdmen dureh Se

  de bekannte Vorrichtung ersetzt werden, die periodische Impul-

  se von ausreichender Leistung abgeben können (Anordnungen wie

  sie oft in Reohenmaschinen verwendet werden und als-Trigger"

  "Plip-flop"bezeichnet werdenjt Multivibratoren die durch die

  In BO induzierte » « synehronisiert werden, Prequentunternot-

  zungßvorriohtungan die Impuls* von der Frequenz tin mittel.

  kurzer Ströme von der Frequenz f l/T usw. erzeugen).

  e) Das Relais 1. 3. kann Elektronenr8hren enthalten. Falls

  eine Wecheeletromquelle Gp srendet wlrd ? kam man hrstt-

  kerverwenden.

  t) Man kann dem In Pig. 1 dargestellten Drohnchwinger bekann-

  tel mit periodischen Signalen arbeitende Synchronieiervor-

  riehtungen zuschalten (gew! nlieh harmonisohe umterbarmo-

  niaehe Synchronixation).

  g) Das Uhrwerk nach 1 kam mit Zeiteinstellvorrichtungen versehen werden, die auf Zeitsignale mit grossem Abstand ansprechen (bekannte Anordnungen, die auf den Takt der gangregler wirken oder direkt die Zeigerverstellungen korrigieren).

  h) Die Motoren n und BK knnen mehrpolige Magnet. enthalten.

Claims (1)

1. S c h u t z a n s p r ü c h e 1.Elektrische Drehschwingeruhr mit kontaktlosem elektrisohem Antrieb den Drehsohwingers aus einer Gleichstromquelle, insbe- sondere periodische Signale für den Antrieb von Xebenuhren lie- fernde Hauptuhr, bei welcher mit dem Drehschwinger ein Permanentmagnet und ein einen Luftspalt bildender magnetischer Rückschluss verbunden ist, wobei das in dem Luftspalt vorhandene Magnetfeld eine Steuerapule beeinflusst, deren Spannung die in der Antriebaspult flieasenden Stromimpulse steuerte dadurch gekonnzelohnet, dann der Dreheohwinger aus maignetisierbarem Werkstoff besteht und zwei zur Totlage symmetrisch angeordne- te radiale VorsprUnge aufweist und dass die ausserhalb des Drehschwingers angeordnete Antriebsspule einen Magnetkern und Magnetjoche aufweist, die im Bereich der Totlage des Drehschwingers einen Luftspalt bilden, in die die Vorsprünge zeitweise hineinsehwingen. 2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiohnet, dass der Dreh- schwinger einen in Richtung der Drehschwingeraehse tabfrmis ausgebildeten Permanentmagneten trKgt und die krelafSrmig aus- gebildete Steuerspule in einer zum Drehstchwinger parallelen Ebene liegend angeordnet Ist. 3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mag- netjoche aultzlioh zwei Pole als Stande tUr einen das Zeiger- system antreibenden Synchronmotor bilden, zwischen denen ein eine Vormagnetisierung bewirkender Permanentmagnet angeordnet ist, der die Umsetzung der in der Antriebespule fliessenden Oleiehstromimpulse in einen magnetischen Wechselfluss bewirkt.

   4. Uhr nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die über elektronische Schaltmittel gespeiste Antriebsspule mit weiteren elektronischen Schaltmitteln verbunden ist, die Impulse zur Steuerung von Nebenuhren liefern.