DE1946506A1 - Elektronisch angetriebene Uhr - Google Patents
Elektronisch angetriebene UhrInfo
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Description
Patentanwalt
Dipl.-Ing. Walter Jadcisdi
uipi.-ing. Werner <iaau»ui - α β
7 Stuttgart N, MenztlatraSe 40 /\ jl jij
12, Sep. 1969
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronisch angetriebene Uhr mit einem Magnetsystem und einem damit zusammen»
arbeitenden Spulensystem, dessen Spulen im Eingangs- und Aus»
gangskreis einer mit dem Gangordner in Wirkverbindung stehenden
Transistorschaltung liegenο
Die meisten bekannten Uhren dieser Art arbeiten mit einem einfachen Permanentmagnet oder mit einem asiatischen Magnet»
system, welches Über eine Erregungs- und eine Antriebsspule
hinwegschwingtο Mittels einer solchen Anordnung können nur ver*
hältnismäBSig geringe Erregungsspnnnungen erzielt werden, so
dass Siliziumtransistoren, die bekanntlich schon eine Schwellen» spannung von Über 0,7 V aufweisen, in diesen bekannten öchaltungs=
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anordnungen nicht ohne weiteres verwendet werden können. Es hat
zwar nicht an Versuchen gefehlt» durch besondere Masnnahmen die
Erregungsspannungen zu erhöhen; aber diese Maasnahmen führten auch zu einer Erhöhung der Stromaufnahme» so dass dann wiederum
die Wirtschaftlichkeit solcher elektronischer Antriebe beim Einbau in Uhren mit Batteriebetrieb - insbesondere Kleinuhren -in Frage gestellt wurde.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
eine, elektronisch angetriebene Uhr zu echaffen, in deren Schal*
tungsanordnung eine so hohe Erregungsspannung auftritt, dass
ohne weiteres Siliziumtransietoren verwendet werden können, ohne dass jedoch die Stromaufnahme höher wird; ausserdem soll der
elektronische Antrieb dieser Uhr mit denkbar einfachen Mitteln gegenüber Spannungs- und Temperaturschwankungen stabilisierbar
sein.
Diese Aufgabe wird an einer Uhr der eingangs genannten Art durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:
a) das Spulensyatem umfasst drei, in Schwingungsrichtung
nebeneinander angeordnete Spulen, von denen die mittlere die im Ausgangskreis der Transistorschnltung
liegende Antriebsspule darstellt, während die symme=
trisch zu ihr angeordneten äueaeren Spulen hinters
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einandergesehaltet sind und als Erregerspulen im
Eingangskreis der Transistorschaltung liefen,
b) das Magnetsystem umfasst wenigstens drei, in gleicher
Weise wie die Spulen angeordnete Permanentmagnete, die in Richtung der Spulenachsen, jedoch mit abwech=
selnder l'olarität magnetisiert sind,
c) die Spulen und die Magnete weisen solche Dimensionen und eine solche gegenseitige Lage zueinander auf,
dass in der Nullage des Gangordnere die Magnetachsen
mit den Spulenachsen zusammenfallen, und dass bei der
durch die Schwingung des Gangordners bewirkten Relativ= bewegung zwischen dem Spulensystem und dem Magnet**
system jeder aus einer Spule austretende und gleich» zeitig in die benachbarte Spule eintretende Magnet
einen iürregungsimpule erzeugt und zugleich einen
AntriebBimpule empfängt«
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise er=
läutert, und awar zeigen:
Fig, 1 die Stirnansicht des als Unruh ausgebildeten Gangordners eines AusfUhrungebeispielee der
erfindungsgemässen Uhr»
Fig«, 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1 und
Figo 3 das Schaltbild zu den Figuren 1 und 2„
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte, als Unruh ausge=
bildete Gangordner umfasst eine Unruhwelle 1, mit der im Ab» stand voneinander zwei, aus dünnem Eisenblech bestehende Schei=
ben 2a, 2b drehsteif verbunden sind. Damit die Scheiben 2a, 2b
trotz der geringen Materialstärke genügend steif sind, sind sie napfförmig gepresst» Auf den einander gegenüberliegenden Seiten
der Scheiben 2a, 2b, sind drei Hagnetpaare 3a/3b, 4a/4b, 5a/5b befestigt, die in Richtung der Uhruhwelle 1 magnetisiert sind,
jedoch so, dass der magnetische Fluss abwechselnd in entgegen= gesetzter Richtung verläuft. Dadurch, dass die Scheiben 2a, 2b
aus Eisenblech (oder einem anderen ferromagnetischen Material)
bestehen, und die ebenfalls aus ferromagnetische!!! Material be=
stehende Unruhwelle 1 den magnetischen Rückschluss bewirkt, handelt es sich bei den drei Magnetpaaren 3&/3b, 4a/4b, 5a/5b
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um ein astatisches Magnetsystem. Dieses wirkt mit einem im Luft*
spalt stationär angeordneten Spulensystem zusammen, das die Spulen 6, 7, 8 umfasst« Die Spulenachsen verlaufen in der in
den Figuren 1 und 2 dargestellten Nullage des Gangordners in den Achsrichtungen der Magnetpaare 3a/3b, 4a/4b, 5a/5b. Die
Spulen 6 und 8 stellen Erregerspulen dar» während die Spule 7 als AntriebsBpule dient. Die Antriebsspule 7 mit dem ihr zu=
geordneten Magnetpaar 4a/4b liegt in der Nullachse und eyrame=
trisch dazu liegen die Erregerspulen 6 und 8 mit den ihnen zu=
geordneten Magnetpaaren 3a/3b bzw» 5a/5b. Gemäss der Erfindung
weisen die Spulen 6, 7, 8 und die ihnen zugeordneten Magnet»
paare 3&/3b bzw0 4a/4b bzw. 5a/5b solche Dimensionen und eine
solche gegenseitige Lage zueinander auf, dass bei der durch die Schwingung des Gangordners bewirkten Relativbewegung zwischen
dem Spulensystem und dem Magnetsystem jeder aus einer Spule austretende und gleichzeitig in die benachbarte Spule eintre=
tende Magnet einen £rregungsimpuls erzeugt und zugleich einen
Antriebsimpuls empfängt. Wenn beispielsweise die Unruh in Rieh= tung des Pfeiles χ schwingt und dadurch das aus der Spule 6
austretende Magnetpaar 3a/3b einen Erregungsimpuls erzeugt, erfährt das Magnetpaar 4a/4b beim Austritt aus der Spule 7
einen abstossenden Antriebsimpuls; da es jedoch gleichzeitig
in die Spule 6 eintritt, erzeugt es in dieser - wegen der
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gegenüber dem Magnetpaar 3a/3b umgekehrten magnetischen Pluss=
richtung ~ zugleich einen Erregungeimpuleo Auf diese Weise unter=
stützen sich in jeder Schwingungsrichtung die Magnete in der Erregung und im Antriebe Die Spiralfeder ih- ist bestrebt, nach
dem Ausschwingen der Unruh in einer Richtung die Unruh im die Nullage zurückzudrehen.
Wie man aus dem in Figo 3 dargestellten Schaltbild ersehen
kann, sind die im Eingangskreis des Transistors 9 liegenden ErregerspuXen 6, 8 hintereinandergeschaltet; in Serie zu ihnen
ist die im Ausgangekreis des Transistors 9 liegende Antriebs= spule 7 geschaltet. Zur vollen Stabilisierung gegen Einflüsse
von Spannungs- und Temperaturänderungen sind sämtliche Spulen durch zwei Dioden 10a, 10b überbrückt; dadurch sind Arbeite=
spannung undjEr reger spannung unabhängig von der Temperatur und
von der Speisespannung der Batterie 11 ein für allemal fest== gelegt, weil beide Charakteristiken gegeneinander laufen.
Ein Kondensator 12 und ein Widerstand 13 bewirken den Selbst« anlauf der Uhrο
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird eine ausser=
ordentlich zeitgenaue und wirtschaftlich auch mit integrierter Schaltung zu bauende Uhr geschaffen, die ausserdem noch sehr
einfach in der Fertigung ist und keine Justierarbeit erfordert=
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BAD
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Durch die doppelte Ausnutzung aller Magnete sowohl für die Erre=
gung als auch für den Antrieb wird der Stromverbrauch auf einen kleinen Teil gegenüber bisher herabgesetsst. Die Erregerspannung
ist so hoch, dasβ ohne weiteres auch Siliziumtransistoren ver=
wendet werden können. Durch die sich addierende Wirkung der Mags
nete wird die Möglichkeit geschaffen» selbst kleinste Magnete
mit einer Höhe von nur 0,5 mm und einem Durchmesser von nur 2 bis 3 mm zu verwenden; dadurch wird die Bauhöhe der Unruh und
damit die der gesamten Uhr ausserordentlich niedrig.
Die Erfindung ist selbstvertändlich nicht auf das beschrie=
bene und dargestellte AusfUhrungebeispiel beschränkt, sondern
der im nahmen der Erfindung liegenden Abwandlungen fähig« Bei=
spielsweiee könnte das Erfindungsprinzip auch auf Pendeluhren
übertragen werden· Ausserdem könnte statt eines p-n-p Transistors
ebenso ein n-p-n Traneistor verwendet werden» wobei natürlich
die entsprechenden Schaltungsänderungen berücksichtigt werden müssten.
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Claims (9)
1.) Elektronisch angetriebene Uhr mit einem Magnetsystem und
einem damit zusammenarbeitenden Spulensystem, dessen Spulen im Eingangs- und Ausgangekreis einer mit dem Gangordner in Wirkver*
bindung stehenden Transistorschaltung liegen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) das Spulensyetem umfasst drei in Schwingungerichtung neben=
einander angeordnete Spulen (6, 7» 8), von denen die mitt»
lere die im Ausgangekreis der l'ransistorschaltung liegende Antriebßspule (7) darstellt, während die symmetrisch zu ihr
angeordneten äuseeren Spulen hintereinandergeechaltet sind und als Erregerspulen (6, Θ) im Eingangskreis 4er Trans=
istorschaltung liegen,
b) das Magnetsystem umfasst wenigstens drei in gleicher Weise wie die Spulen (6, 7» 8) angeordnete Permanentmagnete
(3a, 4a, 5a), die in Richtung der Spulenachsen, jedoch mit abwechselnder Polarität magnetisiert sind,
c) die Spulen (6, 7, 8) und die Magnete (3a, 4a, 5a) weisen solche Dimensionen und eine solche gegenseitige Lage zu»
einander auf, dase in der Nullage des Gangordnere die
Magnetachsen mit den Spulenachsen zusammenfallen, und dass bei der durch die Schwingung des Gangordners bewirkten
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Relativbewegung zwischen dem Spulensystem und dem Magnet=
system jeder aus einer Spule austretende und gleichzeitig in die benachbarte Spule eintretende Magnet einen Erregungse
impuls erzeugt und zugleich einen Antriebsimpuls erfährt.
2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass die Er=
regerspulen (6, 8) und die Antriebsspule (7) in Reihe geschaltet sind, und zwar bei Verwendung eines pnp-TranBistors von der Basis
über den Emitter und bei Verwendung eines npn-Transistors von der
Basis llber den Kollektor, und dass sie durch wenigstens zwei hinter«
einandergesch<ete Dioden (10a, 10b) Überbrückt sind·
3. Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Verbindung zwischen den Erregerspulen (6, 8) und der
Basis des Transistors (9) durch einen Kondensator (12) aufgetrennt ist, und dass zwischen die Basis und die unmittelbar mit der Strom=
quelle (11) verbundene Ausgangselektrode ein Widerstand (13) ge»
schaltet ist·
4· Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gangs
ordner als Unruh mit auf ihr befestigtem Magnetsystem ausgebildet ist, und dass das Spulensystem stationär angeordnet ist.
5. Uhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unruh zwei mit der Unruhwslle (l) drehsteif verbundene, im axialen
Abstand voneinander angeordnete bcheiben (2a, 2b) aus ferro=
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ίο
magnetischem Werkstoff aufweist, und dass auf der Innenseite der
einen Scheibe (2a bsw„ 2b) die Magnete (3a, 4a, 5a bzw«, 3b, 4b, 5b)
befestigt und in dem Luftspalt zwischen diesen diesen und der anderen Scheibe (2b bzw» 2a) die Spulen (6, 7, 8) angeordnet sind,
6. Uhr nach Anspruch 5 t dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (3a, 4a, 5a bzw. 3b, 4b, 5b) durch ihnen axial gegenüber=
liegende, auf der Innenseite der anderen Scheibe (2b bzw. 2a) be=
festigte Magnete (3b, 4b, 5b bzw0 3a, 4a, 5a) zu einem astatischen
Magnetsystem ergänzt sind, dessen magnetischen Rückschluss die aus ferromagnetischem Werkstoff bestehende Unruhwelle (l) gewährleistet,
7. Uhr nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (2a, 2b) aus dünnem Blech napfförmig gepresst sind»
8ο Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Gangordner als Pendel mit daran befestigtem Magnetsystem ausge= bildet ist, und dass das Spulensystem stationär angeordnet ist0
9. Uhr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Pendsl als Drehpendel ausgebildet ist.
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