DE2004076A1

DE2004076A1 - Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes

Info

Publication number: DE2004076A1
Application number: DE19702004076
Authority: DE
Inventors: Siegmar Donner
Original assignee: Kieninger and Obergfell GmbH and Co
Current assignee: Kieninger and Obergfell GmbH and Co
Priority date: 1970-01-30
Filing date: 1970-01-30
Publication date: 1971-08-05
Also published as: US3724200A; CH130871A4; SE382125B; BE762307A; FR2077411B3; GB1298187A; NL7101183A; CA939911A; CH538724A; FR2077411A7; AT318490B

Description

KISNINGER & OBSiIGFELL . ' .

Fabrik füi- technische \" . ·

Laufwerke und Apparate · 2 00 A

Pa fcentanme1dung

Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfs

Die Erfindung betrifft eine elektronische Uhr mit geringem Leistungsbedarf zur Speisung durch Stromquellen schwacher Spannung

und Stromstärke·, insbesondere durch photovoltaische Zellen.

Zweck der Erfindung ist es, eine lichtelektrische Uhr zu schaffen, welche noch bei relativ ungünstigen Beleuchtungsbedingungen einen sicheren Betrieb bei einer !Speisung durch eine Pliotozellen-Batterie, welche nur aus wenigen Zellen besteht, gewährleistet.

Es sind durch Lichtenergie angetriebene Uhren bekanntgeworden, bei welchen die von den Photozelien erzeugte elektrische Energie in einem kleinen Akkumulator gesammelt und von diesem durch das zu speisende Uhrwerk entweder dauernd intermittierend oder aber in gewissen Zeitabständen stoßweise entnommen wird. Hierbei ist es jedoch als nachteilig anzusehen, daß die elektromotorische Kraft der Nickel-Cadmlum-Zelle der elektromotorischen Kraft der Photo-Zellen-Batterie entgegenwirkt,

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Die verbleibende restliche wirksame Spannung, welche sich aus der
Differenz der beiden elektromotorischen Kräfte ergibt, also
wesentlich kleiner ist, hat, insbesondere bei kleinen Beleuchtungsstärken, einen resultierenden Ladestrom zur Folge, der insbesondere noch mit Rücksicht auf die exponentiello Charakteristik der Photozellen-Batterie sehr schwach ist.

Von weiterem nachteiligen Einfluß ist der schlechte Y/irkungsgrad der sich einmal aus der Ladeumsetzung in der Ilickel-Cadmium-Zelle, welche fast ausschließlich für die Bestückung von lichtelektrischen Uhren verwendet wird, ergibt und weiterhin auch durch die am Innenwiderstand der Photozellen auftretenden Leistungsabfälle bedingt ist.

So beträgt beispielsweise der Verlust,der durch die elektrochemische Ladeumsetzung im Nickel-Cadmium-Akkumulator auftritt, alleine etwa

Um diesen Nachteilen zu begegnen, hat man bisher einen erheblichen Aufwand an Zellen vorgesehen, um auch bei verhältnismäßig geringen Beleuchtungsstärken zu einer ausreichenden Ladung des Nickel-Cadraium-Akkumulators zu gelangen« In der Itegel waren H bis Io verhältnismäßig großflächige Photozellen erforderlich, um bei einer Zellenspannung von etwa 1,3 V diesen Erfordernissen zu genügen. Wurden weniger
Zellen angewendet, so war die verbleibende Differenz der elektromotorischen Kräfte zu gering, um einen ausreichenden Ladestrom zu bewirken.

BAD 0RK31NAL

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Andererseits ergäbe eine weitere Erhöhung der Elementenzahl der photoelektrischen Batterie auf Grund der vorliegenden hohen Innenwiderstände keine merkbare Erhöhung des, Ladestromes.

Es ist auch eine photoelektrische Uhr bekanntgeworden,- bei weicher man versuchte,zur Vermeidung der vorbeschriebenen Nachteile, die verhältnismäßig geringe Spannung der photoelektrischen Zellen durch einen elektronischen Sperrwandler transformator!sch zu erhöhen,- um dadurch auch bei verhältnismäßig schwachen Beleuchtungen eine ausreichende Ladespannung für den die Speicherung der Energie bewirkenden Nickel-Cadmium-Akkumulator zu·erreichen. Hierbei konnte zwar bei noch sehr kleiner Zellenspannung eine Ladung des Akkumulators- erreicht werden, die im Sperrwandler auftretenden Verluste Tiaren jedoch derart enorm, daß der bei schwachen Beleuchtungen erzielbare Ladestrom zu einem sicheren Betrieb des Uhrwerkes nicht genügte. Lediglich bei verhältnismäßig starken Beleuchtungen, d.h. bei praktisch unmittelbarem Lichteinfall am Fenster, konnte mit verhältnismäßig wenig Zellen über den Sperrwandler ein zufriedenstellender Betrieb einer lichtelektrischen Uhr gewährleistet werden«

Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung eines elektrochemischen Kleins t-Akkuinulator s als Ladnngs spei eher ergab sich während der Lagerung und dein Transport der lichtelektrischen Uhr, sowie während ungewöhnlich langer Dunkelpauscn. Wird die Nickel-Cadjnium-Zelle, insbesondere bei erhöhter Temperatur nicht einer .fortwährenden Mindestladung unterworfen, so stellt sich ein Abfall der Ladungskapasität ein, der, insbesondere bei längeren Lagerungs- oder Transportzeiten zu einem derart starken Abfall der Kapazität führen

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kann, daß nicht nur die erforderliche Betriebssicherheit nicht mehr gewährleistet ist, sondern unter Umständen überhaupt eine Inbetrieb-?■·; nähme der lichtelektrischen Uhr am Aufstellungsort nicht mehr möglich ist. . . -'

Um diesen Nachteil zu beseitigen, -war die Anwendung.besonderer Hilfsmittel erforderlich, um eine Wiederaufladung des in seiner Ladekapazität abgefallenen Kleinst-Akkuraulators zu ermöglichen, nämlich:

a) In das Gehäuse oder in die Verpackung der lichtelektrischen Uhr war eine Trockenbatterie eingebaut, welche über einen Vorwiderstand während des Transportes den Ladezustand, des Kleinst-Akkumulators aufrechterhält und bei oder nach , Inbetriebnahme der lichtelektrischen Uhr wieder entfernt wird, oder

b) es muß eine Möglichkeit zum Anschluß einer Batterie, eines Ladegerätes usw. gegeben sein, um die in ihrer Ladung abgefallene Batterie am Aufstellungsort vor Inbetriebnahme der Uhr wieder aufzuladen, oder

c) es muß ein leichter Austausch des durch Lagerung oder Transport entladenen, relativ teueren Kleinst-Akkumulators vorgesehen sein, um diesen gegen eine einwandfreie Zelle

K> zu ersetzen»

Wild keines der vorerwähnten Hilfsmittel angewandt, so ist es doch zumindest notwendig, während der Lagerung und des Transportee der lichtelektrischen Uhr sicherzustellen, daß während dieser Zeiträume

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das uhrwerk keinen Strom unnütz verbraucht. Dies wäre beispielsweise durch Anhalten des Gangreglers (bei elektronischen Uhren),- oder durch Abschalten des Akkumulators von dem zu speisenden Uhrwerk möglich. Hierdurch wird aber der Aufbau der Schaltungsanordnung verkompliziert und die Inbetriebnahme für die Laien schwieriger.

Ein weiterer Nachteil der Energiespeicherung über den Nickel-Cadmium-Akkumulator wäre darin zu sehen, daß während sehr langer Dunkelpausen, Jj beispielsweise geschlossenen Holladen während der Urlaubszeit oder durch schlechte Beleuchtung während der Wintermonate, d.er Nickel— Cadmium-Kleinst-Akkumulator seinen Ladezustand erheblich unterschreitet. Spätere Aufladungen durch die Speisezellen können den ursprünglichen Ladezustand nicht mehr herstellen, so daß ohne weitere Haßnahmen nach einmaligem Auftreten einer Dunkelperiode die ursprüngliche Lade- und Gangreserve der lichtelektrischen Uhr nicht mehr erreicht werden kann.

Hierbei ist von Bedeutung, daß während, der Dunkelperiode der Kleinst- .' Akkumulator über den Dunkelwiderstand der Photozellen-Batterie entladen wird. Diese Entladung ist zwar im Falle der Verwendung von Selen-Zellen auf Grund des sehr hohen Dunkelwiderstand.es derselben gering, bei Silizium-Photozellen jedoch ist die Entladung so groß, daß der Dunkelrückstrom durch eine Sperrdiode unterdrückt werden muß» Hierdurch entstehen aber wieder Kosten und Spannungsabfälle im Speisekreis für die Ladung der Batterie.

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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachteile zu beheben und die Verwendung eines Niekel-CadmiumAkkumulators als Ladespeicher zu umgehen·

Die erfinderische Lösung ist in einer Vereinigung der nachfolgend angegebenen Merkmale und deren Anwendung bei einer lichtelektrischen Uhr zu sehen:

Parallel zur Speisestromquelle (photoelektrische Zellen) ist ein Kondensator verhältnismäßig hoher Kapazität geschaltet.

Der Antrieb des Uhrwerkes erfolgt durch einen elektrodynamischen Impulsmotor während der Beleuchtungsperioden der photoelektrischen Zellen·

Durch eine ausreichende mechanische Gangreserve werden die Antriebsbewegungen des elektro-dynamischen Impulsmotors während der Beleuchtungsperioden gespeichert.

Der Antrieb des mechanischen Gangreservespeichera durch den elektro-dynamischen Impulsmotor wird in Abhängigkeit vom Speicherzustand der Gangreserve unwirksam gemacht bzw. unterbunden·

Der elektro-dynamische Impulsmotor ist in den Ausgang eines astabil arbeitenden Multivibrators mit komplementären Transistoren geschaltet und durch diesen während der Beleuchtungsperioden der photoelektrischen Zellen anwerfbar.

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Weiterbildungen dieser erfinderischen Lösung -werden darin gesehen, daß zur Steuerung des den Antrieb für den Gangreservespeieher bewirkenden eielrfcrο^dynamischen Impulsmotors ein vom Gangreservespeicher in Abhängigkeit von dessen Aufzugszustand, verstellbares Glied vorgesehen ist, welches den Impulsmotor an der Ausführung seiner Antriebsbewegung ganz oder teilweise hindert; Eine andere mögliche Weiterbildung wird.darin gesehen, daß zur Steuerung des den Antrieb für den Gangreservespeicher bewirkenden elektro-dynamischen Impuls-"motors ein vom Gangreservespeieher".in Abhängigkeit von dessen M

Aufzugszustand betätigbarer Kontakt zugeordnet ist.

In den beigegebenen zeichnerischen Unterlägen ist die Erfindung im einzelnen näher erläuert. Es stellen dar:

Figur 1 Ein Blockschema der erfindungsgemäßen lichtelektrischen Uhr.

Figur 2 Die Prinzipdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen lichtelektrischen Uhr_o

Figur 3 Eie Prinzipdarstellung einer anderen Ausführungsförm - der erfindungsgemäßen lichtelektrischen Uhr.

In der Figur 1 stellen die Bauteile Zl bis Z4 die Photozellen der lichtelektrischen Batterie dar, an deren Ausgang ein Kondensator Cl verhältnismäßig hoher Kapazität, sowie ein mit komplementären Transistoren bestückter astabiler Multivibrator 1 angeschaltet sind.

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Im Ausgang dieses astabilen Multivibrators 1 ist der elektro-dynamische Impulsmotor 2 angeordnet. Der mit komplementären Transistoren be-

stückte astabile Multivibrator 1 kennzeichnet sich in seiner Betriebsweise im wesentlichen dadurch, daß er intermittierend kurzzeitig Impulse erzeugt, ohne in den Zwischenpausen seiner Speisestromquelle einen Ruhestrom zu entnehmen. Der Wirkungsgrad eines derartigen astabilen Multivibrators ist also entsprechend hoch.

α Bei einer Beleuchtung der Zellen Zl bis Z4 wird, der Kondensator Cl aufgeladen und bereits bei einer Spannung von etwa o,8 V beginnt der mit komplementären Transistoren bestückte astabile Multivibrator 1 zu arbeiten und Impulse auf den ihm nachgeordneten elektro-dynamischen Impulsmotor 2 zu übertragen. Der Impulsmotor erzeugt eine Drehbewegung an seinem Abtrieb, welcher auf einen Gangreservespeicher 3 übertragen werden. Als Gangreservespeicher 3 kann entweder ein Federhaus oder aber auch ein Gewicht dienen und er hat die Aufgabe, die während der Dunkelperioden oder Zeiten schwacher Beleuchtung ausfallende Antriebsbewegung des Impulsmotors 2 zu überbrücken. Der Gangreservespeicher 3

(P ist deshalb so ausgelegt, daß er auch über einen längeren Zeitraum, z.B. einen Monat, den Antrieb des Uhrwerkes allein übernehmen kann.

Vom Gangreservespeicher 3 wird die Antriebsleistung auf das Uhrwerk 4 weitergeleitet, welches über den Gangregler 5 ablaufgeregelt ist. Über einen Abtrieb 6 kann durch die Zeiger 7 und 8 auf dem Zifferblatt die Zeitanzeige bewirkt werden.

Da der Gangreservespeicher 3 Zeiten fehlender oder schwacher Beleuchtung durch Abgabe der in ihm gespeicherten potentiellen Energie auf das nachgeordnete Uhrwerk überbrücken soll, muß sichergestellt sein,

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daß am Ende einer derartigen Überbrückungsperiode der Gangreservespeicher 3 vom Impulsmotor 2 um einen größeren Betrag angetrieben ■wird, als der Leistungsentnahme durch das Uhrwerk 4 entspricht. Dies würde bedeuten, daß bei Ausbleiben von längeren Dunkelperioden der Gangreservespeicher 3 "überzogen" wird, somit ein sicherer Betrieb des photoelektrischen Uhrwerkes nicht sichergestellt ist. Bei einer Ausbildung des GangreserveSpeichers 3 als Federhaus kann diesem Mißstand, dadurch begegnet werden, indem dem Federhaus in an und für sich bekannter Weise eine sogenannte Butschfeder zugeordnet ^ wird, die bewirkt, daß dann, wenn der Speicherzustand ein gewisses max. zulässiges Maß übersteigt, der weitere überschüssige Antrieb durch den Impulsmotor 2 über diese Butschfeder im Federhaus ausgeglichen wird. Erfahrungsgemäß befriedigt jedoch eine derartige Butschfeder- nicht immer und insbesondere bei höheren Ansprüchen an die Ganggenauigkeit genügt diese den Anforderungen nicht mehr.

Es ist deshalb ein Begelglied Io vorgesehen, das die Speicherkontrolle bewirkt und abhängig vom Aufzugszustand des Gangreservespeichers jjj

rückwirkend im Antriebssystem die weitere Übertragung von Antriebsbewegungen auf den Gangreservespeicher unterbindet. Dieses Begelglied kann beispielsweise in Form der bekannten Wandermutter ausgebildet sein, welche abhängig vom Speicherzustand auf einer Gewindespindel eine unterschiedliche axiale Position einnimmt.

Die Unterbindung der Antriebsüberträgung auf den Gangreservespeicher3 kann auf folgende Weise geschehen:

- Io -

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- Io -

a) Von dem Begelglied Io wird, ein Kontakt betätigt, der den Impulsmotor 2 oder den Multivibrator 1 von der Speisung abschaltet. Vorzugsweise wird, diese Schaltmaßnahme im Multivibrator 1 selbst, und zwar im Eingang der ersten Stufe durchgeführt, weil dadurch praktisch eine leistungslose Schaltung möglich wirdo

b) Durch das Begelglied Io wird der elektro-dynamische Impulsmotor 2 mechanisch so beeinflußt, daß dieser seine Antriebsbewegungen nicht mehr oder nicht mehr in vollem Umfange ausführen kann.

c) Zwischen Impulsmotor 2 und dem Gangreservespeicher 3 i eine Kupplungseinrichtung 11 vorgesehen, die abhängig vom Regelglied Io schließt oder öffnet.

d) Bei der Ausbildung des Gangreservespeichers 3 als Federhaus

" kann die Kupplungseinrichtung 11 so ausgebildet sein, daß diese

ohne Beeinflussung durch ein ßegelglied Io lediglich in Abhängigkeit von dem vom Federhaus rückwärts zum Antrieb gerichteten Drehmoment öffnet oder schließt.

Bei den photoelektrischen Uhren, die mit Niekel-Cadmium-Kleinst-Akkumulatoren bestückt waren, konnte - wie bereits oben geschildert nach langem Transport, langer Lagerung oder langen Dunkelperioden der Fall eintreten, daß bei Inbetriebnahme der Uhr der Akkumulator nicht mehr über die notwendige Spannung verfügte und die Uhr somit nicht betriebsfähig war.

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Ohne zusatzlich« Hilf smaßnaiimen bedurfte es langer Zeit, bis der Akkumulator diureh die Zellen wieder soweit angeladen war,· daß die "uhr wieder betriebsbereit wurde. Bei der erfindungsgemäßen"Anordnung hingegen kann dieser Nachteil nicht eintreten,· denn"während, langer Dunkelperioden erschöpft sich allenfalls der nie chanische Gangre s er vespeicher und hierzu ist zwischen Impulsmotor 2 und Gangreservespeieher eine sogenannte Überholkupplung 15 vorgesehen, die es gestattet, an Hand eines Abtriebes 16 bei Inbetrie"bnahme der lichtelektrischen

Uhr durch"einmaliges Aufziehen""des Gangreservespeichers 3 die M

Betriebsfähigkeit der Uhr sicherzustellen· .-; .

Während die Figur 1 ein Blockschema darstellt, in welchem der Aufbau der Uhr mach der Erfindung schematisch dargestellt ist, zeigt die Figur 2 eine detaillierte Ausführungsform eines Uhrwerkes nach der Erfindung. .

Zunächst ist in Figur 2 der astabile Multivibrator 1 detailliert dargestellt. Über einen Spannungsteiler Sl und B2 und. dem Basis-Vorwiderstand R3 wird der Basis des pnp-Transistors Tl eine feste H

Vorspannung zugeführt. Dadurch können Instabilitäten der Transistor-Kennwerte in ihrem Einfluß auf die Funktion des Multivibrators nivelliert werden. Zu Beginn der Impulsgäbe auf die Spule 17 des elektro-dynamischen Impulsmotors wird vom Ausgang des Transistors T2 auf den Eingang des Transistors Tl über den Kondensator C2 ein regeneratives Signal übertragen, welches die weitere Öffnung und Durchsteuerung des Transistors T2 bewirkt.

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Dieser ist dadurch voll leitend und entlädt den Kondensator Cl, der in der vorhergehenden Impulspause des Multivibrators von der Photozellen-Batterie Zl bis Z4 aufgeladen worden ist. Die Impulsdauer über die Wicklung 17 wird, einerseits von der durch den Kondensator C2 und dem Widerstand. H3 gebildeten Zeitkonstante,andererseits"durch die von dem Kondensator Cl und dem ohmschen Widerstand der Spule 17 gegebenen Zeitkonstante bestimmt. Bei Impulsende wird, degenerativ der Eingang des Transistors Tl über den Kondensator C2 gesperrt und die Spule 17 momentan abgeschaltet. Die sich nunmehr anschließende ^^ Impulsepause ist im wesentlichen durch die Zeitkonstante des Kondensators C2 und des Widerstandes 112 gegeben,, Die Widerstände Rl und B2 sind sehr hochohmig, so daß diese in der Impulspause den hochkapazitiven Kondensator Cl nicht entladen können. Ein Stromverbrauch durch den astabilen Multivibrator 1 während der Impulspause findet praktisch nicht statt, so daß in diesem Zeitraum der Kondensator Cl über die Photozellen-Batterie, bestehend aus den Zellen Zl bis Z4, aufgeladen werden kann,

A Durch die Beaufschlagung der Spule 17 wird der als Schwingpendel ausgebildete elektro-dynamische Impulsmotor durch den unten befestigten, in die Spule 17 eintauchenden Magneten 18 angeworfen und in seinen Schwingbewegungen unterhalten. Der Impulsmotor besteht aus einer Pendelfeder I9, die mit ihrer Schraube 2o am Uhrwerk befestigt ist und mit einem Stift 21 über eine Buchse 22 das eigentliche Schwingerteil trägt, an welchem der Magnet 18 durch die Buchse 24 gehaltert . ist,

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Durch die federnden Stege 25 der Pendelfeder I9 ist das Schwingerteil 23 während seiner Schwingbewegtingen seitlich stabilisiert.

Das Schwingerteil 23 trägt einen Querstift 26, auf welchem eine bügelartige 'Drahtklinke 27 mit den spiralig gewickelten Enden 28 auf beiden. Seiten leicht drehbar gelagert ist. Die Drahtklinke 27 greift in die Verzahnung eines Schaltrades 29, und schaltet dieses bei der Schwingbewegung des Teiles 23 jeweils um einen oder mehrere Zähne weiter. Das Schaltrad 29 ist durch eine Blattfeder 30, welche mit ihrem vorderen |J| Ende in die Zähne des Hastrades 29 eingreift und auf einem Trägerteil 3I des Uhrwerkes befestigt ist, stabilisiert„ über den Trieb 32, das Rad 33» den Trieb 34, das Rad 35 und den Trieb 36 wird die Überholkupplung 15 angetrieben, die aus dem Bad 37 der Welle 38 und dem Triebkörper 39 besteht. Die.Welle 38 ist durch die Wirkung eines Gesperres entgegen der Kraftwirkung des Federhauses 4o relativ zu dem Rad 37 verstellbar. Diese Verstellung wird durch ein Rastrad. 41 und eine Klinke 42 mit zugehöriger Drahtfeder ermöglicht. Die Welle 38 besitzt einen Ansatz 16 mit einem Vierkant 43, mit welchem bei Inbetriebnahme der lichtelektri- μ sehen Uhr das den Gangreservespeicher darstellende Federhaus 4o vermittels eines Schlüssels manuell aufgezogen werden kann.

Das Federrad 44 des Federhauses 4o steht mit einem Ritzel 45 in Eingriff dessen Rad 46 mit dem Trieb 47 der Minutenradwelle 48 in Verbindung steht* Diese Welle trägt den Minutenzeiger 49 und treibt überdies über den Minutentrieb 5o, das Wechselrad. 51, den Wechseltrieb 52, das auf ihr angeordnete Stundenrohr 53 mit dem Stundenzeiger 54 über das Stundenrftd. 55 an.

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über das Minutenrad 56 und den Gangradtrieb 57 wird das Gangrad 58 angetrieben, welches über die Paletten 59 und 60 des Ankers 61 seine Ablaufregelung erfährt und gleichzeitig die Antriebsleistung für den Gangregler über den Stift 62 der Hemmnng des Torsionsreglers auf diesen überträgt.

Auf dem Federkern 63 ist die Wandernmtter 64 auf einem entsprechenden Gewinde angeordnet und durch die Stifte 65 auf dem Gewinde der flf Welle 63 verdrehbar. Die hieraus resultierende Axialbewegung der Wandermutter 64 wird in der Anordnung nach Figur 2 dazu ausgenützt, um über den Konus 66 den Nippel 67 eines Schalters 68 zu betätigen,,

Die Wandermutter 64 stellt zusammen mit dem Schalter 68 das Itegelglied Io der schematischen Darstellung der Figur 1 dar und bewirkt über die Wirkverbindung 12 eine Unterbindung der Impulsgabe des astabilen Multivibrators 1, wenn der Speicherzustand des Gangreservespeichers 3» der von dem Federhaus 4o und dem Federrad 44 dargestellt ^ wird, ein bestimmtes Maß erreicht hat. Durch den Kontakt 68 wird dann die Verbindung zwischen Kondensator C2 und Widerstand R3 am Eingang des Transistors Tl unterbrochen und damit die astabile Wirkung des Multivibrators während einer gewissen Zeitdauer unterbunden. Damit wird die Spule 17 nicht mehr beaufschlagt und der Schwinger 23, welcher dem elektro-dynamischen Impulsmotor 2 entspricht, nicht mehr angetrieben·

Mit der Ausbildung des elektro-dynamischen Impulsmotors 2 als Schwinger gemäß der Anordnung nach Fig₀ 2 der zeichnerischen Unterlagen,ist eine fleihe von erheblichen Vorteilen verbunden,

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So ist es gemäß einer zweckmäßigen erfinderischen Ausgestaltung des Schwingers möglich, bei schwacher Speisung durch die lichtelektrischen Zellen auf Grund geringer Beleuchtung den Schwinger nach und nach auf Aufschaukeln zu lassen, bis dieser im Zusammenwirken mit der astabilen Multivibratorschaltung 1 schließlich die Weiterstellung des Schaltrades 29 über die Klinke 28 bewirkt, um dann von der vorgenommenen Weiterschaltung gedämpft, erneut auf die eine Schaltung ermöglichende Amplitude angefacht zu werden. Diese Funktionsweise wird, hierbei noch durch die Eigenschaften der astabilen Multivibratorschaltung begünstigt.

Durch den Schwinger 2, der den astabilen Multivibrator 1 rückwirkend synchronisiert, einleitend, gleichzeitig von diesem angeworden wird., ist ein exaktes' Verhältnis von mittlerer Antriebsdrehzahl zur Drehzahl des Uhrwerksablaufes sichergestellt. D_er Antrieb des Gangreservespeichers 3 wird, so gewählt, daß mit Sicherheit die Dunkelzeiten der Nachtstunden kompensiert werd.en und gleichzeitig ein angemessener Zuschlag für das Winterhalbjahr sowie evtl. Zwischendunkelperioden Berücksichtigung findete Biese Zuschläge können um so geringer gehalten werden, je größer die Speicherzeit des Gangreservespeichers 3 ist. Sichergestellt ist M auf jeden Fall, daß selbst dann, wenn durch lange Dunkelzeiten der Gangreservespeieher 3 in seiner Kapazität beinahe erschöpft ist, er durch nachfolgende günstigere Beleuchtungsphasen er ohne weiteres nach und nach wieder auf den folien Speicheretand gebracht werden kann, ohne daß hierzu besondere Hilfsmittel erforderlich sind.

Im tatsächlichen Falle einer vollständigen Aufzehrung der Laufzeit des Gangreservespeichers 3 besteht immer noch für den Bedienenden die Möglichkeit, durch einen manuellen Eingriff über den Antrieb 16 mit wenigen H_andgriffen den Gangreservespeieher im FaILB ^dfir, Abb. 2

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OfUGINALINSPECTiO

ein Federhaus wieder auf den vollen Speieherstand zu bringen.

Hierbei handelt es sich jedoch um eine Maßnahme, die von jedem Laien durchgeführt werden kann_o

Die Ausbildungsform der Erfindung nach Abb, 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch, daß zur Unterbindung eines die max. Speicherung des Gangreservespeichere 3 überschreitenden Antriebes Wm leine den Antrieb stillegenden elektrischen Mittel vorgesehen sind, sondern statt dessen über das Regelglied Io eine mechanische Beeinflussung des elektro-dynamischen Impulsmotors im Falle der Fig. 3 ebenfalls ein Schwinger vorgenommen wird«

Das ßegelglied Io ist bei der Anordnung nach Fig. 3 ebenfalls als Wandermutter 64 ausgebildet, die abhängig von dem Speieherzustand des als Federhaus 4o ausgebildeten Gangreservespeichers 3 eine Axialverschiebung auf der Fedex^welle 63 erfährt. Über den Konus 66 der ^ Wandermutter 64 wird die Nase 69 eines Hebels 7o beaufschlagt, der um die Welle 71 entgegen der Kraftwirkung der Feder 72 von dem Anschlag wegbewegbar und mit seinem entgegengesetzten Ende 74 in den Bereich eines Stiftes 75 des Schwingerteiles 23 bringbar ist. Durch die Fläche 76 des Endes 74 erfährt der Schwinger 23, falls der Hebel 7o durch die Wandermutter 64 ausgeschwenkt wird, eine Bremsung und wird dadurch in seinen Schwingbewegungen beeinträchtigt, so daß entweder weniger oder überhaupt keine Schaltzähne des Schaltrades 2$ mehr beaufschlagt werde η-,

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Auch andere, ebenfalls als iw Rahmen der erfinderischen Weiterbildung liegende Ausführungsformen dieser Steuerung waren denkbar, so könnte beispielsweise durch den Hebel 7o die Klinke 27 abgehoben und somit die Weiterschaltung des Schaltrades 29 unterbunden werden. Eine andere Möglichkeit wäre die Heranführung eines Dauermagneten durch das Ende des Hebels 7o_f der den Magnet 18 beaufschlagt und. durch eine abstossende Wirkung die Amplitude des Schwingers verringert, .

Eine erfindungswesentliche Weiterbildung des Schwingers 23 könnte darin bestehen, daß dieser als eine schwingende Scheibe, die einer Rückstellkraft unterliegt, ausgebildet ist und; nach Art eines direkt angetriebenen Unruhsystemes die Weiterschaltung des Rastrades 29 bewirkt.

Als Gangregler für die Uhr nach der Erfindung wird zweckmäßig ein Torsionspendel mit geeigneter Hemmung verwendet, da diese Gangreglerart bei zufriedenstellender Synchronizitat eine Funktion mit kleinstem Energieverbrauch ermöglicht.

Die verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind jede für sich für gewisse Anwendungsfälle besonders geeignet. So wird, man eine Kontaktsteuerung (12, Figuren 1 und 2) vor allem dann anwenden, wenn das Federhaus 4o eine große Laufzeit besitzt und die Abschaltung für einen längeren Zeitraum wirksam werden soll.

Die Ausführung mit mechanischer Steuerung hingegen (l3> Figur 1 und 3)» wird vorzugsweise bei lichtelektrischen Uhren mit geringer Laufzeitreserve Anwendung finden, weil dort eine Steuerung in verhältnismäßig häufigen Folgen in Frage komnmn wird»

_ _li( _ 109837Λ098Λ

Die Ausführungsform mit schaltbarer Kupplungseinrichtung Figur l) zwischen Impulsmotor 2 und Speicher 3, die eine Verwirklichung in Form des Schwingers mit aushebbarer Schaltklinke finden kann, wird vor allem bei Uhrwerken mit Schwingern hohen Trägheitsmomentes und verhältnismäßig niedriger Schwingfrequenz Anwendung finden.

Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung sind zunächst darin zu sehen, daß der verhältnismäßig teure Nickel-Cadmium-Akkumulater ^P entfallen kann·

Es sind ferner keine besonderen elektrischen Maßnahmen erforderlich, um die schwierige Aufladung des Sammlers bei Inbetriebnahme der lichtelektrischen Uhr zu bewirken, außerdem ist eine "Verlagerung" der Speicherkapazität nicht möglich.

Bei schwacher Beleuchtung ist mit verhältnismäßig wenigen Zellen ein sicherer Betrieb der lichtelektrischen Uhr möglich, und zwar auch dann, α wenn die Speisespannung der lichtelektrischen B_atterie weit unterhalb der Klemmenspannung der sonst verwendeten Kleinst-Akkumulatoren liegt. So genügten beispielsweise bei einer Beleuchtung von loo Lux 4 Selen-

2 zellen_t mit einer Fläche von je etwa 5 cm , um einen sicheren Betrieb einer lichtelektrischen Uhr nach der Erfindung zu gewährleisten (AbIaufregelung mit Torsionspendel),

Die Inbetriebnahme der lichtelektrischen Uhr ist unabhängig von der Dauer der Lagerung und des Transportes am Aufstellungsort jederzeit möglich.

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Claims

Patentansprüche

Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, zur Speisung

durch eine Stromquelle schwacher Spannung und Stormstärke, j

insbesondere photovoItaische Zellen, gekennzeichnet durch die Vereinigung der nachfolgend angegebenen Merkmale:

a) Parallel zur Speisestromquelle (ZI bis Z4) ist ein Kondensator -(Cl). verhältnismäßig hoher Kapazität geschaltet.

b) Als Antrieb des Uhrwerkes ist diesem ein elektro-dynamischer ,Impulsmotor (2) zugeordnet, .-■■"-

c) Zur Speicherung der-Antriebsbewegungen des elektro-dynamischen Impulsmotors (2) ist eine ausreichende mechanische Gangreserve·(3) vorgesehen.

d) Der Aufzug des mechanischen Gangreservespeichers. (5) durch den elektro-dynamischen Impulsmotor (2) ist in Abhängigkeit von dessen Speicherzustand unterbindbar. -

- 2o-

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e) Der elektro-dynamische Impulsgeber (2) ist in den Ausgang eines astabil arbeitenden Multivibrators (l) geschaltet und durch diesen anwerf- und antreibbar.

Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Steuerung des den Antrieb für den Gangreservespeicher (3» 4o, 44) bewirkenden elektro-dynamischen Impulsmotores (2} 18, 25) ein vom Gangreservespeicher (3j 4o, 44) in Abhängigkeit von dessen Aufzugszustand, betätigbarer Kontakt (68) zugeordnet ist.

3. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Steuerung des den Antrieb für den Gangreservespeicher (3; 4o, 44) bewirkenden elektro-dynamischen Impulsmotores (2; IS, 23) ein von Gangreservespeicher (3j 4o, 44) in Abhängigkeit von dessen Aufzugszustand vorstellbares Glied (lo, 64) vorgesehen ist, welches den Impulsmotor (2j 18,23) an der Ausführung seiner Antriebsbewogung ganz oder teilweise hindert.

4. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerung dos elektro-dynamischen Impulsmotors (2} 18, 23) vermittels einer vom Gangreservespeicher (3» 4o,44) bewegten Viandermutter (64) bewirkbar ist.

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-²¹ ~ 2 O ΟΛΟ

5. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangreservespei eher (3) ein Federhaus (4o,44) ist.

6. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedärfes, nach Anspruch 1 und: 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (68) in den Bückkopplungs zweig (C2, Tl) d.es astabilen llultivibratars (l) geschaltet ist.

7. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet$ daß derelektro-dynamische Impulsmotor (2; 18, 23.) als Schwingpendelinotor rait einer Schrittschalteinrichtung (27, 29) ausgebildet ist.

8. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingpendelmotor (iß, 23.) vom astabilen Multivibrator (l) ^ anwerfbar und letzterer von ersterem synchronisierbar ist₀

9. Elektronische Ulir geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Gangreservespeichor (3; 4ö, 44) einen Abtrieb (16) aufweist, durch welchen über eine Überholkuppliung (I5) Inbetriebnahme der Uhr der Gangreservespeicher. (3j 4o, 44) manuell aufziehbar ist,

_-■■ V - . ■;■- 22 « .■■■"'"■..

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lo„ Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Gangregler (5) ein Torsionspendel Anwendung findet.

H₀ Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen Impulsmotor (2; 18, 25) und dem Gangreservespeicher (3; 4o, 44) eine Kupplungseinrichtung (H) vorgesehen ist, A welche den Antrieb zum Gangreservespeicher (3» 4o, 44) von einem bestimmten Speicherdrehmomeht an unterbricht.

12, Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet,

daß als photoelektrische Zellen (ZI bis Z4) Selen-Zellen oder Zellen ähnlicher Charakteristik Anwendung finden.

13. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der astabile Multivibrator (l) mit komplementären (pnp- npn) Transistoren (Tl, T2) bestückt ist_a

14ο Elektronische Uhr geringen Leistnngsbedarfes, nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet,

daß der astabile Multivibrator (l) als integrierte Schaltung ausgebildet und mit dem Uhrwerk zusammengebaut ist.

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10983?/0984

15. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß von der abhängig vom Speieherzustand des Gangreservespeichers (3} 4o, 44) axial verschobenen Wandermutter (64) ein Hebel (?o) beaufschlagbar ist, der mit einer Fläche (76) in den Bewegungsbe-. reich eines mit dem Schwinger (2j 23) verbundenen Stiftes (75) gelangt und. somit die Bewegung des Schwingers (2; 18, 23) begrenzt bzw. ganz unterbindet.

16. Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1 und j, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schwinger (2j 18, 23) als ein unter der Wirkung einer Bückstellkraft stehender Rotor ausgebildet und mit einem zum Antrieb des Uhrwerkes dienenden Schrittschaltsystem versehen ist.

17o Elektronische Uhr geringen Leistungsbedarfes, nach Anspruch 1, 3» 4 und 14, dadurch gekennzeichnet,

daß durch den von der abhängig vom Speicherzustand des Gangreservespeichers (3» 4o, 44) axial verschobenen Wandermutter (64) betätigten Hebel (7o) die Klinke (27) des Schaltrades (29) des Schwingers (2;, 18, 23) aushebbar und der Antrieb des Gangreservespeichers (3i ^o, 44) somit unterbrechbar ist_o

St* Georgen, d. 27.ol_e197o
ΪΒ-Ku/Wie

9837/09.8/4

at

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