DE2011367C3 - Schaltungsanordnung fur den elektrisch angetriebenen Schwinger von elektronischen Zeitgebern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den elektrisch angetriebenen Schwinger von elektronischen Zeitgebern mit elektrostriktiven Antriebs- und Steuerelementen und einem in den elektrischen Kreis dieser beiden Elemente geschalteten Antriebstransistor, dessen Basis ein Vorspannungswiderstand zugeordnet und dessen Kollektor über eine Umformerspule mit der Batterie verbunden ist.

Bei bekannten Schaltungsanordnungen dieser Art wird die Antriebsenergie für den Schwinger durch die Spannung bereitgestellt, welche durch Umwandlung der meistens von einer Trockenbatterie gelieferten Stromimpulse gewonnen wird. Zur Erzielung einer ausreichenden Ganggenauigkeit ist es dabei erwünscht, diese Antriebsspannung bei kleiner Schwingungsamplitude des Schwingers hoch und bei großer Schwingungsamplitude niedrig zu halten. Selbstverständlich muß dabei diese Antriebsspannung von der Spannung der Stromquelle unabhängig sein, was die Bereitstellung von Stromimpulsen konstanter Größe voraussetzt. Es gibt bis heute keine Stromquellen, die Stromimpulse konstanter Größe liefern, so daß mit den bekannten Schaltungsanordnungen keine ausreichende Amplitudenstabilisierung des Schwingers erzielbar ist. Weitere Störgrößen sind äußere Stoßwirkungen auf den Schwinger, welche die Amplitudenstabilisierung weiter

hin nachteilig beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine weitgehende Amplitudenstabilisierung des Schwingers ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Steuerkreis am Eingang des Antriebstransistors ein Regelorgan geschaltet ist, das von Riclrtsignalen gesteuert wird, die von einer in den Ausgang des elektrostriktiven Steuerelements oder eines zusätzlichen elektrostriktiven HilfsSteuerelements geschalteten Gleichrichterdiode geliefert werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen ;:u entnehmen.

Insbesondere ist es vorteilhaft, in die Verbindung zwischen dem elektrostriktiven Steuerelement und der Basis des Antriebstransistors einen Kondensator zu schalten; diese Maßnahme dient dazu, die maximale Antriebsspannung dann bereitzustellen, wenn der Schwinger seine maximale Schwingungsauslenkung besitzt. Damit ist dann die Amplitudenstabilisierung des Schwingers noch wirksamer und damit eine hohe Ganggenauigkeit des elektronischen Zeitgebers gewährleistet

Nach der deutschen Auslegeschrift 12 09 961 ist noch eine Schaltungsanordnung für den elektrisch angetriebenen Schwinger von elektronischen Zeitgebern bekannt, bei welcher ein Transistorverstärker durch eine durch die Relativbewegung zwischen einem Magnetsystern und einer Steuerspule erzeugte Spannung gesteuert wird. Bei einem solchen, mit dem anmeldungs gemäß angesprochenen elektrostriktiven Antriebssystem nicht vergleichbaren elektromagnetischen Antriebssystem für den meistens als Stimmgabelschwinger ausgebildeten Schwinger erzeugt der an diesem befestigte Dauermagnet in der Steuerspule induktiv die Stcuerspannung, die ihren Maximalwert dann annimmt, wenn der Schwinger seine höchste Fj equenz besitzt. Die induzierte Steuerspannung ist zudem proportional zu

■to den Schwingungsamplituden des Schwingers, so daß nach einer Möglichkeit für eine Amplitudenstabilisierung in einem sehr großen Spannungsbereich bei geringem Leistungsverlust gesucht werden muß. Dabei kann davon ausgegangen werden, daß bei solchen elektromagnetischen Antriebssystemen die in der Steuerspule induzierte Steuerspannung bei kleiner Schwingungsamplitude gleichfalls klein ist, so daß zur Vergrößerung dieser Schwingungsamplitude ein großer Impulsstrom durch die Antriebsspule geschickt werden

so muß. Die Schwingungsamplitude bestimmt direkt den Strom, welcher an den Steuereingang des Transistorverstärkers geliefert wird, und damit den Antriebsstrom in der Antriebsspule. Die Amplitudenstabilisierung wird bei dieser Anordnung dadurch erreicht, daß der Steuerspule ein durch die Amplitude des Schwingers steuerbarer Widerstand parallel geschaltet wird, wobei die bekannte Schaltungsanordnung hinsichtlich dieses steuerbaren Widerstandes einen von einer Hilfssteuerspule gesteuerten Regeltransistor mit der Maßgabe

bo vorsieht, daß diese \ lilfssteuerspule in ihren elektrischen Parametern von der Steuerspule wesentlich abweichend bemessen ist oder der Regeltransistor eine gegenüber dem Haupttransistor wesentlich abweichende Charakteristik hat. Alternativ ist vorgesehen, daß der

<>"> steuerbare Widerstand aus einer zur Steuerspule parallel geschalteten Diode besteht, welche einen möglichst steilen Abfall des Durchlaßwiderstandes oberhalb einer Spannung aufweist, die größer ist als der

Eingangsschwellwert des Transistors.

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäBen Schaltungsanordnung sind mit ihrem jeweiligen Schaltbild in den beiden F i g. I und 2 der Zeichnung gezeigt.

Bei eier Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 bezeichnet 1 den als Stimmgabelschwinger ausgebildeten Schwinger, der in bekannter Weise in einen elektronischen Zeitgeber, z. B. eine Armbanduhr, eingebaut ist und von einer Batterie 2 elektrisch angetrieben wird. Der von der Batterie 2 gelieferte Strom wird über eine Umfonnerspule 3 einem elektrostriktiven Antriebselement 4 zugeleitet, welches mit einem elektrostriktiven Steuerelement 5 zusammenwirkt. In den elektrischen Kreis dieser beiden elektrostrikliven Elemente 4, 5 ist ein Antriebstransistor 6 geschaltet, an dessen Basis ein Vorspannungswiderstand 7 angelegt und dessen Kollektor über die Umfonnerspule 3 mit der Batterie 2 verbunden ist. Die bis hierher beschriebene Schaltungsanordnung entspricht dem Stand der Technik, auf welchem die vorliegende Erfindung aufbaut. Es ist für diese Schaltungsanordnung zu bemerken, daß sie keine befriedigende Amplitudenstabilisierung des Schwingers 1 erreichen läßt, weil der von der Batterie 2 dem elektrostriktiven Antriebselement 4 zugeführte Strom keine konstante Größe darstellt und deshalb auch keine Schwingungsamplitude konstanter Größe erreicht werden kann. Die an das elektrostriktive Antriebselement 4 angelieferte Antriebsspannung wird in ihrer Größe außer durch die Größe der Batteriespannung auch beeinflußt von Stoßeinwirkungen auf den Zeitgeber.

Für diese Schaltungsanordnung ist nur dann eine befriedigende Amplitudenstabilisierung erreichbar, wenn in den Steuerkreis der beiden elektrostriktiven Elemente 4,5 am Eingang des Antriebstransistors 6 ein von Richtsignalen gesteuertes Regelorgan geschaltet wird. Dieses Regelorgan ist im Falle der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 ein in die Basis-Emitter-Strecke des Antriebstransistors 6 geschalteter Regeltransistor 8, der seine Riuitsignale von einer Diode 9 erhält, die in den Ausgang eines unabhängigen elektrostriktiven HilfsSteuerelements 10 geschaltet ist. Diese; ist über zwei Widerstände 11 und 12, die als Spannungsteiler wirken, in den Eingang des Regeltransistors 8 geschaltet.

Hinsichtlich der Wirkung des Regeltransistors 8 mit angeschlossenem Spannungsteiler 11, 12 und der Gleichrichterdiode 9 ist von folgenden Gegebenheiten auszugehen. Wenn die an dem elektrostriktiven Hilfssteuerelement 10 angenommene, zu der Schwingeramplitude proportionale Steuerspannung infolge einer übermäßigen Amplitudenerhöhung einen vorgegebenen Eckwert übersteigt, beispielsweise den negativen Scheitelwert von 0,7 V, dann hat dies unter der Wirkung der Gleichrichterdiode 9 eine Aufladung der elektrostatischen Kapazität des HilfsSteuerelements 10 zur Folge. Damit erhält der Regeltransistor 8 ein von der Gleichrichterdiode 9 geliefertes Richtsignal, welches je nach seiner Höhe eine mehr oder minder wirksame Überbrückung der Basis-Emitter-Strecke des Antriebstransistors 6 auslöst. Hierdurch wird die Antriebsspannung am elektrostriktiven Antriebselement 4 entsprechend vermindert, wodurch ein weiterer Amplitudenanstieg verhindert wird. Sollte die Schwingeramplitude auf Grund äußerer Stoßeinwirkungen abfallen, dann ist umgekehrt für d·..-·. Regeltransistor

2ü 8 davon auszugehen, daß er weniger star! leitend wird. Als Folge davon wird dann der Antriebstransistor 6 an der Basis positiver, so daß dem elektrostriktiven Antriebselement 4 eine erhöhte Antriebsspannung zugeführt wird, was eine Erhöhung der Schwingeramplitude auslöst. In beiden Fällen wird damit eine befriedigende Amplitudenstabilisierung ermöglicht

Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß F i g. 1 einmal darin, daß in die Verbindung zwischen dem elektrostriktiven

so Steuerelement 5 und der Basis des Antriebstransistors 6 ein Kondensator 13 geschaltet ist. Weiterhin ist die Gleichrichterdiode 9 direkt in den Ausgang des elektrostriktiven Steuerelements 5 geschaltet, es ist also kein besonderes Hilfssteuerelement vorgesehen. Die Anordnung des Regeltransistors 8 mit zugeordnetem Spannungsteiler 11, 12 entspricht derjenigen bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1. Der zusätzlich vorgesehene Kondensator 13 sorgt dafür, daß die maximale Antriebsspannung zum Zeitpunkt der maximale:. Schwingungsauslenkung des Schwingers 1 bereitgestellt wird. Im übrigen entspricht die Funktionsweise dieser Schaltungsanordnung derjenigen gemäß Fig. 1, d.h., die strichpunktiert eingerahmten Schaltungselemente ermöglichen in vorstehend beschriebener Art eine befriedigende Amplitudenstabilisierung des Schwingers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für den elektrisch angetriebenen Schwinger von elektronischen Zeitgebern mit je einem elektrostriktiven Antriebs- und Steuerelement und einem in den elektrischen Kreis dieser beiden Elemente geschalteten Antriebstransistor, dessen Basis ein Vorspannungswiderstand zugeordnet und dessen Kollektor über eine Umformerspule mit der Batterie verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Steuerkreis am Eingang des Antriebstransistors (6) ein Regelorgan (8) geschaltet ist, das von Richtsignalen gesteuert wird, die von einer den Ausgang des elektrostriktiven Steuerelements (5) oder eines zusätzlichen elektrostriktiven HilfsSteuerelements (10) geschalteten Gleichrichterdiode (9) geliefert werden (F i g. 2 bzw.Fig. Ij.

2. Schahungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan ein in die Basis-Emitter-Strecke des Antriebstransistors (6) geschalteter Regeltransistor (8) ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterdiode (9) zwischen das elektrostriktive Steuerelement (5) bzw. HilfsSteuerelement (10) und den Emitter des Regeltransistors (8) geschaltet ist (Fig.2 bzw. Fig· 0-

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Eingang des Regeltransistors (fej ein Spannungsteiler (11,12) geschaltet JsL

5. Schaltungsanordnung nach jinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (13) in die Verbindung zwischen dem elektrostriktiven Steuerelement (5) und der Basis des Antriebstransistors (6) geschaltet ist.