DE2017666A1

DE2017666A1 - Synchron-Transistor-Motor

Info

Publication number: DE2017666A1
Application number: DE19702017666
Authority: DE
Inventors: Akira Ruchu; Onda Mitsuo Ohomiya Saitama; Nakajima Fumio Tokio; Machida Takayasu; Sudo Shuuji; Iruma Saitama Nikaido (Japan)
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1969-04-14
Filing date: 1970-04-14
Publication date: 1970-10-15
Also published as: US3668488A; FR2043323A5; JPS4842568Y1; GB1313769A

Description

Hamburg, den 13."April 1970 " 66970 ■■■■■'■·■

Priorität: 14. April 1969, Japan,. Gebr.Anm.Nr. 33.259/69

Anmelder:

CI-TIZM WATCH CO., LTD.,

9, 2-chome, Tsunohazu,
Shinouku-ku,

Tokyo , Japan

Synchron-Transistor-Motor

Die Erfindung bezieht sich, auf einen Synchron-Transistor-Motor, der besonders zur Verwendung in kleinen Zeitgebern oder Uhren geeignet ist.

Der Transistor-Motor weist allgemein eine Abtastspulenvor-.richtung, eine Steuer-oder Treiberspulvorrichtung und einen elektronischen Verstärker auf. Für Zeitgeber sind zwei Arten von Transistor-Motoren bekannt. Die eine Art . . zeichnet sich dadurch aus, daß kein Signal von außen zugeführt wird und der Motor so arbeitet, daß er ausschließlich das erforderliche Drehmoment überträgt. Eine andere Art ist so gebaut und angeordnet, daß ein elektrisches Standardoder Bezugssignal von einem eine Zeitbasis bildenden Oszillator dem Kotor zugeführt wird, der dadurch eine S7/n-

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chrone Drehbewegung ausführt.

Die Erfindung betrifft die zuletzt erwähnte Art eines synchronen Transistor-Liotors, der so gebaut ist," daß er in einem ständigen, stabilen Betrieb gehalten wird, synchron mit dem zugeführten Bezugssignal.

In der Praxis kann häufig ein Ausfall in der regelmäßigen Zuführung des Bezugssignales auftreten, das in den Motor eingespeist wird. In diesem Fall wird natürlich der gewünschte Synchronlauf des Motors gestört.

Andererseits kann häufig die Stromquelle einem Spannungsabfall oder einer öpannungsänderung unterworfen sein, welche natürlich abträglich auf den Synchronlauf des Motors einwirkt.

Z.B. schwankt in den Mangan-Batterien die Ausgangsspannung zwischen etwa 1,7 und 1,1 Volt. Ein bekanntes Verfahren, diesem üblichen Nachteil entgegenzuwirken, besteht darin, an der Eingangsseite des Verstärkers des Hotors ein Frequenz-Abstimmkreis vorzusehen^ die Abstiiaiafrequenz wird so gewählt, daß sie nahezu gleich derjenigen, der synchronisierenden öignalimpulse ist. In diesem Fall wird die in der Abtastspule induzierte öpannung durch den Abstimmkreis gesteuert, und bei einem Ausfall im äußeren Bynchronisabionssignal wird die t'otordrehaahl oder -Geschwindigkeit

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auf einem konstant en Wert gehalten· Bei Inwendung des Synchronisationssignales «±ηΛ es addierend auf den Eingang der. Abtastspule gegeben5 das addierte Kombinatiomssigmal wird dem Verstärker ziigefSkrfc_f rand die Kotordrelrang wird in Übereinstimmung mit dem geplanten. Synchronlauf gebracht.

Ein weiteres bekanntes Yerfalarem sur Überwindung des oben erwähnten liachteils bestellt dsrin, eine Diode an der Eingangsseite der Trsnslatorvorrichtims vorzusehen, welche den Verstärker bildet % die- kcfflTbinierten- Charakteristikender Biode und der !Sratusistpxrvoxxlchtung tragen dazu bei, den tatsächlichem Eingang zvm '!!ransistor auf einen im we- ■ sentlichen konstanten Begel zu Malten, selbst wenn eine -beträchtliche deim&nfcBBg im der -%aellenspannung auftritt· -Purch Anwendung dieser GegemisLciialBae kann der Transistormotor mit einer im weseiaibliciaeia koisss-Miten Drehzahl selbst bei Spanntihgsscß-wankia^geia Ib der ^,uelle -laufen, 'sisweit diese Schwankungen lnnerimLh eines Ibestiiomten Sehwankaiigsbereiches bleiben. Um deia gswiaasckten Synchronlauf zu erzielen, 1st eine öynchronisatloassfnie z\w Steuerung des LTotors vorgesehen, wobei' das S^nclaroiiisationssignal dieser Spule zugeführt wird« .

Ein erheblicher Haehteil» der bei Verwendung der oben erläuterten Äushilfsffiittel in Sestalt eines AbstiExkreises an der. Eingangsseite des Verstärkers des Transistcrmotors ,. auftritt, besteht darin, daß die Äbstinmfrequenz äes

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Abstimmkreises verhältnismäßig niedrig sein muß, besonders, wenn der Motor für einen Zeitgeber verwendet wird, da der Zeitgeber allgemein mit einer niedrigen Frequenz arbeitet, was zu einer größeren Abmessung der Induktionsspule und des Kondensators führt, die im Abstimmkreis vorhanden sind. Dieser Umstand verhindert in beträchtlichem Maße die Miniaturisierung des Motors* Zusätzlich ergeben sich beträchtliche Schwierigkeiten bei der Einstellung der Abstimmfrequenz. Die Herstellungskosten werden entsprechend durch diese Schwierigkeiten bei der Herstellung und Montage erhöht. , .

Wie oben erwähnt, werden das Synchronisationssignal und das abtastend induziert© Signal addierend an den Verstärker angelegt, um einen Schaltvorgang auszuführen. Dabei ergibt sich ein weiterer bekanntes? Nachteil darin, daß bei einem Fehler in der Signalztiführung ein fehlerhafter Schaltvorgang der "Vorrichtung auftritt» Dadurch wird ein ziemlich unbrauchbarer Lauf "des--. Mo tors begünstigt, abgesehen von der dadurch ermöglichten Erhöhimg des Kräftverbrauches. -

ff
Bei Verwendung .eines !bekanntes Verstärkers der oben erwähnfcen Arfc„ bei des? eine. Mode an der Eingangsseit© der Transistorvorrichtung zur Bildung des Verstärkers mit einer Spannungsausgleicns&ic&e vorgesehen ist, besteht darin» daß die Spanaungsausgleichsdiode parallel zur Basis—Emitter* •Schaltung liegt, so daß das Eingangssignal zweigeteilt und .

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das Signal-Verstärkungsverhältnis oder der u-Faktor entsprechend im Vergleich zu anderen. Anordnungen verringert wird.

Daher verschlechtert sich der gesamte Energieverbrauch. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, die Kennlinien des Transistors und der Diode von vornherein aufeinander abzustellen, um eine bestimmte Gesamtcharakteristik zu erzielen. Um diese Bedingung zu erfüllen, muß die Anzahl der Schaltelemente beträchtlich erhöht werden, woraus sich höhere Herstellungskosten für den Motor ergeben. Für die Synchronisationswirkung ist es erforderlich, eine gesonderte Synchronisationsspule für die Steuerung des Motors vorzusehen; Daraus ergeben sich die nlTotwendmgkeit für zusätzliche Schaltelemente, ein entsprechend erhöhter Energieverbrauch, Herstellungsschwierigkeiten und erhöhte Kosten.

Es ist deshalb das Hauptziel der Erfindung, einen Synchron-Motor zu schaffen, der geeignet ist, die hier erwähnten zahlreichen bekannten Nachteile zu beseitigen und insbesondere die Abhängigkeit der Motordrehzahl von der Quellenspannung für den Fall zu verbessern, daß ein Fehler; in der Zuführung des Synchronisationssignals auftritt.

Die Erfindung bezweckt weiter die Schaffung eines Motors der erwähnten Art, welcher sich durch einen stabileren

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Lauf mit geringstmögliciiem Energieverbrauch, auszeichnet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Transistormotors, der besonders zum Einbau in einen Zeitgeber mit Batterieantrieb geeignet ist und sich durch besondere Leistungsfähigkeit, niedrigen Energieverbrauch und niedrige Herstellungskosten auszeichnet.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Transistor-Motors der erwähnten Art, bei welchem die Spannungsquellenabhängigkeit der Schwingungsamplitude, des die Zeitbasis bildenden Oszillators für den fcotor günstiger als bisher ist. ■

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, in der die verschiedenen, hier erwähnten Ziele und Vorzüge verwirklicht sind, weist eine solche Anordnung der Teile auf, daß die Abtastspule im Basis-Emitter-Weg des den Kotor steuernden Transistors und die Steuer- oder Treiberspule im Basis-Spannungsquellenweg desselben Transistors liegt, wobei der Emitterstrom über einen Widerstand, Kondensator und eine Diode zur Basis des Spannungsausgleichstransistors rückgekoppelt und der Kollektor des Transistors über Kon- t densator, Widerstand, Diode und andere Schaltmittel zur Basis des treibenden Transistors verbunden ist. In diesem Fall, in dem der den Motor treibende Transistor durch einen den Zeitbasis-Oszillator steuernden Transistor ersetzt, wird,

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kann die Abhängigkeit der Schwingungsamplitude der Zeitbasis von der Quellenspannung beträchtlich verringert werden»

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Teile so angeordnet, daß die Treiberspule für den Zeitbaaisoszillator, eine Unruhe, eine Stimmgabe oder ähnliche Mittel, im Koilektor-Spannungsquellenweg des Spannungsausgleichstransistors und die Abtastspule des Zeitbasisoszillators im BasAs-äpannungsquellenweg dieses Transistors liegt, so daß eine Steuereinrichtung für "den Zeitbasisoszillator geschaffen wird· Auf diese Weise ergibt sich eine Transistor-Kotor-Anordnung, bei der die Motor-Umdrehung synchron mit der Schwingung des Zsitbasisossillators läuft, wobei der Spannungsausgleichstransistor als Steuertransistor für * den SeitbasiBtransistor arbeitet»

Der ßynchron-Transiator^Motor nach der Erfindung ist, allgemein gesprochen, so gebaut und angeordnet, daß er bei Aussetzen der SigaalEuführung >on einer Außenquelle mit einer höheren Geschwindigkeit als in dem Fall arbeitet, wenn ein bestimmtes Synchronisationssignal anliegt. Bei gelegentlichen Schwankungen in der Quellenspannung wird durch die Rückkopplungsscheltung ein überlegener konstanter Lauf gewährleistet, und der Motorbetrieb wird durch Anwendung dee Synchronisationssignals in Übereinstimmung mit dem vorher festgelegten Synchronlauf gebracht·

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Auf diese Weise ergibt sich, ein Transistor-Motor mit Verstärker, der von außen mit einem Synchronisationssignal gespeist wird und der gegen gelegentliche Schwankungen in der Quellenspannung verhältnismäßig unempfindlich ist.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergehen sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt sind. Es zeigenι

Hg. 1 einen Faltplan eines Synchron-Transistor-Motors

nach der Erfindung, · Pig. 2 eine Draufsicht auf die Hauptarbeitsteile des Iiotors,

Pig. 3 eine Seitenansicht der [Peile nach Fig. 2, Fig. 4- ein Diagramm mit verschiedenen Wellenformen zur

Erläuterung der Arbeitsweise des Motors, Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht eines mit einem er-

findungsgemäßen Motor ausgestatteten Zeitgebers, Fig. 6 eine Draufsislit auf einen für die Erfindung verwendeten Zeit'öaaisoszillators, " fig. 7 eine Seitenansicht des Oszillators nach Pig, 6, teilweise im Schnitt,

Hg» 8 einen Schaltplan für einen Zeitgeber nach Fig. 5» Fig. 9 ein Diagramm mit mehreren, in der Schaltung nach Fig. β 'benutzten Signalen,

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'Pig. 10 -eine schaubildliche Ansicht einer weiteren Aus- ' führungsform eines Zeitbasisoszillators,

Pig. 11 ein der Pig. 9 entsprechendes Diagramm- für einen . " Oszillator nach Pig. 10 und

Pig. 12 einen Schaltplan einer zur Steuerung der Schwingungsamplitude eines Zeitbasisoszillators verwendeten Einrichtung. .

In der in Pig. 1 dargestellten Einrichtung ist ein Transistor

10 zur Spannungskompensation und ein Transistor 11 zur Steuerung eines noch zu beschreibenden Elektromotors vorgesehen. Der Motor 12 ist sehr vereinfacht mit einem Rotor oder Läufer 12 und einer Steuer- oder Statorspule 14 dargestellt. Eine Abtastspule 13 ist so angeordnet, daß sie elektromagnetisch mit dem Rotor 12 zusammenarbeitet. Die Schaltung weist ferner einen Rückkopplungswiderstand 15» Kondensatoren 16 und 17, einen Widerstand 18, Vorwiderstände 19 und 20 und eine Gleichstromquelle 21 auf. Bei 22 ist ein Synchronisationspuls dargestellt, der von einer nicht dargestellten Quelle einem in punktierter Linie gezeigten Transistor 101 einer Vorstufe zugeführt wird.

Die Motorabtastspule ist über den Kondensator 16 mit dem Basis-Emitter-Weg des Transistors 11 verbunden. Die Spule 14- ist mit dem Emitter-Stromquellenweg desselben Transistors

11 und über den Rückkopplungswiderstand 15 mit der Basis des Transistors 10 verbunden*

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Der.Belastungswiderstand 18 liegt zwischen dem Kollektor des Transistors 10 und der positiven Seite der Gleichstromquelle 21; der Kollektor des Transistors 10 ist über den Kondensator 17 mit der Basis des Transistors 11 verbunden. Die Vorspannwiderstände 19 und 20 liegen zwischen der Basis des Transistors 11 und der Gleichstromquelle 21 bzw. der Basis des Transistors 10 und der Quelle 21.

Bezüglich der übrigen Schaltungselemente und ihrer Verbindungen wird auf Fig. 1 verwiesen.

In den Fig. 2 und 3 ist eine besondere Ausfuhrungsform des Rotors 12 und der Abtast- und Steuerspulen 13 und 14, die elektromagnetisch mit dem Rotor zusammenarbeiten, gezeigt.

Die allgemein mit 12 bezeichnete Rotoranordnung weist eine . Rotorwelle 23 auf, die ein Paar dünne Scheiben 24 und 25 trägt, welche aus magnetischem Material, wie "Permalloy", bestehen und einen bestimmten axialen Abstand voneinander haben. Diese Scheiben 24 und 25 sind starr durch Kleben oder ähnliche, bekannte Mittel mit Magnetscheiben 27 bzw. 28 verbunden, die aus einem ferro-magnetischem Material , etwa Ferrit, hergestellt sind. Jeder dieser Scheibenmagneten 27 und 28 ist axial so magnetisiert, daß sich sechs abwechselnde Pole ergeben. Die Anzahl der magnetischen Pole ist jedoch kein beschränkendes merkmal der Erfindung-Sie kann u.U. kleiner oder größer sein. Eine aus Kunst-

fi--v,, ,.... , ... 00984271383 . "¹¹"

stoff bestehende längliche Buchse 26 ist durch Klebung oder " auf ähnliche--Weise starr auf der Rotorwelle 23 befestigt und hält ihrerseits die Scheibenanordnungen 24, 27 und 25, 28 fest auf der Welle»

Die Äbtastspule/13 und die Steuerspule 14 sind fest auf einem bestimmten starren Teil eines Zeitgebers angeordnet, wie mit Bezug auf Fig» 5 ausführlicher erläutert wird. In üblicher ¥/eise ist die Rotorwelle 23 drehbar an ihren beiden Enden in geeigneten, in Pig· 3 nicht dargestellten Lagern angeordnet. Zwischen der Bodenfläche des Magneten und den Oberseiten der Spulen 13 und 14 ist ein axialer leerer luftspalt 29 vorgesehen* In gleicher Weise ist ein weiterer leerer Luftspalt JO zwischen dem unteren Magneten 28 und dem Paar 13 und 14 vorgesehen». Daher kann die Rotoranordnung gegenüber dem stationäres Spulenpaar oszillieren.

Fig« 4A zeigt die Wellenform des Steuerstromes des Transistor-Motors, soweit er bislang dargestellt und beschrieben ist, bei Fehlen des Synchronisationssignales. In dieser Fig· bezeichnet das Bezugssseichen 31 die Dauer CtV) eines pulsielsenden Steuerstromes·

Fig, 4B zeigt die Wellenform einer Reihe von synchronisierend^ Signalpulse 22.

Fig. 4G zeigt die Wellenform des Stromes im Sycchron-Transistor-Motor in Gegenwart der synchronisierenden Signal- .

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pulse. Das Bezugszeichen 32 bezeichnet.die Dauer C~Cq) der Zeitperiode Jedes Strompulses.

In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines batteriegetriebenen kleinen Zeitgebers schaubildlich dargestellt. In dieser Fig. werden für die gleichen oder ähnlichen Bestandteile, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, dieselben Bezugszeichen verwendet. Die nachfolgende Beschreibung der baulichen Einzelheiten bezieht sich auf die Fig. 5 bis 7. - ■ ,

Eine abgewandelte Unruhe-Anordnung 33i siehe Fig. 5» weist eine Rotorwelle 42 auf, die starr ein Paar dünner magnetischer Scheiben 34 und 35 trägt, welche axial eine kleine Strecke auseinanderliegen« Die Scheiben bestehen aus magnetischem Material wie Im Falle der Scheiben 24 und 25· Die Bezugszeichen 36 und 37 veranschaulichen symbolisch die Abtastspule und di© Steuerspule« Diese Spulen sind hier jedoch au einem einzigen, scheibenartigen Körper gewickelt. An den Scheiben 34 und 5.5" sind einander· senkrecht gegenüber zylindrische Magnetstücke 38 und 39 befestigt. Ausgleichsgewicht© 40 und 41, die vorzugsweise die dargestellte Form haben, sind gleichfalls an den Scheiben befestigt_? und zwar in horizontaler Sichtung gegenüber dem entsprechenden Magneten 38 bzw» 39· .

liahezu am oberen En.de der ünruliewelle 42 ist eine übliche

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Klemmhülse 43 vorgesehen, die auf der Welle befestigt ist" und das eine Ende einer üblichen Haarfeder 44 hält, deren anderes Ende $n einem nicht dargestellten, üblichen Pfosten • befestigt ist.

In Fig· 5 ist eine Eotoranordnung 12 vorgesehen. Dieser Zeitgeber ist ferner mit einer Unruheanordnung 33 versehen» 48 und 49 sind übliche Unter- bmw.. Oberplatten; die Rotor anordnung 12 und die Unruheanordnung 33 sind drehbar zwi- · sehen diesen Platten 48 und 49 angeordnet. '

Fig. 5 zeigt ferner eine übliche Schraubenfassung 45 für die Unruhewelle, eine übliche Regulierplatte 46, einen üblichen Stufenfeineinstellknopf 47,-einen gemeinsamen Spulenträger 50 für die Motorspulen 13» 14 und die Unruhe-.spulen 36 und 37, einen üblichen Träger 51 für eine gedruckte Schaltung, einen Anlaßknopf 52 für die Unruhe und den Motor, eine Anlaßfeder 53 zur Auslösung der Schwingung der Unruhe und eine Motorsteuerungsfeder 54··

Die Unruheanordnung 33 und der Motor 12 sind zwischen den üblichen G-ehäuseplatten angeordnet· Die Motorspulen 13 und 14 und die Unruhespulen 36 und 37 sind auf dem gemeinsamen - Spulenträger 50 so angeordnet, daß sie auf einfache Weise

mit den elektronischen Schaltungsmitteln zusammenarbeiten können, die nur vereinfacht als auf den Träger 51 angeordnet dargestellt sind. Die übrigen Teile der in Fig. 5 gezeigten

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Uhr sind an sich und in ihrem Zusammenwirken bekannt, so daß sie nicht weiter erläutert zu werden brauchen.

In Fig. 8 sind die gleichen oder ähnlichen Bestandteile mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform versehen, wobei jedoch jeweils noch ein Apostroph beigefügt ist. Die Schaltung nach Pig. 8 ist gegenüber derjenigen nach Fig. 1 etwas abgewandelt worden. In dieser Schaltungsanordnung ersetzt die Unruhesteuerspule 37 den Belastungswiderstand 18 des Spannungskompensationstransistors 10, der in diesem Fall mit 10' bezeichnet ist.

Die Unruheabtastspule 36 und der Kondensator 55 sind parallel mit dem Vorwiderstand 20' für den Transistor 10' geschaltet, wobei ein Rückkopplungskondensator 56 anstelle des Widerstandes 15 eingefügt und für den gleichen Zweck verwendet wird.

In Fig. 9A ist eine Wellenform des Motorsteuerstromes in der Stopperiode der Unruhe dargestellt. Fig. 9B zeigt eine Wellenform des Unruhes teuer stromes. Fig. 90 zeigt eine Wellenform des Motorsteuerstromes für den Fall, daß der Motor synchron mit dem Unruhesignal läuft. In Fig. 9 zeigt ⁱ das Bezugszeichen 57 die Feriodendauer (L .) des pulsartigen Ivlotorsteuerstromes bei angehaltener Unruhe. 58 zeigt eine ähnliche Periode ('"Co) des Motorsteuerstromes im Zustand der Synchronisation.

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EIg, 10 stellt eine abgewandelte Form des Zeitbasisoszillators 59 dar, der dreiarmig ausgebildet ist. Der eigentliche Oszillator 60 hat Oszillatorarme 60a, 60b und 60c, Ein Ausgleichsgewicht 61 verbindet starr die freien Enden der äußeren Arme 60a und 60c miteinander· Die Oszillatoranordnung 59 weist ferner ein Paar entgegengesetzt angeordneter, zylindrischer, beweglicher Magnetstücke 62 und 63 auf. Ferner sind eine Abtastspule 64- und eine Steuerspule 65 vorgesehen, die den eigentlichen Oszillator steuert und die auf einer Trägerplatte 66 befestigt ist, die ihrerseits an der üblichen oberen Gehäuseplatte, etwa einer Platte 4-9 in Fig. 5, die hier nicht gezeigt ist, befestigt ist. Ein

"ist
Feineinstellknopf 68 vorgesehen, um die untere Spule 64-axial näher zum oder weiter vom Oszillator einzustellen. Das fußende des eigentlichen Oszillators 60 ist fest an einem Basisteil 69 abgestützt, der seinerseits einstellbar an einer üblichen unteren Gehäuseplatte angeordnet ist, wie etwa der Platte 48 in Fig· 5» die hier nicht dargestellt ist. Die Schwingarme des Oszillators sind aus einem konßtantelastischen Material hergestellt, das an sich bekannt ist· Die Magneten 62 und 63 sind fest auf den Endsritsen des mittleren Schwingarmes 6Gb angeordnet· Diese Magneten arbeiten mit der oberen und der unteren Spule 65 bzw. 64-sausammen, wobei jeweils ein geeigneter Luftspalt vorgesehen ist·

- IS

i?ig» 11A zeigt eine Wellenform des Kot ors teuer strömeε bei

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Fehlen des synchronisierenden Signals» Fig. 11B zeigt eine Wellenform des synchronisierenden Signals, das die doppelte Frequenz mit Bezug auf diejenige des Motorsteuerstromes hat. Fig. 110 zeigt-eine Wellenform des Motorsteuerstromes für den Fall, daß die Motordrehgeschwindigkeit in Synchronisation mit den synchronisierenden Signalpulsen gebracht worden ist.

In dem Amplitudensteuerkreis nach Fig. 12 sind die gleichen oder ähnlichen Schaltungsteile wie in der Schaltung in Fig.1 mit entsprechend gleichen Bezugszeichen unter Beifügung von " bezeichnet worden» Der Kondensator 56" ist der gleiche wie der bei 5β in Fig. 8 dargestellte. Die Motorabtastspule 13 und die Motorsteuerspule 14 der Schaltung nach,. Fig. 1 sind jedoch bei dieser Ausführungsform durch die Spulen 54 und 65 für den Zeifbasißoszillator ersetzt worden.

In der Schaltungsanosräaußg naeb. Fig. 1 kann der Zeitbasisoszillator ein Ks?i*stall_t ©iae Stimmgabe oder eine ähnliche Vorrichtung seinj die ^reqüens der elektrischen Ausgangsspannung , die von der zugehörigen elektronischen Schaltung. geliefert wird, wird einer Frequenzteilung unterworfen, so daß als Synohronisationssignal die Pulse 22 in Fig. 4B benutzt werden»

Im folgenden wird erläutert₉ warum die stabile Drehbewegung des Rotors von einem gelegentlichen Abfallen der Quellen-

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spannung oder Schwankungen oder einem Ausfall der Synchronisationssignalpulse nicht beeinflußt wird. Außerdem wird der Synchroni s at ions vor gang für den Motor im einzelnen "beschrieben.

Es wird angenommen, daß der Eotor in irgendeiner geeigneten mecliansichen oder elektrischen Weise in der gewünschten Drehrichtung angelassen wird und seine Drehbewegung steigert, bis er eine vorher festgelegte Drehgeschwindigkeit ■ erreicht, die weiterhin aufrechterhalten wird.

Ferner wird angenommen, daß ein Spannungsabfall an der Energiequelle 21 in Fig. 1 auftritt und der Stromfluß durch die Motorsteuerspule 14 entsprechend verringert wird. Dadurch erniedrigt sich das Emitter-Potential des Transistors 11, wodurch das Basispotential'des Transistors 10 entsprechend erniedrigt wird. Andererseits erhöht sich das Basispotential des Transistors 11 über den Kondensator 17, so daß der Emitter-Strom des Transistors 11 oder der Steuerstrom des Motors entsprechend erhöht wird. Auf diese Weise kann der Abfall in der Quellenspannung wirksam kompensiert und die Drehbewegung auf einem vorher festgelegten Wer"t, wie vorher, gehalten'werden. Es hat sich gezeigt, daß die Quellenspannungsabhängigkeit des Rotorlaufes d§*s Transistormotors im wesentlichen praktisch auf UuIl verringert werden kann, wenn die in Fig. 1 dargestellte Grundschaltung verwendet wird«,

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!nachfolgend wird die Synchronisationswirkung beschrieben. Wie erwähnt, stellt die bei A in Fig. 4- dargestellte Wellenkurve diejenige des Steuerstromes des Transistormotors im Fall der Störung in der Anwendung der Synchronisationssignalpulse dar. Die Schaltungsdaten sind so gewählt worden, daß in diesem Fall der Rotor 12 mit einer geringfügig höheren Drehzahl als der vorher festgelegten synchronen Iwotordrehzahl läuft. Durch Anwendung der Synchronisationssignalpulse 22 schaltet der Vorstufentransistor 101 in Fig.1 ein, so daß das Signal zur Basis des iransistors 11 geht und dieser abgeschaltet wird. Aufgrund dessen wird die Pulsdauerperiode "^" * des Motorsteuerstromes, die bei 31 in Figo 4-A gezeigt ist, kürzer als L g, wie bei 32 in i'ig. 4-0 gezeigt ist. Daraus ergibt sich, daß die Motordrehzahl während des Ausfalls des Synchronisationssignals niedriger als sonst wird, so daß die i.Iotordrehung damit in Übereinstimmung mit der vorher festgelegten synchronen Motordrehzahl gebracht wird.

Als Beispiel wurde für eine praktische Ausführungsform die Synchronisationssignalfrequenz mit 25 Hz gewählt. Ferner wurde ein Rotor mit einem Außendurchmesser von 8 mm und einer Dicke von 5 mm verwendet, der 6 Pole hatte. Der Motor arbeitete wirksam bei 1,5 Volt mit 5 bis 6 mA. Die Eingangsspannung schwankte, zwischen 1,1 und 1,5 Volt. Die Ergebnisse waren äußerst günstig für die Anwendung.auf elektronische Zeitgeber, insbesondere für solche mit

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Kristalloszillator. ·

Nachfolgend wird die hauptsächlich in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform eines Zeitgebers betrachtet, bei welcher von Hand der Anlaßknopf 52 gedreht wird,'Die Unruheauslö'sefeder 53 und die Motöranlaßfeder 54 werden dann so betätigt, daß der *Motor 12 mechanisch in der gewünschten Riehtung dreht und die Unruhe 35 zu Schwingungen erregt wird. Der Motor dreht dann Synchron mit dem Ausgangssignal von der Unruhe. Diese Arbeitsbedingungen werden mit Bezug auf die Jig. 8 und 9 erläutert.

In Fig· 8 wird angenommen, daß der Vorgang ausgeführt wird, während die Unruh® in ihrer ^otpunktlage hält* Wenn der Motor wie vorstehend angelassen wird, erhöht der Hotor 12* ■ allmählich unter diesen Arbeitebe-3.indungen seine Drehgeschwindigkeit, bis sie einen vorbestimmten Wert erreicht, worauf die erreichte Geschwindigkeit beibehalten wird.

Wenn die Quellenspannung unter diesen Betriebsbedingungen abfällt» wird, der Motorsteuerstrom* der durch die Steuerspule 14 fließt, oder der Emitterstrom entsprechend verringert, und es liegt nahe, daß dadurch eine Verringerung der Motorumdrehungen begünstigt würde. In der Praxis jedoch führt die Verringerung des Emitterstromes und des Emitterpotentials des Transistors 11 zu einer Verringerung des Basispotentials des Spannungsausgleichs- und Unruhesteuertransistors 10'. In entsj'rechender Weise wird das

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Kollektorpotential ,am Transistor 10' erhöht und durch den Kondensator 17' das Basispotenti'al des Transistors 11 ebenfalls erhöht. Damit wird der Emitterstrom am Transistor 11' entsprechend erhöht, und die Schwankung in der Drehbewegung des Rotors 12 kann wirksam ausgeglichen werden. Diese Art der Abhängigkeit von der Quellenspannung ist damit auf ein Minimum verringert· Sogar bei gelegentlichem Anstieg in der Quellenspannung wird ein befriedigender Ausgieioh in ähnlicher Weise erreicht. Im einzelnen begünstigt ein Anstieg in der Quellenspannung einen entsprechenden Anäieg des Emitterstromes.und daher einen entsprechenden Anstieg des Emiiter-Potentials am Transistor 11. Dieses Potential wird durch den Rückkopplungskondensator 56 auf die Basis des Transistors 10· übertragen, dessen Basispotential damit erhöht wird« Das Kollektorpotientiai des Transistors 10' wird dadurch erniedrigt, und das verringerte Potential wird über den Kondensator 17' auf die Basis des Transistors 11^s übertragen, dessen Basispotential,damit erniedrigt wird. Auf diese Weise wird der Emitterstrom des Transistors 11⁹ entsprechend verringert und daher die ge-

legent liehe Abweichung der Dretespgen des Rotors 12 von dem vorgesehenen Wert in Befriedigender Weise ausgeglichen. Das sonst erhebliche Ausmaß der Abhängigkeit des Motorlaufes von der Quellenspannung kann damit auf einen Kleinstwert verringert werden«. · ·

Bei Ausfall der synchronisierenden Signalpulse hat der

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Motorsteuerstrom eine Wellenform, die vereinfacht in Fig.9*A gezeigt ist. Die Pulsdauerperiode ist "bei 57 mit Z". dargestellt. Wenn die Unruhe in Schwingung gehalten wird und die Synchronisationspulse mit einer bei Fig. 9B'dargestellten Wellenform der Basis des Transistors 11' zugeführt werden, wird der letztere abgeschaltet und die Zeitdauer jedes der Motorsteuerpulse wird von L . auf L „ verringert, wie in der Fig. gezeigt.

Im folgenden wird mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 die Unruhe ausführlicher erläutert. Wie dargestellt, sind die Magneten als Paar vorgesehen, so daß der Unruhesteuerstrom zweimal pro Schwingung zugeführt wird. Wenn die Frequenz der Unruhe f Hz beträgt, haben die MotorSynchronisationspulse die Frequenz 2 f Hz.

Die Hauptdaten des in Fig. 5 dargestellten Zeitgebers sind

die folgenden:

Außendurchmesser des Rotors 14· mm Ψ

Anzahl der Pole Frequenz der Unruheschwingung Synchronisationsgeschwindigkeit Quellenspannung Stromverbrauch - bei 1,5 V

Diese Daten entsprechen in brauchbarer Weise den Anforderungen eines Batteriegetriebenen Zeitgebers.

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6	Hz
10	UpM,
400	1,8 V
1,1 -	/IA
350

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Der als Beispiel in Fig. 10 dargestellte dreiarmige Zeitbasisoszillator kann die Unruhe in Fig. 5 ersetzen. Die Schwingungsfrequenz des Abstimm-Vibrators ist allgemein beträchtlich höher als diejenige der Unruhe. Der· Vibrator kann jedoch wirksam als Zeitbasis verwendet werden, indem sein elektrisches Ausgangssignal einer Frequenzteilung unterworfen wird, wie bereits erwähnt wurde.

Falls der Abstimmvibrator nicht eine so sehr hohe Frequenz hat, kann mit Vorteil der folgende Weg eingeschlagen werden.

Bei Verwendung der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 wird angenommen, daß die Umdrehungen pro Minute geringfügig höher als f/n sind, wobei η eine ganze Zahl, im Fall der Fig. 11 2, und f der vorstehend definierte Wert ist.

■Bei Anwendung der Synchronisationspulse wird der Motor abwechselnd durch diese synchronisiert. Die Synchronisationspulse erscheinen z.B. als 70, 71» 72 .... Bei Anliegen des j Pulses 71 wird der Motor in keiner Weise beeinflußt, da in der vorhergehenden Stufenperiode der Motor nicht aktiv war, wie aus Abschnitt C der Fig. 11 hervorgeht. Daher ist der SynchronisationsVorgang in diesem Fall der gleiche wie bei den feeideH anderen Beispielen.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 12 ist so ausgelegt, daß die Abhängigkeit der Oszillationsamplitude des Zeitbasisoszillators von der Quellenspannung auf einen Kleinstwert

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gebracht wird. Die Arbeitsweise dieser Schaltung ergibt sich. aus der vorstehenden Erläuterung der Arbeitsweise des Motors·

Im einzelnen wird angenommen, daß die Quellenspannung bei 21" ausreicht, um die Oszillationsamplitude auf dem gewünschten Wert zu halten. Unter diesen Betriebsbedingungen wird, falls die Quellenspannung sich verringert, der Zeitbasiseteuerstrom oder der Emitterstrom für den Transistor 11" über die Spule 65 entsprechend verringert. Daher wird das Emitterpotential am Transistor 11" verringert und das Baeiepotential des Transistors 10" entsprechend über den fiückkopplungskondensator 56 verringert. Das Kollektorpotential am Transistor 10" steigt an, und daher erhöht sich das Basispotential des Transistors 11"· Der Emitters troin am Transistor 11" wird dann entsprechend erhöht. Auf diese Weise wird der Abfall in der Quellenspannung ausge-_Y glichen· Mit anderen Worten kann cüs üszillationsamplitude des Eeitbasisoszillatorfi innerhalb eines bestimmten Schwankungsbereiches der Quellenspannung in wesentliehen auf einem konstanten Niveau gehalten werden.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Synchron-Transietor-fflotor, insbesondere fUr Zeitgeber, mit einer Synchronisations-Signalquelle, einem elektronischen Schaltkreis, der einen Transistor enthält, der seinen Zustand bei Empfang des Synchronisations-Signals ändert, einer den Schaltkreis speisenden Spannungsquelle und einer magnetischen Rotor-Anordnung, die einen drehbaren Rotor und eine Abtast&pule und eine Steuerspule enthält, die mit dem Rotor elektromagnetisch zusammenwirken und T_eile des Schaltkreises sind) wobei der Rotor von dem durch die S^euerspule fließenden Strom elektrisch pulsierend angetrieben wird, ohne Rücksicht auf das Anliegen des Synchronisations-Signals, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von gelegentlich in der Steuerspule (14) erscheinenden Quellenspannungsschsankungen ein Spannungsausgleichstransistor (10) in Rückkopplungsverbindung mit dem Steuertransistor (11) steht.
2. motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elektronischen Schaltkreis das Synchronisations-Signal an der Basis des Steuertransistors (1.1) anliegt.
3. üfiotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisations-Signalquelle einen Kristall-Oszillator und einen Transistor (101) aufweist, . · der das elektrische Ausgangssignal des Oszillators

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aufnimmt und als Vorstufenglied für den Steuertransistor (11) angeschlossen ist.
4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Belastungswiderstand (18) zum Spannungsausgleich zwischen dem Kollektor des Spannungsausgleichstransistors (10) und der Spannungsquelle (21) liegt.
5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß passive Schaltungselemente (15) in der Rückkopplungsv/erbindung liegen.
6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisations-Signalque'lle einen mechanischen Oszillator (12; 59) aufweist, zu dem eine Steuerspule und eine Abtastepule gehören, die elektro-magnetisch mit dem mechanischen Oszillator zusammenwirken, wobei die Abtasisspule zwischen der Basis des Spannungsausgleichstransistors(10) und der Spannungsquelle liegt.
7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastepule und die Steuerspule fest auf einem gemeinsamen Träger (50) angeordnet sind, der seinerseits zwischen der oberen und unteren Gehäuseplatte (49, 48) eines Zeitgebers angeordnet ist.

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