DE2110674C3

DE2110674C3 -

Info

Publication number: DE2110674C3
Application number: DE19712110674
Authority: DE
Priority date: 1970-03-31
Filing date: 1971-03-05
Publication date: 1977-04-21

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Uhr mit einer Unruh aus zwei axial beabstandeten Scheiben, die an ihren einander zugewandten Flächen in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete Paare hinsichtlich ihrer Polachse koaxial angeordneter Dauermagnete tragen, deren jeweils einer an einer dei Flächen der Scheiben angeordnet ist, mit einer eine Detektorspule und eine Antriebsspule aufweisenden, koaxial in gemeinsamer Wicklungsebene ausgeführten Spulenanordnung, die zwischen die Polflächen der Dauermagnete ortsfest gehalten derart eingesetzt ist, daß im Zuge der Schwingbewegung der Unruh die quer zur Bewegungsrichtung verlaufenden Spulenstränge der Spulenanordnung die beiden Magnetfelder zwisehen den Dauermagneten der Paare durchqueren, und mit einer elektrischen Verstärkereinrichtung, die von der Detektorspule gesteuert die Antriebsspule erregt.

Es sind bereits Uhren mit elektromagnetischem Unruhantrieb bekannt (DT-OS 15 48 031), bei denen die Detektorspule und die Antriebsspule koaxial in gemeinsamer Wicklungsebene angeordnet sind. Diese Maßnahme ist ausschließlich getroffen, um eine Wechselstromresonanzverstärkung zu erzielen, die dadurch möglich ist, daß zumindest der mit der Detektorspule zusammenwirkende Dauermagnet aus einer Vielzahl von in Schwingungsrichtung hintereinander angeordneten einzelnen Dauermagneten besteht. Diese Vielzahl von Dauermagneten bewirkt in der Detektorspule ein Wechselstromsignal, das unter Resonanzbedingungen der Verstärkung unterzogen wird. Die Erregerspule ist außen um die Antriebsspule herumgreifend angeordnet und derart bemessen, daß sie in der wirksamen Spulenbreite etwa der Breite einer Magnetscheibe entspricht

Ein weiterhin bekanntgewordener Vorschlag fur eine Unr mit elektromagnetischem Unruh-Antrieb (FR-PS 15 17 282) arbeitet mit zwei Spulen, deren Wicklungssinn entgegengesetzt ist Die Spulen haben jeweils sowohl die Funktion der Antriebsspule als auch diejenigen der Detektorspule für die jeweils andere Spule in ihrer Eigenschaft als Antriebsspule. Aufgrund der Unterbringung zweier Antnebsspulen ergibt sich hier ein erheblicher Platzbedarf im Raum, den die Spule zwischen den Dauermagneten des Unruhrades einnimmt. ,„_n

Bei einer Uhr der eingangs genannten Art (OB-PS 10 55 295) wird die Möglichkeit aufgezeigt, von den beiden die Spulenanordnung bildenden Spulen, deren eine als Detektorspule und deren andere als Antriebsspule dient, eine innerhalb der anderen in der gleichen Wicklungsebene anzuordnen. Die Anordnung selbst ist in nicht näher geschilderter Weise derart getroffen, daß die Scheitelwerte der negativen und positiven induzierten Spannung in der Detektorspule erheblich unterschiedlich sind. Dies führt zu besonders ungünstigen Aussteuerungsverhältnissen des Verstärkertransistors, da die .^teuerspannung an der Basis des Transistors entsprechend unterschiedlich ist. Zur Sicherstellung eines schalterähnlichen Verhaltens muß bereits der niedrigere Scheitelwert entsprechende Spannungsverhältnisse für das Durchschalten an der Basis des Steuertransistors sicherstellen, der höhere Scheitelwert bedeutet dann einen unnötigen Energieaufwand.

Um die erforderliche Detekunmmdestspannung und die nötige Antriebsenergie für die Unruh zur Verfugung stellen zu können, war man bislang bei Berücksichtigung eines möglichst geringen Platzbedarfs gezwungen, die Spulenanordnung m 1 einer hohen Zahl von Windungen aus sehr dünnem Draht zu versehen und die Magnete aus einem sehr hochwertigem Dauermagnetwerkstoff herzustellen. Dies führt insgesamt zu entsprechend hohen Herstellkosten und erschwert die Montage der Spulenanordnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Uhr der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Spulenanordnung sich bei gedrängter Bauweise und niedrigem Energiebedarf einfacher herstellen und montieren läßt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Detektorspule innerhalb der Antriebsspule angeordnet und derart bemessen ist, daß durch Vermeiden eines Durchqueren.» gleichzeitig beider Magnetfelder von je einem der beiden Säulenstränge der Detektorspule die positiven und negativen Scheitelwerte der in der Detektorspule induzierten Spannung etwa gleich groß sind.

Durch diese besondere Anordnung der Detektor- und der Antriebsspule in Anpassung an die örtliche Lage dei Magnetfelder der beiden Dauermagnetpaare gelingt es bessere Aussteuerungsbedingungen der Vcrstärkungs einrichtung zu erzielen, was sich dahingegen auswirkt daß die Spulenanordnung mit weniger Windunger ausgeführt werden kann, wodurch bei gleichen Platzbedarf größere Drahtstärken Verwendung linder können. Darüber hinaus ist es möglich, mit relativ einfachen Dauermagneten entsprechend geringer Feld stärke auszukommen.

Die Anordnung der Detektorspule derart, daß sie vor der Antriebsspule außen umgriffen wird, führt dazu, dai ihre quer zur Bewegungsrichtung verlaufenden Spulen

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strange relativ eng beabstandet sind. Aus diesem Grunde lassen sich auch die beiden Magnetpaare in Umfangsrichtung der Unruh gesehen relativ dicht beabstandet anordnen. Dies führt dazu, daß der Weg des magnetischen Kraftlinienflusses entsprechend klein und damit widerstandsarm gehalten werden kann und daß die Detektorsignale relativ nah beim Durchgang der Unruh durch den Mittelbereich des Schwingweges erfolgen. Wäre die Detektorspule außen um die Antriebsspule herum angeordnet, so würde der Doppel-Antriebsimpuls relativ weit vom Zentrum der Schwingung der Unruh aufgeben, was sich ungünstig auf den Betrieb der Uhr auswirkt

In besonders bevorzugter Ausführung weist die Spulenanordnung nur drei Anschlüsse auf, einer ist als sogenannte Mittelanzapfung ausgeführt.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungen im folgerten näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Unruh mit elektromagnetischer Antriebseinrichtung herkömmlicher Bauart,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Unruh gemäß F i g. 1,

Fig. 3 eine Ausführungsfom eines Antriebsstromkreises üblicher Bauart,

Fig.4 Kurven des Spannungsverlaufes an drei Schaltungspunkten des in F i g. 3 dargestellten Antriebsstromkreises bei Betrieb einer Unruh gemäß den F i g. 1 und 2,

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Unruh mit erfindungsgemäß ausgestalteter elektromagnetischer Antriebseinrichtung,

F i g. 6 eine Ausführungsform der Magnetspule,

F i g. 7 Kurven des Spannungsverlaufs an drei Schaltungspunkten des in F i g. 3 dargestellten Antriebs-Schaltkreises bei Betrieb einer erfindungsgemäß ausgestalteten elektromagnetisch betriebenen Unruh.

Fig. 3 zeigt eine für elektrische Uhren verwendete Unruh üblicher Bauart in Vorderansicht. Die Unruh besteht aus zwei Scheiben 1, die um eine Unruhwelle 2 drehbar gelagert sind. An den einander zugewandten Flächen der Scheiben 1 sind im Umfangsbereich zwei Paare von Dauermagneten 3,4 und 5,6 angeordnet, von denen jeweils die beiden, die ein Paar bilden, hinsichtlich ihrer magnetischen Polachse senkrecht zur Scheibenebene fluchtend und mit unterschiedlichen magnetischen Polen einander zugewandt angeordnet sind. Die Richtung der Magnetfelder zwischen den Dauermagneten 3, 4 bzw. 5, 6 der beiden Dauermagnetpaare ist entgegengesetzt. In dem Spalt zwischen den Dauermagneten der Paare ist eine Spulenanordnung aus einer Detektorspule 7 und einer Antriebsspule 8 angeordnet.

Die Draufsicht gemäß F i g. 2 läßt einen Magnetspuhlrahmen 9 und Ausgleichsgewichte 10 und 11 für die Auswuchtung der Unruh erkennen. Mit 12 sind die das eine Dauermagnetpaar bildenden Dauermagneten 3 und 4 und mit 13 die das andere Dauermagnetpaar bildenden Dauermagneten 5 und 6 in F i g. 2 bezeichnet. 14 ist die zugehörige Spulenanordnung.

Wie F i g. 1 erkennen läßt, wird die Spulenanordnung durch die Detektorspule 7 und die Antriebsspule 8 derart gebildet, daß diese beiden Spulen koaxial und in Achsrichtung hintereinander angeordnet sind. Es ist weiterhin bekannt, die Detektorspule und die Antriebsspule durch Wickeln beider Spulen zusammen zu einer Einheit auszubilden.

Der Antriebsstromkreis gemäß Fig. 3 zeigt symbolisch bei 15 die Deiektorsnule. bei 16 einen Kondensator zum Abblocken des Gleichstromes, bei 17 einen Basisvorwiderstand, bei 18 die Antriebsspule, bei 19 einen Treibertransistor und bei 20 eine Gleichstromquelle.

In F i g. 4 ist der Spannungsverlauf an den Schaltungspunkten A. B, Cdes Antriebsstromkreises wiedergegeben, wenn dieser für den Antrieb der Unruhe gemäß Fig. 1 verwendet wird. Eine Kurve des Spannungsverlaufes, induziert in der Detektorspule 15, wird durch eine gestrichelte Linie in F i g. 4 (Λ) dargestellt. Die Kurve fällt in der Ansprechzeit in einem Bereich ab, in der der Treibertransistor betrieben wird. Dies zeigt der ausgezogen wiedergegebene Kurvenverlauf, wenn man den Spannungsabfall des inneren Widerstandes infoige des elektrischen Stromes, der in der Detektorspule 15 fließt, hinzurechnet. Die am Kollektorseitigen Anschluß der Antriebsspule 18 auftretende Spannung hat eine entgegengesetzte Phase zu derjenigen, die durch die Detektorspule 15 zustande kommt, wie F i g. 4 erkennen läßt. Wenn die Spannung San der Basis über denjenigen Wert ansteigt, bei welchem der Treibertransistor leitend wird, fließt elektrischer Strom durch die Detektorspu'e 15 in die Basis und die Kollektorspannung am Punkte C des Treibertransistors gehl auf ihren Wert zurück, den sie im Leitzustand des Transistors einnimmt.

In diesem Zeitabschnitt wird der Entkopplungskondensator 16 durch den Strom aufgeladen, der von der Detektorspule 15 zur Basis fließt. Die Ladespannung an dem Kondensator wird dazu ausgenutzt, die Basis des Transistors derart vorzuspannen, daß der Transistor in seiner gesperrten Schaltstellung verharrt, wenn er sie eingenommen hat. Dies ist aus F i g. 4 (B) ersichtlich. Der Spitzenwert im positiven Bereich der durch die Oszillation der Unruh hervorgerufenen Detektorspannung ist nicht der gleiche für die Fälle der Schwir.gbewegung der Unruh im Uhrzeigersinn, der Schwingbewegung der Unruh im Gegenuhrzeigersinn oder bei Auftreten eines Basisstromes.

Es tritt daher eine Differenz V_B, Fig.4 (B) auf zwischen der Basisvorspannung unmittelbar vor Zustandekommen eines Einzel-Treiberimpulses und derjenigen unmittelbar vor Zustandekommen eines Doppel-Treiberimpulses. 1st der Basisvorspannwiderstand zu klein, so gelangt der Treibertransistor in seinen leitenden Zustand, bevor der Einzel-Treiberimpuls auftreten sollte, wodurch Energie verschwendet wird. Ist der Basisvorspannwiderstand dagegen zu groß, so ist die negative Basisvorspannung entsprechend erhöht, was sich in einer Reduzierung der Breite und Aplitude des Treiberimpulses auswirkt. So ist der Basisvorspannwiderstand auf einen bestimmten Bereich begrenzt, um den Betrieb der Unruh sicher zu stellen, der Doppel-Detektorimpuls muß groß genug sein, um den gegebenen Schwellwertbereich zu überschreiten.

Wenn die negative Basisvorspannung unmittelbar vor Auftreten des Doppeldetektorimpulses zu sehr angestiegen ist. kant. der Treibertransistor nicht völlig leitend geschalten werden, weil die Detektorspannung nie'¹' entsprechend groß genug wird. Dadurch steiger die Transistorverluste, was zu einer Minderung dei Schwingungsamplitude der Unruh führt.

Es muß daher die Windungszahl der Detektorspule erhöht werden, um eine ausreichende Detektorspan nung sicher zu stellen. Folglich muß die Windungszahl der Antriebsspule herabgesetzt werden, wenn man dit Spulenanordnung innerhalb eines entsprechend be grenzten Raumes halten will. Als Ergebnis wird die at der Antriebsspule auftretende Spannung verringert, de

erhöhte Strombedarf wirkt sich nicht auf den Antrieb der Unruh aus, weshalb deren Schwingungsamplitude absinkt. Um diesen Nachteil aufzufangen, muß die Spulenanordnung nach dem Stand der Technik mit entsprechend mehr Windungen dünneren Drahtes ausgeführt werden.

Mit der Erfindung soll ermöglicht werden, die Windungszahl der Detektorspule zu verringern. Nach dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel, das eine Unruhe mit an dieser angeordneten Dauermagneten zeigt, besteht die Spulenanordnung aus einer Antriebsspule 21 und einer Detektorspule 22 und weist einen inneren Anschluß 23 der Deiektorspule 22, einen Anschluß 24 zwischen der Aniriebsspule 21 und der Detektorspule 22 und einen äußeren Anschluß 25 der Antriebsspule 21 auf. Die Spulen sind um einen Magnetspulenrahmen 26 angeordnet (F i g. 6).

F i g. 7 zeigt die Kurven des Spannungsverlaufes an den Schaltungspunkten A. B und C der Schaltung nach F i g. 3 für den Fall des Anschlusses der Spulenanordnung 21, 22 gemäß der Erfindung (Fig.5). Fig. 7 entspricht insoweit F i g. 4. Die Wicklungen der Spulen

21 und 22 sind koaxial in einer Wicklungsebene angeordnet, derart, daß die Wicklung der Detektorspule

22 die Magnetfelder der Magnetpaare 3,4 und 5,6 nicht gleichzeitig durchquert, so daß die positiven und negativen Scheitelwerte der induzierten Spannung an der Detektorspule 22 etwa gleich groß sind, wie dies in F i g. 7 verdeutlicht ist. Daher ist die Basisvorspannung etwa die gleiche vor einem einfachen und vor einem doppelten ausgelösten Treiberimpuls, wozu auf F i g. 7 Bezug genommen wird. Die Basisvorspannung kann daher gleich groß gewählt werden, gleichgültig ob es sich um einen Einzel- oder einen Doppel-Treiberimpuls handelt, wozu auf Fig. 7 (B) verwiesen wird. Die Differenzspannung V_Bi ist wesentlich kleiner als diejenige Vn₁ im Beispiel nach F i g. 4(ß).

Deshalb kann selbst dann, wenn der Scheitelwert des Doppel-Detektorimpulses niedrig ist, der Treibertransistor in einen gutleitcnden Zustand überführt werden, die negative Basisvorspannung kann niedriger und die

ίο Windungszahl der Detektorspule 22 kleiner gehalten werden, weshalb sich dickerer billigerer Draht verwenden läßt. Die Phase des Treiberstromes ist geringfügig aus der Phasenlage verschoben, in welcher der Phasenstrom dem Magneten ein Maximum an Energie vermittelt, doch macht dies praktisch keinen Unterschied aus. Durch die Möglichkeit des Anschlusses beider Spulen 21 und 22 an einen Pol der Spannungsquelle über den gemeinsamen Mittelanschluß 24 ergibt sich eine vorteilhaft einfache Anordnung der Spulenan-Schlüsse.

Wie die vorstehenden Ausführungen erkennen lassen, ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung eine Verringerung der Windungszahl der Detektorspule einer elektrischen Uhr der in Frage stehenden Art, als Folge davon läßt sich die Windungszahl der Antriebsspule steigern. Die Spulenanordnung läßt sich aus dickerem Draht herstellen. Im Ergebnis erhält man eine billigere und einfach zu handhabendere Spulenanordnung, was sich auf die Massenfertigung der Uhren der hier in Frage stehenden Art vorteilhaft auswirkt. Da die erforderliche Detektorspannung relativ gering gehalten werden kann, lassen sich billigere Magneten verwenden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Uhr mit einer Unruh aus zwei axial beabstandeten Scheiben, die an ihren einander zugewandten Flächen in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnete Paare hinsichtlich ihrer Polachse koaxial angeordneter Dauermagnete tragen, deren jeweils einer an einer der Flächen der Scheiben angeordnet ist, mit einer eine Detektorspule und einer Antriebsspule aufweisenden, koaxial in gemeinsamer Wicklungsebene ausgeführten Spulenanordnung, die zwischen die Polflächen der Dauermagnete ortsfest gehalten derart eingesetzt ist, daß im Zuge der Schwingbeweguns der Unruh die quer zur Bewegsrichtung verlaufenden Spulenstränge der Spulenanordnung die beiden Magnetfelder zwischen den Dauermagneten der Paare durchqueren, und mit einer elektrischen Verstärkereinrichtung, die von der Detektorspule gesteuert die Antriebsspule erregt, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorspule (22) innerhalb der Antriebsspule (21) angeordnet und derart gemessen ist, daß durch Vermeiden eines Durchquerens gleichzeitig beider Magnetfelder von je einem der beiden Spulenstränge der Detektorspule die positiven und negativen Scheitelwerte der in der Detektorspule induzierten Spannung etwa gleich groß sind.

2. Uhr nach Anspruch ',dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung einen inneren Anschluß (23), einen der Detektorspule (22) und der Antriebsspule (21) gemeinsamen Anschluß (24) und einen äußeren Anschluß (25) aufweist.