DE2118057C3 - Zeithaltendes Gerät mit einem von einem Antriebsmotor angetriebenen Anzeigesystem, dessen Stand periodisch korrigiert wird - Google Patents

Description

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die diesen direkt steuern. Dabei können auch Phasen- hängig von der Art des Antriebsmotors bei insgesamt

regelkreise benutzt werden, die die momentane geringem Energiebedarf des zeithaltenden Gerätes

Phasendifferenz zwischen den vom Frequenznormal sichergestellt ist,

abgeleiteten und den vom Antriebsmotor erzeugten Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1

Impulsen auf einen festen Wert regeln. Hierbei muß 5 angegebene Erfindung gelöst.

innerhalb einer einzigen Schaltperiode ein eventueller Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind

Fehler ausgeregelt werden. Zudem können nur ge- den Unteransprüchen zu entnehmen.

ringe Phasendifferenzen erfaßt werden. Die bei Ein- Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines

wirkung von äußeren Kräften auftretenden Gang- Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren näher

unterschiede können meist nicht beseitigt werden, da io erläutert. Es zeigt

die dabei auftretenden Phasendifferenzen zu groß F i g. 1 das Blockschaltbild einer quarzgesteuerten

sind. Im übrigen lassen sich nicht alle Antriebs- Armbanduhr, bei der eine periodische Standkorrektur

motoren der hier interessierenden Art synchronisieren. vorgenommen wird,

Man hat versucht, diese Nachteile weitgehend zu Fig. 2 den zeitlichen Ablauf der Impulse des Anvermeiden, indem man z. B. Antriebsmotoren mit 15 zeige- und des Frequenznormalsystems und des Winhohem Energieinhalt anwendete, indem man z. B. kels des Anzeigesystems.

eine hohe Amplitude oder eine hohe Frequenz wählt. Gemäß F i g. 1 steuert der interne Quarzoszillator 1

Dies führt zu einem hohen Leistungsbedarf bzw. zu den Frequenzteiler 2. Dieser wiederum betätigt die

Komplikationen bei der Konstruktion des Fortschalt- elektromechaaische Start- und Anhaltevorrichtung 3.

werkes zur Erzeugung der Drehbewegung des An- 20 Diese greift in das Getriebe 4 & des Anzeigesystems S

triebssystems. Grundvoraussetzung für eine hohe ein.

Ganggenauigkeit ist zudem die Synchronisierbarkeit Die Baugruppe 5 besteht aus dem / atriebsmotor 6

des Motors. in Form einer elektromechanisch angetriebenen Un-

Zur Vermeidung von Standdifferenzen des An- ruh und dem Anzeigesystem mit dem Getriebe 4 σ, zeigesystems auf Grund der oben dargelegten Ein- 25 4b und dem Anzeigewerk 7 sowie der Rutschkuppflüsse ist es auch schon bekannt, ein zeithaltendes lung 8, dk- zwischen den Getriebeteilen 4a und 4b Gerät mit einem direkt gesteuerten elektromechanisch liegt.

mit einer vorgegebenen Eigenfrequenz arbeitenden Die Batteriezelle 9 versorgt die Baugruppe 5, das Antriebsmotor und mit einem durch diesen i>nge- interne Frequenznormal 1, den Frequenzteiler 2 und triebenen, aus Getriebe und Anzeigewerk bestehen- 30 eine Stellvorrichtung in Form der Start- und Anhalteden Anzeigesystem so auszubilden, daß einerseits ein vorrichtung 3.

internes Frequenznormal, insbesondere Quarzoszil- Wirkungsweise des in F i g. 1 dargestellten Aus-

lator, vorhanden ist, das über einen Frequenzteiler führungsbtispiels, die mit Hilfe der F i g. 2 erläutert

periodisch Impulse mit einer gegenüber dein An- wird:

triebsmotor hohen Frequenzkonstanz abgibt, und daß 35 Das interne Frequenznormal 1 besitzt die Freandererseits eine elektromechanische Stellvorrichtung quenz f₀ = 2²¹/60 = 34,95253 kHz. Der damit anvorgesehen ist, die den Stand des Anzeigesystems gesteuerte Frequenzteiler 2 hat das Teilverhältnis derart im Takt der vom Frequenzteiler erzeugten 2²¹: 1 und liefert an seinem Ausgang Imuplse der Impulse korrigiert, daß bei einer Abweichung des Frequenz /_r = 1/60 Hz, so daß diese Aus^angs-Standes von einem durch den Zeitpunkt des Auf- 40 impulse voneinander den zeitlichen Abstand von tretens dieser Impulse definierten Sollwert diese auf- einer Minute haben.

gehoben wird. Bei diesem Gerät werden in Abhängig- Die als Antriebsmotor des Anzeigesystems die-

keit von der Stellung einer mit dem Getriebe ver- nende, elektromechanisch in Schwingung gehaltene

bundenen Scheibe, welche Stellung angibt, ob die Unruh 6 besitzt die Frequenz ]_υ = 4 Hz -f- .1 f, wo-

Anzeige nach- oder vorgeht, dem direkt gesteuerten 45 bei /l/> 0 so gewählt ist, daß immer, selbst bei Stö-

Schrittschaltwerk entsprechend viele zusätzliche Im- rung, ein Vorlauf gewährleistet ist. Bezeichnet ψ_τυ

pulse zugeführt bzw. eine bestimmte Anzahl von den augenblicklichen Drehwinkel der Rutschkupp-

Steuerimpulsen unterdrückt. Speziell für ein Schritt- lung 8 auf der Seite des Getriebeteils 4a gegenüber

schaltwerk mit aperiodiscissm Verhalten, das auf einer beliebig gewählten Nullstellung, so wird dieser Impulse mit weitgehend be'iebigem zeitlichem Ab- 50 Winkel φ_τυ wegen des Vorlaufs schon sicher vor

stand ansprichi, führt der hier eingeschlagene Weg Ablauf einer Minute eine volle Umdrehung vollendet

zum Erfolg. Die Auswirkung von äußeren Kräften hahen (s. F i g. 2).

wird weitgehend ausgeschaltet, indem kurzzeitige Die Start- und Anhaltevorrichtung 3 besteht aus

Standdifferenzen zugelassen werden, die nach Ab- einem permanent dynamisch betätigten Stift, der lauf einer bestimmten Zeit periodisch wiederkehrend 55 zwei Stellungen einnehmen kann: Während der

ausgeglichen werden. Insbesondere für Antriebs- Zeit t_sm (F i g. 2) befindet er sich in einer Stellung,

motoren mit mechanischen Schwingern ist diese be- wo er als Anschlag das Getriebe blockiert, die

kannte Korrektur nicht anwendbar, da das Ausblei- Rutschkupplung 8 also durchrutscht und das An-

ben von Antriebsimpulsen bzw. das Hinzufügen zu- zeigewerk 7 vom Antrieb des Anzeigesystems 5 gesatzlicher Impulse wegen der in den Schwingern ge- 60 trennt ist.

speicherten großen Energiemenge nicht — oder Während einer relativ kurzen darauffolgenden so-

wenigstens nicht im gewünschten Umfang — zu genannten Freigabezeit t_Fr befindet sich der Stift in

einem entsprechend langsameren bzw. schnelleren der anderen Stellung, so daß der mit dem Stift zu-

Gang führt. sammenwirkende Getriebeteil den Anschlagstift frei

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, 65 passieren kann. Daraufhin wird der Stift in die Ausein zeithaltendes Gerät der eingangs genannten Art gangsstellung zurückgeführt.

anzugeben, mit dem eine hohe Ganggenauigkeit auch In diesem Ausführungsbeispiel ist zur Erzielung

hp.i starken von außen einwirkenden Kräften unab- besonders geringer Leistungsaufnahme das perma-

nentitiagnet-dynamische System, das den Stift betätigt, als polarisiertes System ausgeführt, so daß nur für den Umschaltvorgang selbst Strom benötigt wird.

Das Ende der Freigabezeit t_Fr wird von einer monostabilen Kippstufe bestimmt, während der Anfang der Freigabezeit vom Ausgangsimpuls des steuernden Frequenzteilers festgelegt wird. Die Dauer der Freigabezeit kann mehrere Sekunden betragen.

Bis zum Beginn der Stillstandszeit t_sml war das Anzeigewerk direkt mit dem Antrieb des Anzeigesystems gekoppelt, so daß der Winkel q>_AS, der die Stellung des Sekundenzeigers bezeichnet, im gleichen Maße wie der Winkel φ_τυ zunahm (F i g. 2).

Während er Stillstandszeit t_sm nimmt φ_Α5 nicht mehr zu, der Getriebeteil 4 b und das Anzeigewerk 7 stehen still.

Zur Zeit t_siarl trifft der Ausgangsimpuls j_T des Frequenzteilers 2 ein und steuert die Start- und Anhaltevorrichtung 3 so, daß diese den Getriebeteil 4 b freigibt. Damit hört die Rutschkupplung 8 auf durch'

S zurutschen und das Anzeigewerk 7 ist für einen weiteren Umlauf der Rutschkupplung 8 auf der Seite des Getriebeteils Aa direkt mit dem Antrieb gekoppelt, wie die Darstellung des zeitlichen Verlaufs des Winkels φ_τυ in F i g. 2 zeigt.

ίο Das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung kann im Mittel mit einer Leistungsaufnahme von weniger als 15μW betrieben werden. Dabei benötigt die mit einem Wirkungsgrad von 50 bis zu 6O°/o betriebene Unruh etwa lO^W, der Frequenzteiler 3nW und die Start- und Anhaltevorrichtung

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

2Π8057 * 1 2 - :,_ teller periodisch abgegebenen Impulse gesteuert Patentansprüche: wird. 8, Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 6

1. Zeithaltendes Gerät mit einem elektrisch, oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Getriebe elektromechanisch oder mechanisch mit einer 5 oder dem Anzeigewerk des Anzeigesystems eine vorgegebenen Eigenfrequenz arbeitenden An- Kupplung vorhanden ist und zwischen Kupplung triebsmotor und mit einem durch diesen angetrie- und Anhaltevorrichtung eine Feder als Energiebenen, aus Getriebe und Anzeigewerk bestehen- speicher vorhanden ist, die beim Eingreifen der den Anzeigesystera, dadurch gekenn- Anhaltevorrichtung gespannt wird und beim Start zeichnet, daß einerseits ein internes Fre- io eine zusätzliche Beschleunigung des Amsigequenznormal, insbesondere Quarzoszillator, vor- werkes durch die sich entspannende Feder behänden ist, das über einen Frequenzteiler peri- wirkt, so daß nur ein kurzer und energiesparender odisch Impulse mit einer gegenüber dem An- Betätigungsimpuls der elektromechanisch betätriebsmotor hohen Frequenzkonstanz abgibt, und tigten Start- und Anhaltevorrichtung notwendig daß andererseits eine in das Gelriebe eingeschal- 15 ist.

tete elektromechanische Stellvorrichtung vorgesehen ist, die den Stand des Anzeigesystems durch

Eingreifen in den zeitlichen Ablauf desselben der-

art im Takte der vom Frequenzteiler erzeugten

Impulse korrigiert, daß bei einer Abweichung des 20

Standes von einem durch den Zeitpunkt des

Auftretens dieser Impulse definierten Sollwert Die Erfindung betrifft ein zeithaltendes Gerät mit

diese aufgehoben wird. einem elektrisch, elektromechanisch oder mechanisch

2. Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 1, da- mit einer vorgegebenen Eigenfrequenz arbeitenden durch gekennzeichnet, daß als elektromechani- 25 Antriebsmotor und mit einem durch diesen angetriesche Stellvorrichtung ein elektromechanisch be- benen, aus Getriebe und Anzeigewerk bestehenden tätigtes Stellherz verwendet wird. Anzeigesystem. Solche zeithaltenden Geräte sind

3. Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 1, da- bekannt.

durch gekennzeichnet, daß d:;e Eigenfrequenz des Neben der relativ geringen Eigenfrequenzkonstanz Antriebsmotors so gewählt ist, daß das Anzeige- 30 der Antriebsmotoren solcher Geräte, seien es Stimmsystem in der Zeit zwischen zwei vom Frequenz- gabel-, Blattfeder- oder Unruh-Systeme, seien es teiler abgegebenen Impulsen mit Sicherheit eine Synchronmotoren, synchronisierte Motoren, synchropositive zeitliche Standabweichun^ aufweist, d. h. nisierte Schwingsysteme, Schrittschaltmotoren oder vorgeht, und daß die Stellvorrichtung so ausgebil- elektromechanische Schrittschaltwerke, führen insbedet ist, daß das Anzeigesystem bei Erreichen des 35 sondere von außen auf den Antriebsmotor einwir-Sollwerts seines Standes stillgesetzt und beim kende Kräfte zu einer bleibenden Standabweichung. Auftreten eines Impulses wieder freigegeben wird. So erhält man durch Schüttelbewegungen und

4. Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 3, da- Drehstöße, wie sie bei raschen Handbewegungen, durch gekennzeichnet, daß im Getriebe des An- beim Tennisspielen, beim Wettlauf, im Fahrzeug vorzeigesystems eine durch die Stellvorrichtung lös- 40 kommen können, bei Uhren mit Unruhschwingungsbare und feststellbare Kupplung vorhanden ist. systemen von 2,5 Hz Fehler, verursacht vor allem

5. Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 3 durch das Prellen, entsprechend einer Standdifferenz oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stell- innerhalb von 1 Minute bis zu etwa +10 bis — 5 Sevorrichtung einerseits durch einen von dem An- künden, bei einer 5-Hz-Uhr bis zu etwa +2,-1 Sezeigesystem selbst gesteuerten mechanischen oder 45 künden. Deshalb läßt sich auch eine Unruh üblicher elektronischen Kontakt das Anzeigesystem an- Frequenz für Armbanduhren nicht mit der notwenhält und andererseits durch die vom Frequenz- digen Sicherheit direkt synchronisieren, wie später normal über den Frequenzteiler periodisch abge- noch dargelegt wird.

gebenen Impulse wieder gestartet wird. Weiterhin sind mechansiche Schaltvorrichtungen

6. Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 3 50 empfindlich gegen Translations- und Drehstöße, was oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge- sich insbesondere bei Armbanduhren fatal auswirken triebe oder das Anzeigewerk des Anzeigesystems kann, wo im Gebrauch Beschleunigungen von einigen gegea eine Anhaltevorrichtung in Form eines 10⁵cm/s~² auftreten können. Je kleiner die Fort-Anschlags, beispielsweise einen Stift, läuft und schaltfrequenz ist, um so mehr wirken sich Fehler damit angehalten wird, und der Anschlag durch 55 bei der Fortschaltung des Zeigerwerkes auf den eine elektromechanische Vorrichtung beseitigt Stand der Uhr aus.

wird, die durch die vom Frequenznormal über Die durch die geringe Eigenfrequenzkonstanz der den Frequenzteiler periodisch abgegebenen Im- Antriebsmotoren bedingten Standabweichungen laspulse gesteuert Wird. sen sich durch bekannte Ausführungen von zeithal-

7. Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 3 60 tenden Geräten mit synchronisierbarem elektrischem oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum An- oder elektromechanischen!, mit einer vorgegebenen halten des Getriebes oder des Anzeigewerkes des Eigenfrequenz arbeitendem Antriebsmotor und mit Anzeigesystems eine Anhaltevorrichtung in Form einem durch diesen angetriebenen, aus Getriebe und eines Rastmagneten vorgesehen ist und zum er- Atizeigewerk bestehenden Anzeigesystem vermeiden, neuten Start des Anzeigesystems das magnetische 65 bei denen ein internes Frequenznormal, insbesondere Feld des Rastmagneten durch ein magnetisches Quarzoszillator, vorhanden ist, das über einen Fre-Gegenfeld kurzzeitig aufgehoben wird, das durch quenzteiler periodisch Impulse mit einer gegenüber die vom Frequenznormal über den Frequenz- dem Antriebsmotor hohen Frequenzkonstanz abgibt,