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Schaltungsanordnung für den Antrieb batteriegespeister Uhren hoher
Genauigkeit Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den Antrieb batteriegespeister,
elektronisch gesteuerter Uhren hoher Genauigkeit, insbesondere für quarzgesteuerte
Armbanduhren, mit wenigstens einer Triebimpulse für einen das Zeigerwerk antreibenden
elektromechanischen Wandler liefernden elektronischen Stufe.
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Bei kontaktlos angetriebenen elektronischen Uhren hoher Genauigkeit,
insbesondere bei durch einen piezoelektrischen Kristall, z.B. einen Quarzkristall,
gesteuerten Uhren, wird die Anzeigegenauigkeit weitgehend durch
die
erforderlichen mechanischen Teile sowie durch eventuell auftretende äußere Störeinflüsse
bestimmt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß äußerer Störeinflüsse
zu verringern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Ausschaltung
von Störimpulsen undZoder Unterbrechungen der Triebimpulse für den elektromechanischen
Wandler der die elekfronische Schaltung speisenden Batterie eine Kapazität parallel
geschaltet ist.
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Der Erfindung liegt die neue Erkenntnis zugrunde, daß der Batterieanschluß
einer Uhr der genannten Art Anlaß zu erheblichen Störungen geben kann. Die Batterie,
die auswechselbar sein muß, wird üblicherweise durch federnde Klemmen gehalten,
die einen einwandfreien Kontakt gewährleisten sollen. Die Anmelderin hat durch Untersuchungen
festgestellt, daß bei starken Erschütterungen, wie sie bei tragbaren Uhren, insbesondere
bei Armbanduhren, auftreten können, infolge der federnden Halterung der Batterie
kurze Spannungsunterbrechungen bis zu einer Zeitspanne von etwa zwei ms auftreten
können. Diese Spannungsunterbrechungen können Störimpulse oder Unterbrechungen der
Triebimpulse auslösen, welche insbesondere bei elektromechanischen Wandlern mit
sehr geringer eigener
Masse, wie z.B. Schrittschaltanordnungen in
Form von Drehspulsystemen oder Drehmagnetsystemen, zu Fehlschaltungen führen können.
So werden z.B. bei quarzgesteuerten Uhren eine elektronische Oszillatorschaltung,
dieser nachgeschaltete Frequenzteilerstufen sowie Impulsformer-Ausgangsstufen und
Anpassungsstufen verwendet. Tritt hier eine kurzzeitige Spannungsunterbrechung oder
ein kurzzeitiger Spannungseinbruch auf, so können insbeesondere in der Oszillatorschaltung
und in den Teilerstufen Störimpulse ausgelöst werden, welche Fehltriebimpulse für
den elektromechanischen Wandler erzeugen. Meistens treten bei einer starken Erschtltterung
Kontaktprellungen auf, wodurch eine Spannungsunterbrechung mehrere höher frequente
Einzelimpulse enthält. Hierdurch kann eine ganze Reihe von Störimpulsen ausgelöst
werden, die je zu einem Fehltriebimpuls für den elektromechanischen Wandler führen.
So können durch eine einzige Kontaktprellung bereits ganz erhebliche Gangabweichungen
herbeigeführt werden, die die an sich sehr hohe Genauigkeit der elektronischen Schaltung
aufheben.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird verhindert, daß es bei einer
Kontaktunterbrechung zwischen Batterie und deren ISalterunr zu einem wesentlichen
Spannungseinbruch
kommt. Die durch derartige Kontaktunterbrechungen
hervorgerufenen Fehler werden also ausgeschaltet.
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Zweckmäßig wird in Reihe mit der Kapazität ein Vorwiderstand geschaltet,
welcher einen eventuellen Kurzschluß verhindern soll.
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Bei einer Schaltungsanordnung mit mehreren elektronischen Stufen
können die Batterieanschlüsse der Endstufe oder der Endstufen getrennt unmittelbar
an die Batterie geführt sein, während die Kapazität parallel zu den Batterieanschlüssen
für die vorhergehenden Stufen geschaltet ist und der Vorwiderstand in eine dieser
Batterieanschlüsse zwischen Kapazität und Batterie eingeschaltet ist.
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Um eine Kontaktunterbrechung von vornherein so klein wie möglich
zu halten, kann die Batterie zwischen zwei federnden Klemmen mit Dreipunktauflage
gehaltert sein.
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Dabei kann jede Klemme aus drei sternförmig angeordneten Federarmen
bestehen, die mit einer federnden Kontaktlamelle verbunden sind.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einigen AusIüllrungsbeisI)ielen
näher erlGiutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein vereinfachtes
Schaltbild einer Schaltung für eine quarzgesteuerte elektronische Uhr gemäß einer
ersten AusfUbrungsform der Erfindung, Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild einer
gegenüber Figur 1 abgewandelten Ausführungsform und Fig. 3 eine Darstellung der
Batteriehalterung mit federnden Klemmen.
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In Figur 1 ist mit 10 ein Gerät bezeichnet, das eine durch einen piezoelektrischen
Kristall, z.B. einen Quarzkristall 11, stabilisierten elektronischen Oszillator,
mehrere diesem Oszillator nachgeschaltete Frequenzteilerstufen sowie Impulsformer-Ausgangsstufen
und Anpassungsstufen enthalten kann.
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An die Klemmen 15 und 16 ist eine nicht dargestellte Batterie angeschlossen,
beispielsweise über die in Figur 3 dargestellten federnden Kontakt zungen 32 und
34. Von den mit der Batterie in Verbindung stehenden Klemmen 15 und 16 führen Leitungen
13 und 14 zu der Triebimpulse für einen elektromechanischen Wandler erzeugenden
Endstufe des Gerätes 10. Mit 17 ist die Erregerspule des elektromechanischen Wandlers
bezeichnet. Die Leitungen 12 und 14 verbinden die mit der Batterie in Verbindung
stehenden Klemmen 15 und 16 mit den der Endstufe des Gerätes
10
vorgeschalteten Vorstufen, beispielsweise der Oszillatorschaltung und den Frequenzteilerstufen.
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Parallel zu den Klemmen 15 und 16 ist eine Kapazität l9 geschaltet,
die in Reihe mit einem Vorwiderstand-18 liegt. Die Kapazität 19 wird durch die mit
den Klemmen 15 und 16 verbundene Batterie aufgeladen.
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Der Vorwiderstand 18 soll einen eventuellen Kurzschluß verhindern.
Wird nun infolge eines Stoßes der Kontakt zwischen der Batterie und den diese Batterie
haltenden Klemmen aufgehoben oder'stark verschlechtert, so liefert die aufgeladene
Kapazität 19 die elektrische Leistung für das gesamte Gerät 10. Selbstverständlich
muß die Kapazität 19 ausreichend groß bemessen sein, so daß die gespeicherte Ladung
zur Speisung des Gerätes 10 während der Unterbrechungszeit ausreicht. Es werden
hier also Störimpulse durch Unterbrechung der zur Oszillatorschaltung und zu den
Frequenzteilerstufen führenden Leitungen vermieden, und es wird außerdem die Speisesepannung
an der Endstufe aufrechterhalten, so daß eine Unterbrechung des die Spule 17 durchfließenden
Stromimpulses nicht auftreten kann. Auf diese Weise werden einerseits Störimpulse
und damit Fehlschaltungen vermieden, während andererseits die Triebimpulsform erhalten
bleibt. Insbesondere bei Triebimpulsfolgen innerhalb des
Frequenzbereiches
des hörbaren Schalles kann dies mit einem Kondensator ausreichend kleinen Volumens
erreicht werden, ohne daß wesentliche Spannungsabsenkungen am Kondensator auftreten,
die ebenfalls Störimpulse in der Schaltung 10 erzeugen können.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist der Vorwiderstand 20
in die zu den Vorstufen führende Leitung 12 eingeschaltet, und es liegt die Kapazität21
zwischen den Leitungen 12 und 14, jedoch von der Klemme 15 aus gesehen hinter dem
Vorwiderstand 20, so daß im Falle einer Kontaktunterbrechung zwischen Batterie und
den Klemmen 15 und 16 in erster Linie die Vorstufen von dem Kondensator 21 gespeist
werden. Diese Ausführung wird insbesondere dann angewendet, wenn die Triebimpulse
eine niedrigere Frequenz haben, also wenn beispielsweise pro Sekunde nur ein Triebimpuls
auftritt. Bei einer Kontaktunterbrechung muß hier nur der geringe Strom bedarf der
Vorstufen der integrierten Schaltung geliefert werden. Es genügt hierzu beispielsweise
eine Kapazität von etwa 4 Mikrofarad.
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Die Schaltung 10 ist zweckmäßig so ausgelegt, daßdie Triebimpulse
auch dann eine für die Weiterschaltung des elektromechanischen Wandlers ausreichende
Energie
enthalten, wenn innerhalb des Räderwerkes Widerstände auftreten,
beispielsweise durch blverdickung, und wenn gleichzeitig eine Spannungsunterbrechung
während einer Zeitdauer von etwa 2 ms auftritt. Um dies sicherzustellen, kann die
Impulsdauer der je Sekunde einmal auftretenden Triebimpulse auf 8 ms festgelegt
werden. An sich ist jedoch aufgrund der geringen Impulsfolgefrequenz die Wahrscheinlichit,
daß eine Spannungsunterbrechung in die Triebimpulsdauer fällt, etwa 1:100, also
sehr gering.
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In Figur 3 ist mit 30 beispielsweise ein Teil eines Uhrwerkes oder
eines Uhrwerksgehäuses gezeigt, in dem eine Ausnehmung 37 zur Aufnahme einer Batterie
36 vorgesehen ist. 31 ist eine Isolierung und 32 eine Kontaktzunge, die mit einer
der Kelemmen 15 und 16 in den Figuren 1 und 2 verbunden sein kann.
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Die Kontakt zunge trägt an ihrem freien Ende drei sternförmig angeordnete
federnde Arme 33, die alle an einem Pol der Batterie 36 anliegen. Die Kontaktzunge
34 ist ebenfalls mit einer der Klemmen 15 und 16 verbunden.
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Sie kann z.B. an Masse liegen und somit auch Teil des Gehäusebodens
sein. Die Kontaktzunge 34 trägt auch hier drei federnde Kontaktarme 35, die alle
an einem Pol der
Batterie 36 anliegen. Durch die gezeigte Halterung
werden eventuell auftretende Kontaktunterbrechungen auf ein Minimum beschränkt.
Die gezeigte Batteriehalterung trägt also auch dazu bei, Störimpulse und Impulsunterbrechungen
zu verhindern.