DE2139682B2 - Drahtlos mit einem periodischen steuersignal synchronisierte elektrische uhr - Google Patents

Description

zustand mehr oder weniger stark schwankende Induktionsfelder, die sich gegenseitig durchdringen und interferieren. Dadurch können örtlich und zeitlich Zonen besonders niedriger Feldstärke auftreten; in manchen Fällen schwank· das Indukiionsfeld auch durch Bewegung oder Betätigung eines Teils aus magnetischem Material. Diese Störungen bzw. Feld-Schwächungen und Feldunterbrechungtn wirken sich ungünstig auf die Genauigkeit der schnurlosen Synchronuhren aus. Es kann leicht vorkommen, daß die z. B. als Wecker ausgebildete Uhr am Abend uneünstig aufgestellt und erst am nächsten Morgen wieder in eine Lage gebracht wird, in der das magnetische Streufeld zur Synchronisierung ausreicht. Trotzdem soll die Uhr keine nennenswerte Garmabweichur.ii zeiacii. ~ ~

Bei der eingangs erwähnten elektrischen Uhr mit zusätzlichem Oszillator ist we_een der mangelnden Frequenzkonstanz des normalerweise vom Steuersicr.u! synchronisierten Oszillators keine ausreichende Gan-Genauigkeit über längere Zeitabschnitte erreichbar. Sie kann also die Aufgabe, bei längeren Unterbre.'hungen und Schwächungen des synchronisierenden Magnetfeldes eine ausreichende Ganggenauigkeit zu Gewährleisten, nicht lösen. " '

Demgegenüber ist die erfindungsgemäße elektrische Uhr der eingangs erwähnten Art gekennzeichnet durch ein induktives" Fühlglied für das als Steuersignal dienende magnetische" Streufeld eines elcKtrischen Installationsnetzes, ein vom Steuersignal unabhängiecs Frequenznormal für den ständig frei schwingenden Oszillator und eine Umschaltvorrichtung, die bei Störungen und Ausbleiben des Induktionsfeldes der Netzfrequenz eine Synchronisierspule des Transistor-

vXdef '"" ⁰^" *™ ™' ^ ^* Ernndungsgemäß dient also der Oszillator nicht ständig zum Antrieb des Uhrwerksmotors unter Beeinflussung durch das Steuersignal, sondern der völlig frei schwingende Oszillator wird erst beim Ausbleiben oder bei Unregelmäßigkeiten des Steuersignals nach Bedarf zum Antrieb des Uhrwerks herangezogen. Es hat sich gezeigt, daß die in der belgischen Patentschrift 0 66 verwirklichte Doppelfvnktion des Oszillators als Zwischenglied für die Synchronisierung des Uhrwerks mit dem Steuersignal und als zeithaltendes Glied be m Ausfal! desselben nicht zu einer Vereinfachung, sondern zu einer aufwendigeren Schaltung führen muß, weil man in diesem Falle zusätzlich eine Rückstellvorrichtung für größere Abweichungen bei längerem Ausfall des Steuersignals vorsehen muß. Erfindungsgemäß konnte dagegen durch die völlige Trennung der drahtlosen Steuerung von dem ersatzweise herangezogenen Oszillator eine einfach aufgebaute Schaltung mit außerordentlich hoher Zuverlässigkeit verwirklicht F i s. 6 eine Einzeldarstellung des Transistormotors und des Oszillators der Synchronuhr,

Fig. 7(1) bis 7(111) Diagramme zur Erläuterung des Umschaltvorsanges, . _v

Ξ F i g. S (1) und"S (U) das Schaltbild und die Kennlinie einer weiteren Ausführungsform der Erfindung

und

F i g. 9 eine schematische Darstellung des Inneren einer erfindunssgemäßen Uhr.

F i g. 1 zeietVas Blockschaltbild einer Ausführungsform "der Erfindung. Die Uhr enthält einen Fun kreis A für das magnetische Induktionsfeld des Insullationsnetzes. einen Transistormotor B, einen Oszillator C und einen Umschalter D.

Wie Fi g 2 zeigt, enthält der Fühlkreis A eine Induktionsspule 1 mit Ferritkern, um das räumliche Macnetfeld mit der Netzfrequenz zu erfassen, rerner sind" ein Verstärker 2 für das aufgenommene Signal,

ein Differenzierglied 3 mit RC-Ghed zur knwan lung der rechteckigen Ausgangsspannung des verstärkers 2 in Triggerimpulse und ein Frequenzteiler 4 mit einem astabilen Multivibrator vorgesehen, uer Frequenzteiler setzt die Impulsfrequenz auf ein V lertei Jer Netzfrequenz herab.

Der frei laufende Transistormotor B besteht aus einem Transistor Tr, einer Feldwicklung 5 una einem \ierpoligen Läufer 6. Der Oszillator C bestem einer Unruhe 7, die als Frequenznormal dient, einer Triebspule 8, einer Fühlspule 8', einer Syncnronisierspule 9, einem Transistor Tr₂ und Schalttransistoren ^ und S₃. Die Synchronisierspule 9 ist magneten m.i dem Läufer des Transistormotors gekoppelt und uoer einen Schalttransistor S₁ und einen ^vers"^rK""£ transistor Tr₁ elektrisch mit dem Frequenzteiler ■*

tnTge Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben.

^Umschalter D besteht aus einem monostabilen Multivibrator 10, der ^vom.Differeiiricgned3 beajrfanlagt wird und dadurch eine ^Rechtec^"ⁿ""£ ^ konstanter Pulsbreite erzeug^^JnlTdt "r <o und einem kondensator 12 zur Umwandlung mc

Rechteckspannung in e,ne GIe_^ch^™»ⁿi ^UIJ J"^ Schmitt-Trigger 13 mit den Transis oren '3 ^u™ ' _ Der Kollektor des Transistors Γ,_? > t mit der, Bas.s elektroden der Schalttrans,storen5₂^d 5 verbunden. Der Schalttransistor .9, ist on NPN Typ to^

sistor S₂ vom PNP-Typ, ^der ™^sl™'r?.'„^m _{eld des} Typ. Wenn also das rnagne .sch- Indukt.onsfeld de

1™*^™™™™™^^ Falle e'ner Feldgesperrt und 5 geöffnet wanrend im halle

störung S₁ und S₃ ^^^^^

Fig. 3 zeigt das Block chaltb Id Ausfuhrungsform ^« ig-

zusa zlich «'"^e" J^™7_uf_{d mae}netische Feldgerat 37 fur ?^""^p^_r ⁿ^^g _empfängt ^k _ein Signal von 55 ^rke^^C^_Hf/J^S,, L vom äußeren Induktion*fe.d abgdeite.^ und erzeugt daraus ernc

^ ein BlockschaUbild der zu beschreibenden * ^^^£2^

Synchronuhr, tionsfeldsfirke am Aufstellungsort der Uhr über

F i c. 2 ein mehr ins einzelne gehende Schaltbild tionsieiüstarke am

wichen
derselben, , ' ' _pr n^ill-itnr 35 ist bei dieser Ausführungs

verwendeten Begrenzers,

5 6

weiteren Verstärker 38 und ein Differenzierglied 39 Um dies zu ermöglichen, ist der Amplitudenauf den monostabilen Multivibrator 10 gegeben. Ein begrenzer 34 vorgesehen, der in F i g. 5 (I) nochmals Spannungsregler 33 liefert die Betriebsspannungen für herausgezeichnet ist. F i g. 5 (II) zeigt die zugehörigen diejenigen Stufen, die besonders konstante Spannungen Ausgangskennlinien. Wie aus der Kennlinie A hervorbenötigen. 5 geht, beginnt die Sättigung der Kollektorspannung bei

Aufbau und Wirkungsweise dieser Synchronuhr einer Eingangsspannung von 140 mV_p-_p. Die gewerden nun im einzelnen an Hand der F i g. 4 A sättigte Ausgangsspannung beträgt etwa 1,3 mV_p__p. und 4 B erläutert. Da diese Spannung zu groß für den Eingang des

Der Induktionsspule 1 mit Eisenkern ist ein so ÄC-Oszillators ist, wird sie in den Kollektorwidergewählter Kondensator C₃ parallel geschaltet, daß der io ständen R_lb und R_ie geteilt und ergibt dadurch eine gebildeteLC-Kreis auf die Netzfrequenz abgestimmt ist. maximale Eingangsspannung von 140 mV_p__p gemäß

Wenn die magnetischen Kraftlinien des elektro- Kurve B.

magnetischen Feldes die Induktionsspule schneiden, Nunmehr wird in der Beschreibung der F i g. 4 wird eine Sinusspannung mit der Netzfrequenz in der fortgefahren. Die Ausgangsspannung des ÄC-Oszilla-Spule induziert. Diese sehr schwache Signalspannung 15 tors 35 wird über den Widerstand R_2i auf die Basis wird auf die Basis des Transistors T₁ in Emitter- eines Emitterfolger mit dem Transistor T₉, dem Schaltung gegeben, so daß an dessen Kollektor eine Kollektorwiderstand R„ und dem Emitterwiderstand verstärkte Spannung abgenommen werden kann. R₂ Λ,₆ gegeben. Dieser Emitterfolger dient als Eingangsist ein Vonviderstand, R₃ der Kollektorwiderstand, stufe des Rechteckformers 36. der einen zweistufigen R_t der Emitterwiderstand und T₂ eine Vorspannungs- 20 nichtlinearen Verstärker mit den Transistoren T₁₀ diode zur Temperaturkompensation. C₁ und C₇ sind und T₁₁ enthält.

Überbrückungskondensatoren. Die vom Kollektor Die vom Emitter des Transistors T₉ abgenommene

des Transistors T₁ abgenommene Spannung wird in Spannung wird über den Kopplungskondensator C₁₉

den Transistoren T₃ und 7~₄ weiter verstärkt. Hierbei auf die Basis des Transistors T₁₀ gegeben. Dadurch

sind R₅, R₉. R₁₁ und R₁₀ Vorwiderstände, R₁ und R₁₁ 25 wird der Transistor T₁₀ kräftig übersteuert, so daß an

sind Kollektorwiderstände, R_s und R₁₂ sind Emitter- seinem Kollektor eine Rechteckschwingung auftritt,

widerstände, C₈, C₁₀ und C₁₂ sind Kopplungskonden- Diese wird im Transistor 7"_n abermals verstärkt und

satoren und C₉ und C₁₁ Überbrückungskondensatoren. übersteuert, um die Rechteckform zu verbessern.

Diese Bauelemente bilden den Signalverstärker 2. Die rechteckige Ausgangsspannung wird nach Span-

Ein Transistor T₅, Vorwiderstände R₁₃ und A₁₁, die 3° nungsteilung in den Kollektorwiderständen R₃₃ und

Kompensationsdiode 7"_?, Kollektor« iderstände R_1B R₆, auf die Differenzierstufe 3 gegeben. Diese besteht

und R₁₆, ein Emitterwiderstand R₁₇ und ein Über- aus dem Kondensator C₂₃ und dem Widersland R_M.

brückungskondensator C₁₃ bilden einen nichtlinearen Die so gebildete Triggerspannung gelangt über eine

Amplitudenbegrenzer 34 zum Abschneiden des Ein- Kopplungsdiode Z)₄ zum Frequenzteiler 4, der als bi-

gangssignals, so daß auf den ÄC-Oszillator 35 keine 35 stabiler Multivibrator aufgebaut ist. Er besteht aus

zu gro(?e Eingangsspannung gelangen kann. den Basis-Emitter-Strecken der Transistoren T₁₂ und

Dieser ÄC-Oszillator besteht aus dem Transistor T₇, T₁₃, dem Transistor T₁₁, den Dioden Z)₅ und Z)₆. den

den Vorwiderständen A₂₀, R₂₁ und VR₂. einer Tempe- Widerständen A₃₈ und Λ_3Γ,, den Kondensatoren C₂₁

raturkompensationsdiode T₁,, einem Kollektorwider- und C₂₅ und den Kollektorwiderständen Λ₃₇ und Λ₄₀.

stand R₂₂. einem Emitterwiderstand R₂₃, einem Über- 40 Hat die Netzfrequenz die Größe /, so kann sie

brückungskondensator C₁₅, einer Rückkopplungslei- durch vier geteilt werden, indem die Sperrzeit - des

tung. Kondensatoren C₁₆, C₁₇ und C₁₈ und Wider- Transistors T₁₃ mittels des Kondensators C₂₄ und des

ständen i?_1R, 1',R₁ und R₁₉. Sie bilden einen Sinus- Widerstandes R₃? so gewählt wird, daß sie auf einem

weüenoszinalor vom Phasenschieber^p, worin die passender. Wert zwischen
Schwingfrequenz durch den einstellbaren Widerstand 45

VR₁ so gut wie möglich auf die Netzfrequenz ein- 1 1

gestellt wird. Der einstellbare Widerstand 1 R₂ dient ~ '

zur Wahl des Arbeitspunktes auf der Kennlinie des < f <

Transistors T₇. 3 4

Das Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers 34 5°

wird über den Kopplungskondensator C₁, auf die liegt.

Basis des Transistor T₇ gegeben. Die Schwingfrequenz D₅ und D, dienen zur Temperatur- und Spannungs-

des ÄC-Oszillators wird dadurch mit dem Eingangs- kompensation der freien Schwingungsperiode des

signal synchronisiert. Auf diese Weise kommt eine Frequenzteilers.

gewisse Siebwirkung zustande, d.h., selbst wenn das 55 Die Ausgangsspannung des Frequenzteilers (bei-

vom Fühlglied I aufgenommene Signal durch magne- spielsweise 15 Hz bei einer Netzfrequenz von 60 Hz)

tische Störfelder oder aus sonstigen Gründen verzerrt wird im Verstärkungstransistor T₁₄ verstärkt, und der

ist. ergibt sich eine eindeutige Sinusschwingung. verstärkte Strom fließt über die Synchronisiere ick-

Dies gilt aber nur. wenn keine allzu große Ein- lung L,. den Transistor F₁₅, den Widerstand A₄₁ und

gangsspannung auf die Basis des Schwingtransistors T₇ 60 den 1 ransistor 7"₁₄ zur Masse.

gelangt; anderenfalls wird die Ausgangsspannung des In F i g. 6 sind der Frequenzteiler 4. der Transistor-

i?C-Oszillators verzerrt. Die Eingangsspannung des- motor und einige andere Teile mit mehr Einzelheiten

selben muß deshalb auf einen Wert beschränkt dargestellt. Der Motor besitzt eine Triebspule Z, und

bleiben, der so gering ist, wie es im Hinblick auf die eine Abnahmespule L₂. C₃₆ ist ein Kondensator zur

Synchronisierung mit der Frequenz des Eingangs- 65 Unterdrückung von Schwingungen, L₍ die Syncnroni-

signals noch vertretbar ist; hierbei sind Schwankungen sierspule, 14 der Läufer des Motors. 15 und 16

der Betriebsspannung, der Umgebungstemperatur und Schnecke und Schneckenrad, 17 das Sekundenrad und

Alterungserscheinungen zu berücksichtigen. 18 der Sekundenzeiger.

7 8

Ferner ist in F i g. 6 der ständig schwingende Der Integrator besteht aus dem Widerstand R_ts und

Normaloszillator C dargestellt. Er enthält eine Welle dem Kondensator C₃₅. Wenn die Zeitkonstante dieses

19, die in Spitzenlagern 20 gelagert ist, eine Unruh- ÄC-Gliedes groß genug gewählt ist, ergibt sich eine

feder 21 und zwei Unruhscheiben 22 und 23. An nahezu konstante Gleichspannung aus der Rechteck-

diesen sind einander zugekehrte Magnete 24 und 25 5 spannung.

befestigt, zwischen denen sich eine Treibspule 27 und Die Gleichspannung wird auf die Basis des Schmitteine Abnahmespule 28 befinden. Ferner sind noch Triggers 13 gegeben, der die Transistoren T₂₅ und T₂₆ Ausgleichsgewichte 26 vorgesehen. sowie die Widerstände R_ce bis A₇₀ enthält. Wenn das

Der Transistormotor ist im obigen Beispiel für eine magnetische Induktionsfeli stabil ist, bleibt der Drehzahl von etwa 450 Umdrehungen in der Minute io Transistor T._a geöffnet und sperrt den Transistor T_n, ausgelegt. Diese Drehzahl wird mittels der Synchroni- wodurch Transistor 7^₅ geöffnet bleibt, so daß die sierspule L₂ auf ihrem genauen Wert gehalten. Die Synchronisierspule L_e von einem Strom mit der Fre-Drehzahl wird dann über das Getriebe 15, 16, 17 quenz 15 Hz durchflossen wird, der mit der Netzderart reduziert, daß der Sekundenzeiger 18 im rieh- frequenz synchronisiert ist.

tigen Takt umläuft. Diese Betriebsweise gilt, solange 15 Nun trete eine Störung des äußeren Magnetfeldes das mit der Netzfrequenz schwankende magnetische auf; die entsprechenden Verhältnisse sind in F i g. 7(11) Induktionsfeid stabil bleibt. Im Falle einer äußeren dargestellt. Nach Kurve A sind die einzelnen Impulse Feldstörung oder eines Netzausfalls bleibt aber die der aus dem Eingangssignal gewonnenen Rechteck-Synchronisierfrequenz aus oder wird gestört, so daß spannung unregelmäßig verteilt. Wenn diese Spannung der Transistormotor instabil weiterläuft. 20 in einer Trigger-Spannung umgewandelt wird, ergibt

Um dies zu vermeiden, wird im Fall einer äußeren sich die Kurve B in F i g. 7 (II), bei der die Impuls-Feldstörung der Transistor T₁₆ von dem Umschalter spitzen teilweise fehlen. Der Multivibrator 10 wird in noch zu beschreibender Weise gesperrt; die vom infolgedessen unregelmäßig angestoßen, wie Kurve C Frequenzteiler 4 herkommende Synchronisierspannung in Fig. 7(11) zeigt. Dadurch wird die Gleichspanmit der Frequenz 15 Hz bleibt also ganz aus. Gleich- 25 nungZ), die den Mittelwert der Ausgangsspannung zeitig wird ein vom Oszillator C geliefertes Synchroni- des Multivibrators IO darstellt, schwächer (s. Kurve D). siersignal mit der Frequenz 15 Hz über den Schalt- Sinkt diese Gleichspannung unter einen bestimmten transistor T₃₀ auf die Synchronisierspule L₀ gegeben, Schwellenwert, so kippt der Schmitt-Trigger, d. h., so daß der Transistormotor nunmehr mit der Fre- Transistor T₂₅ wird gesperrt und Transistor T₂₆ gequenz des Normaloszillators C synchronisiert wird. 30 öffnet. Das Kollektoipotential des Transistors T₂₆ Dieser enthält im vorliegenden Beispiel außer der fällt von der Betriebsspannung des Kollektors nahezu obenerwähnten Unruhe, die das eigentliche Frequenz- auf Null, Dieses Potential gelangt auf die Basis des normal darstellt, einen Transistor T₃₂ und einen Transistors C₁₅, so daß dieser gesperrt wird. Der mit Blockkondensator C₃₇, die mit der Triebspule 27 und der Netzfrequenz synchronisierte Strom durch die der Abnahmespule 28 in bekannter Weise verbunden 35 Spule L<- wird also unterbrochen,
sind. Die Unruh ist ständig in Betrieb. Der Kollektor des Schmitt-Triggers erhält seine Die Umschaltvorrichtung enthält einen Spannungs- Versorgungs?pannung von einer konstanten Spanverstärker 38, ein Differenzierglied 39, einen mono- nungsquelle, die bei Betrieb der ganzen Uhr mit einer stabilen Multivibrator 10, einen Integrator 12 und Spannung von 3 Volt etwa 1,5 Volt ausmacht. Die einen Schmitt-Trigger 13. Ihre Arbeitsweise wird an 40 Steuerspannung am Ausgang des Schmitt-Triggers Hand der F i g. 7 erläutert, worin A die Ausgangs- beträgt also bei Öffnung des Transistors T₂₆ etwa OVoIt spannung des Verstärkers 38, B den Spannungsverlauf und bei gesperrtem Transistor T₂₆ etwa 1,5VoIt. an der Stelle α in F i g. 4, C die Auseangsspannung Diese Spannung ist zu niedrig, um die Schalttransistodes monostabilen Multivibrators und D die Gleich- ren 7~_:)0 und T₂₉ zu steuern. Urn eine ausreichende spannung an der Stelle b in F i e. 4 zeint. 45 Steuerspannung von etwa 3 Volt zu erhalten, wird der F i g- 7 (I) bezieht sich auf die Arbeitsweise im Kollektorausgangsstrom des Transistors T₂₆ in den normalen Magnetfeld, so daß die verstärkte Signal- Transistoren 7"₂₇ und F₂₅ verstärkt, bevor er auf die spannung regelmäßig ist, wie bei A eezeigt. Bei dieser Schaittransistoren T₂₉ und F₃₀ gegeben wird.
Ausführungsform ist der zusätzliche Spannungsver- Wie erwähnt, ist der Transistor 7"₂₆ gesperrt, solange stärker 38 mit den Transistoren T₁₁ bis Γ_Μ vor- 50 das Magnetfeld stabil ist. In diesem Zustand ist dei gesehen, damit der monostabile Multivibrator auch Transistor T₁₇ geöffnet und Transistor 7"„ gesperrt. bei der in Wohnungen herrschenden minimalen Feld- Die Transistoren 7"„und T₃₀ werden von der Kollektorstärke von 2.5 ■ 10-⁷ Oersted sicher betrieben werden spannung (3 Volt) des Transistors T₂₈ gesteuert. Trankann. Im Spannungsverstärker 38 wird das Eingangs- sistor T₂, ist ein NPN-Transistor und T₃₀ ein PNP-signal so kräftig verstärkt, daß sich am Ausgang eine 55 Transistor. In diesem Fall wird Transistor T₃₀ gesperrt kräftige Rechteckspannung ergibt, die dann in eine und T₁₉ geöffnet. Somit fließt der Antriebsstrom dei Trigger-Spannung für den monostabilen Multivibrator Unruhe im Normaloszülator von der Spannungsquelk verwandelt wird. Der Spannungsverstärker 38 ist vier- (- 3 Volt) über Transistor T₁₉. Triebspule 27 (F i g. 6; stufig; seine Ausgangsspannung wird im Differenzier- und Transistors T₃₁ zur Masse, nicht aber durch di« glied 39, bestehend aus Kondensator C₃₃ und Wider- 60 Synchronisierspule.

stand Rg₀, in die Trigger-Spannung gemäß B in Wenn dagegen eine Störung des äußeren Magnet Fig. 7(1) verwandelt. feldes eintritt, werden die Transistoren T₂₅ ü^j T.._{ Am Ausgang des Multivibrators 10 ergibt sich da- gekippt, so daß die Transistoren T_x und T₂₄ i.v,>fnei durch ein Rechtecksignal mit einer der Netzfrequenz und die Transistoren T₁₅ und 7"_i7 gesperrt ν erden gleichkommenden Frequenz gemäß C in Fig. 7(1) 65 Infolgedessen verschwindet die Steuerspannung vorn (konstante Pulsbreite mit konstanter Periode). Diese Ausgang des Transistors T₂₈. Infolgedessen wird Rechteckspannung wird im Integrator 12 in eine Schalttransistor T₂, gesperrt und Transistor 7"_M geGleichspannung gemäß D in F i g. 7 (I) verwandelt. öffnet. Dadurch fließt der Antriebsstrom der Unruh

9 ίο

nunmehr von der Spannungsquelle (+ 3 Volt) über teilers des astabilen Multivibrators gestört wird, wirkt

die Synchronisierspule L_c, den Transistor T₃₀, die An- sich dies unmittelbar auf den Synchronisierstrom des

triebsspule 27 und den Transistor T₃, zur Masse. Transistormotors aus.

Somit wird der Transistormotor synchron mit der Zur besseren Überwachung des magnetischen In-Schwingfrequenz der Unruh betrieben; letzterer muß 5 duktionsfeldes und der Batteriespannung ist bei der selbstverständlich so einreguliert sein, daß sie eine Ausführungsform nach F i g. 3 und 4 ein Anzeige-Frequenz von 15 Schwingungen in der Sekunde auf- gerät für diese beiden Größen vorgesehen. Es enthält weist. Da die Unruhe kurzzeitig ein sehr genaues einen Transistor T₁₆, einen Vorwiderstand R₁,, Kollek-Frequenznormal ist, wird der Transistormotor weiter- torwiderstand R_i3, Emitterwiderstand A₄₄, Dioden Z>, hin synchron mit der Normalfrequenz angetrieben, io und D₁₀, Kopplungskondensator C₂₆, Schalter SW-I obwohl das äußere Magnetfeld gestört ist. und SW-2 und ein Amperemeter hoher Empfindlich-

F i g. 7(111) bezieht sich auf den Fall eines sehr keit.

schwachen oder ganz verschwindenden magnetischen Die verstärkte Ausgangsspannung des Transistors T₄

Induktionsfeldes. In diesem Fall nimmt die Ausgangs- wird auf die Basis des Transistors T₁₆ gegeben, um sie

spannung des Spannungsverstärkers 38 die Form A 15 noch weiter zu verstärken. Dieses Signal wird den

in dieser Figur an, stellt also eine reine Sinusschwin- Gleichrichterdioden D₉ und D₁₀ und dem Ampere-

gung dar. Da sie innerhalb der Schaltung erzeug! wird, meter über den Kopplungskondensator C₂₆ zuseführt.

trägt sie keine unmittelbare Beziehung zu der Netz- ist die Feldstärke hoch, so tritt am Kollektor des

frequenz und kann unberücksichtigt bleiben. Transistors Γ_1β eine große Ausganrsspannung auf,

Demgemäß tritt in diesem Falle gemäß Kurve B in 20 die nach Einweggleichrichtung in der Diode D₁₀ einen

Fig. 7 (III) am Ausgang des Differenziergliedes 39 entsprechenden Strom durch das Amperemeter erzeugt,

keine Spannung auf, so daß auch der monostabile und umgekehrt. Da dem Amperemeter kein Konden-

Multivibrator 10 keine Ausgangsspannung liefert. So- sator parallel liegt, behält das Instrument eine gute

mit wird d.e Ausgangsgleichspannung des Integra- Dämpfung bei, folgt allerdings auch den Veränderun-

tors 12 im wesentlichen gleich Null, und der Schmitt- a₅ gen der Magnetfeldstärke um etwa eine halbe Periode

Trigger nimmt den gleichen Zustand wie im Falle der der Signalfrequenz verzögert

Fig. 7(II)ein,d.h die Uhr wird mit den Schwingun- Durch passende Ausbildung der Schalter SW-I

gen der Unruh synchronisiert _{und S}W-1 ist es möglich, das Amperemeter sowohl zur

Der Widerstand R_n dient dazu, einen übermäßigen Ablesung der Batteriespannung, als auch zur Ablesung

Stromfluß vom Pluspol der Spannungsquelle über die 30 der Induktionsfeldstärke heranzuziehen

Synchronisierspule L,, die Basis-Emitter-Strecke des Ferner ist in F i g. 3 noch ein Spannungsregler 33

Transistors T₃₀ und den Transistor Γ_2Β zu verhindern, vorgesehen, der gemäß F i g. 4 aus dem Widerstand A₁.

™ⁿⁿ ^^{S Kollektor}P°^{temial von 7}^ verschwindet den Dioden D₁ bis D₃ und dem Kondensator C₁

(Γ₂₈ geöffnet). besteht. Am Auseane B άίβςές Snannuncsreelers

Die Dioden T_a und T_u dienen zum Schutz der ₃₅ ergibt sich eine konnte Spannung "on U*<*

Rechteck-Ausgangsspannung des monostabil Multi- selbst bei Schwankungen der Batteriespannung zwischen

vibrators gegen Speisespannungsanderungen. Gleich- etwa 2 und 3 Volt aucucspaimuuei.

zeitig bewirken diese Dioden eine leichte Amplituden- F i g. 8 (I) zeigt eine Abänderung der beschriebenen

verringerung der Rechteckspannung wenn d.e Um- Schaltung, bei der ein Filter F, das auf de Netzfrequenz

gebungstemperatur ansteigt Dadurch wird die Aus- 40 abgestimmt ist, zwischen dem Fühlgl ed für das magne-

gangsgle.chspannung des Integrators 12 herabgesetzt. tische Induktionsfeld und dem Spannungsverstärker

Auf diese Weise werden Schwankungen der angeordnet kt R^; λ» cT fP*"¹¹""^^'⁵ .

Seilspannung infolge einer Herabsetzung der ÄJ ,£ £ ^SÄTJSL Z S

Basis-Ermtter-Spannung des Trans.stors F₂₅ korn- spannungsverstärkt werdeSdaß sieTri^ransistor-

**"?";'^u.· _TT . , ^{45 motor} antreiben kann. Das Freouenzverhalten dieses

Sinkt die Umgebungstemperatur ab, so nimmt d.e Filters ist in F i e 8 (in dare^tHh

Rechteckspannung und damit auch die Gleichspan- F i e 9 zeigt seW_a7;^ * " <" ^

mine zu. Gleichzeitig wird die Bais-Emitter-Spannung der beschrietenen Ιΐ ^ ?^{e raumliche}

des Tractors T₂₅ erhöht, wodurch die Schwankung in dm SSe 29

der Schwellenspannung kompensiert wird. ^g ₅„ ß^ ^ Der monostabil Multivibrator 10 ist an sich nicht

unbedingt notwendig. Er ermöglicht aber eine größere kb d Glh

g g Ä.e £SZ£St^£

Schwankungsbreite der Gleichspannung am Eingang feder 21, die Unruhscheihm nJ^rn λ I

des Schmitt-Triggers selbst bei einer verhältnismäßig and 25 die A^hÜf^? S ?' ri Sö d tih Idkifld⁸ Ϊϊ^Α

g nd 25 die Au^hÜfS

geringen Störung des magnetischen Induktionsfeldes⁸ 55 τΪηϊο^οΑ Sect Gleichzeitig läßt sich dadurch eine qnasistationäre rad 16 dasSeku^™7v? si ^I * Rechteckschwingung, unabhängig von dem Absinken X Y S Zϊ£!^dj^7U*i^denSe^^ndenzffl/^Γ^ der Batteriespannung und von Temperaturschwan- Mu(Z^iS₁ \Achsennchtnngen der Inkungen, erzeiigen. Auch Intensitätsänderungen des laufetT? ' ^Unruhwelle21 ond des Motormagnetischen Induktionsfeldes bleiben ohne Einfluß, 60

Sg des Uhrwerks mit der Netz- sÄSTÄi T""* "^ frequeruTson möglichst wenig unterbrochen werden. SESaIfSLiL?¹¹ ^T^ Deshalb soll die Umschaltung erst unmittelbar vor dem 65 vondlXk^S f^lf™ ^Fret*^ueiif Auftreten einer durch das äußere Feld bedingten ^ίΑ Störung des Synchronisierstromes vorgenommen werden. Wenn nlmth die Arbe.tsweise des Frequenz-

angeordnet, daß ihre Achsen parallel zueinander verlaufen; die magnetisch aktiven Elemente sind etwa in der Mitte der erwähnten Bauteile angeordnet, d. h. auf der zu den Achsen X, Y und Z senkrechten Linie Z', Y', X'. Mit dieser Anordnung kann die beim Betrieb auftretende magnetische Interferenz zwischen

der Antriebsspule des Transistormotors und derjenigen des Unruhschwingers weitgehend vermieden werden; auf diese Weise wird erreicht, daß die Arbeitsweise des Uhrwerks von Netzausfällen, Feldstörungen oder schwachen Magnetfeldern völlig frei ist und eine hohe Anzeigegenauigkeit gestattet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. (14) des Transistormotors gekoppelte Synchroni-

   _D .. , sierspule (L_r) mit den Ausgängen des Fühlgliedes

   Patentansprüche: ₍₄₎ P^ ^ ^J _{Oszillators (C) über} Schaltglieder (T₁₅,

   T₃₀) verbunden ist, die vom Ausgangssignal der

   1. Drahtlos mit einem periodischen Steuersignal 5 Umschalteinrichtung (D) abwechselnd geöffnet und

   synchronisierte elektrische Uhr mit einem Tran- gesperrt gehalten werden.

   sistormotor zum Antrieb des Uhrwerks und einem 8. Elektrische Uhr nach einem der vorhergehenmit der Steuersignalfrequenz schwingenden Oszilla- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tor, der beim Ausbleiben des Steuersignals den Achsen (Λ', Y, Z) der Abnahmespule (1) für das Transistormotor antreibt, gekennzeichnet io magnetische Induktionsfeld, der Unruh (22, 23) durch ein induktives Fühlglied (1) für das als des Oszillators und des Läufers (14) des Tran-Steuersignal dienende magnetische Streufeld eines sistormotors parallel zueinander in der glichen elektrischen Installationsnetzes, ein vom Steuer- Ebene angeordnet sind,
   signal unabhängiges Frequenznormal (22, 23) für
   den ständig frei schwingenden Oszillator (C) und 15
   eine Umschaltvorrichtung (D), die bei Störungen

   und Ausbleiben des Induktionsfeldes der Netz-

   frequenz eine Synchronisierspule (9) des Transistormotors (B) mii dem Oszillator statt mit dem

   Fühlglied verbindet. 20

   2 Elektrische Uhr nach Anspruch 1. dadurch

   gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (D) Die Erfindung betrifft eine drahtlos mit einem

   einen an ein Differenzierglied (3. 39) für das vom periodischen Steuersignal synchronisierte elektrische

   Fühlelied (1) aufeenommene Sicnal angeschlos- Uhr mit einem Transistormotor zum Antrieb des Uhr-

   senen monostabilen Multivibrator (10), einen Inte- 25 werks und einem mit der Steuersignalfrequenz scnwin-

   grator (12) für das Ausgangssignal des M ultivibra- genden Oszillator.

   tors und einen vom Ausgangssienal des Integrators Bei einer bekannten elektrischen Uhr dieser ^A™

   betätigten Schmitt-Trigger (13) enthält, sowie daß (belgische Patentschrift 707 866) wird das nocn-

   an den Schmitt-Trigeer Schaltelemente (5, bis S₃) frequente Steuersignal von einer Normalzeitanlage

   angeschlossen sind, die in den Verbindungs- 30 geliefert. Das Steuersignal dient zunächst zur hre-

   leituncen einerseits zwischen dem Transistormotor quenzregelung eines Oszillators, der seinerseits den

   (B) und dem Oszillator (C), andererseits zwischen Uhrwerksmotor antreibt. Als Oszillator soll ein bperr-

   dem Transistormotor und dem Fühlglied (/1) schwineer oder ein Multivibrator dienen also eine

   liegen und je nach dem Zustand des Schmitt- Oszillatorart, deren Frequenz leicht von außen beein-

   Triegers abwechselnd geöffnet oder gesperrt sind. 35 flußbar ist.

   3. Elektrische Uhr nach Anspruch 2, dadurch Wenn nun bei dieser bekannten Schaltung das drahtgekennzeichnet, daß dem Differenzierelied (39) ein los übertragene Steuersignal ausfallt, schwingt der Spannungsverstärker (38) vorgeschaltet ist. Oszillator frei weiter. Wenn dessen Bauelemente von

   4. Elektrische Uhr nach einem der vorher- äußeren Einflüssen (insbesondere der Temperatur) gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 40 genügend unabhängig sind, kann die Abweichung das Fühlglied für das magnetische Induktionsfeld innerhalb einiger Minuten unter einer Sekunde bleiben, einen Spannungsverstärker (2), einen Amplituden- Längere Ausfälle oder Störungen des Steuersignals begrenzer (34) für die Ausgangsspannung des führen aber zu erheblichen Abweichungen, die nach Spannungsverstärkers, einen tfC-Oszillator (35), dem Wiedereintreffen des Steuersignals durch eine dem das begrenzte Signal zugeführt wird, einen an 45 zusätzliche Korrekturvorrichtung beseitigt werden den tfC-Oszillator angeschlossenen Rechteckspan- müssen. Allerdings ist ein solcher längerer Ausfall des nungsformer (36), ein mit diesem verbundenes Steuei signals bei einer derartigen Normalzeitanlage Differenzierelied (3) und einen von dem Differen- verhältnismäßig selten. · j 1 ·
   zierglied beaufschlagten Frequenzteiler (4) umfaßt. Anders liegen die Verhältnisse bei einer induktiv mit

   5. Elektrische Uhr nach einem der vorhergehen- 50 dem magnetischen Streufeld des elektrischen ^lnstalladen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Meß- tionsnetzes synchronisierten Uhr. Eine solche Uhr ist gerät (37), das mittels eines Schalters (SW-I, SH -2) z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 786 972 bekannt, wahlweise die Intensität des magnetischen Induk- Sie benötigt keinen Anschluß an eine Steckdose, denn tionsfeldes oder die Batteriespannung anzeiet. im allgemeinen beträgt die Intensität des von dem

   6. Elektrische Uhr nach einem der vorhergehen- 55 elektrischen Installationsnetz induzierten magnetischen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Streufeldes in Wohnräumen mehr als 2,5 · 10-⁷ Oersted zwischen dem Aufnehmer (1) für das magnetische und weist einen Mittelwert von etwa 5 · 10- Oersted Induktionsfeld und dem Signalverstärker (2) ein auf. Diese Feldstärken reichen aus, um von einem auf die Netzfrequenz abgestimmtes Filter (F) vor- hochempfindlichen magnetischen Kihlglied aufgenomgesehen ist. 60 men, verstärkt und zum Antrieb einer Synchronuhr

   7. Elektrische Uhr nach einem der vorhergehen- verwendet zu werden. Auf diese Weise läßt sich die den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hohe Konstanz der Netzfrequenz zum Betrieb einer Transistormotor ein Freiläufer ist, daß der ge- schnurlosen elektrischen Uhr mit hoher Genauigkeit sonderte Oszillator (C) ein Unruhschwinger mit ausnutzen.

   einer Triebspule (27), einer Abnahmespule (28), 65 Nun ist aber das magnetische Induktionsfeld des

   einem Transistor (T₃₂) und einer mit der Fühl- Installationsnetzes örtlich und zeitlich keineswegs

   und der Abnahmespule gekoppelten Unruhe (22, konstant. Häufig erzeugen verschiedene elektrische

   23) ist, sowie daß die magnetisch mit dem Läufer Geräte und Netzleitungen je nach ihrem Einschaltungs-