DE2243632C3 - Schaltungsanordnung für den Antrieb eines mit einem piezoelektrischen Element versehenen mechanischen Schwingers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Zeitmeßvorrichtungen enthalten gelegentlich einen mechanischen (Stimmgabel) Schwinger, bei dem über ein piezoelektrisches Element von den ftesonatorschwingungen abgeleitete Impulse eine mit dem Schwinger zusammenarbeitende Antriebsvorrichtungsteuern. Derartige, z. B. aus rier DT-OS 17 73 708 bekannte Resonatoren weisen jedoch insofern Nachteile auf, daß Schaltungsglieder wie Kapazitäten und Parallelwiderstände die Funktion des Schwingers beeinträchtigen, blockieren oder Schwingungen bei Unerwünschten Frequenzen auslösen. Denn die durch «las Ankoppeln des piezoelektrischen Schwingers an eine z.B. aus der FR-PS 15 17 282 bekannte astabile Multivibratorschaltung gebildeten Kapazitäten und Widerstände können den empfindlichen Multivibrator leicht durch Störimpulse im falschen Moment auslösen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die unter Verwendung eine Schwingers der eingangs genannten Art den astabilen Multivibrator einwandfrei synchronisiert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung betreffen die Unteransprüche.

Die vom Resonator abgeleitete Impulsfolge stellt eine Halbwelle dar, deren andere Hälfte den Einweggleichrichter nicht passieren kann. Wenn zudem Gleichspannungsanteile auf der Leitung vom Resonator zum Multivibrator durch einen Kondensator unterdrückt werden, ist sichergestellt, daß nur definierte und gewollte Impulse die Multivibrationsschaltung erreichen. Sie werden dann durch die im Gegentakt arbeitenden Transistoren verstärkt und der Spule zugeführt.

Hie in den Kollektorkreisen liegenden Dioden und Widerstände machen als Torschaltung die Transistoren unempfindlich gegen Belastungsschwfoikungen in der Antriebsspule.

Die piezoelektrisch erzeugten Spannungsimpulse lösen in bekannter Weise taktmäßig den zugeordneten Transistor aus und bewirken, daß er in Resonanz mit der Eigenfrequenz des Resonators leitend wird. Bei nachlaufender Phasenverschiebung zwischen Eigenfrequenz der Schaltungsanordnung gegenüber der Resonatorfrequenz löst der zur Basis des Transistors gelangende Impuls diesen früher aus, bei voreilender später.

Im übrigen wird die Erfindung näher erläutert durch die unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung nachstehend gegebene Beschreibung, die als Beispiel Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bringt.
In der Zeichnung ist

F i g. 1 die durch die Resonatorschwingung piezoelektrisch erzeugten sinusförmigen Spannungsschwankungen,

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung für einen mit Transistoren arbeitenden Multivibrator,

Fi g 3 eine Teilansicht eines piezoelektrischen Stabs mit Elektroden, die einen pulsierenden Strom erzeugen, Fig.4 das Spannungsdiagramm des pulsierenden Stroms, d»r mit Hilfe der in Fig.3 dargestellten Schaltungsanordnung erzielt wurde,

F i g. 5 eine Schaltungsanordnung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und

F i g. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 wird die dargestellte sinusförmige Spannung 2 erzielt durch Verformung eines piezoelektrisch wirksamen Stabs, an dem eine schwingende Zunge befestigt ist. Die Frequenz der auf diese Weise erzeugten sinusförmigen Spannung ist die Resonanzeigenfrequenz der schwingenden Zunge, doch können diese Spannungen nicht ausreichen, eine Schaltungsanordnung des in F i g. 2 dargestellten Typs zu synchronisieren. Um nämlich einen der Transistoren 10 oder 12 einer solchen Schaltungsanordnung 11 zu entsperren, muß an seiner Basis ein Strom positiver Spannung angelegt werden, der stoßweise und in einem eindeutig festgelegten Sinn wirkt. Um diesen Strom zu erhalten, wird ein piezoelektrischer Stab 25 (F i g. 3) mit zwei Elektroden 26 und 27 ausgerüstet, von denen die eine 26 eine in Reihe geschallete Diode 28 als Gleichrichter aufweist. Auf diese Weise besteht der Strom nur aus positiven Impulsen 35, wie in Fig.4 dargestellt; die Frequenz dieser positiven Impulse 35 ist gleich der Resonanzeigenfrequenz der schwingenden Zunge und stimmt daher mit der Frequenz überein, die erforderlich ist, zur Auslösung eines der Transistoren 10 oder 12 der Schaltungsanordnung 11 (Fig. 2). Diese Schaltungsan-Ordnung ist versehen mit Widerständen 13 und 14, die die Basen der genannten Transistoren sowie deren Emitter mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbinden. Die Kollektoren jedes der Transistoren sind über je einen Kondensator 15 bzw. 16 an die Basis des anderen Transistors angeschlossen. Die Antriebsspule 20 ist zwischen den Kollektoren der Transistoren 10 und 12 und dem Pluspol geschaltet und empfängt daher die Stromimpulse während der Perioden, da die Transistoren stromleitend sind, d. h. abwechselnd im Verhältnis zu dem an den Pluspol angeschlossenen Mittelpunkt. Die Frequenz dieser Impulse wird bestimmt durch die Zeitkonstante der Widerstands- bzw. Kapazitätsschaltungen 13 bis 15 und 14 bis 16, die identisch sind.

In F i g. 5 ist die Schaltungsanordnung zum Antrieb des Resonators 40 ausgerüstet mit Torschaltungen 41 und 42, einer Verbindung der Dioden 43 und 44 mit den entsprechenden Widerständen 45 und 46 in jedem einzelnen der Kollektorkreise der Transistoren 47 und 48, wodurch diese gegenüber den in der Spule 49 erzeugten Belastungsschwamkungen unempfindlich sind.

Somit wird es möglich (F i g. 6), an die Basis eines der Transistoren, beispielsweise 4'Λ die Spannungen anzulegen, die an den Elektroden 26 und 27, welche die vom piezoelektrischen Stab 25 ausgesandte Energie auffangen, gesammelt werden, wobei ein Kondensator 50 zwischen der Basis 47 und der Elektrode 27 liegt Es ist ohne weiteres verständlich, daß die durch Verformung des piezoelektrischen Stabs erzeugten Spannungen die Transistoren auslösen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Antrieb eines elektromechanischen Resonators — insbesondere für Uhrwerke — unter Verwendung einer astabilen Multivibratorschaltung mit einer Antriebsspule mit Mittelanzapfung, in der dem Multivibrator zum Zwecke der Synchronisierung von den Resonatorschwingungen abgeleitete Impulse zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse (35) von einem an gegenüberliegenden Seiten eines piezoelektrischen Stabes (25) angebrachten Elektrodenpaar (26, 27) abgenommen und über einen Einweggleichrichter (28) einem (10 bzw. 47) der beiden Transistoren (10,12 bzw. 47, 48) des Multivibrators zugeführt werden.

2. Schaltungsanordnung nach A nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des angesteuerten Transistors (10 bzw. 47) und der damit verbundenen Elektrode (27) des piezoelektrischen Stabes (25) ein Kondensator (50) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kollektorkreis jeden Transistors (47,48) je eine Diode (43,44) sowie ein Widerstand (45,46) liegen.