DE2246511C3 - Crystal rotary transducer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kristalldrehschwinger mit einer in der Nähe des Zentrums des Schwingers angeordneten Halterung, insbesondere für das Zeitnormal einer Armbanduhr, dessen Schwingungsart eine Drehschwingung ist und der eine hohe Stoßsicherheit aufweist.The invention relates to a crystal rotary oscillator having a near the center of the oscillator arranged holder, in particular for the time standard of a wristwatch, the type of vibration Is torsional vibration and which has a high level of shock resistance.
Es ist eine Vielzahl von Quarzkristallarmbanduhren, die einen Kristallschwinger als Zeitnormal verwenden, bekannt. Hierbei wird die Biegungsschwingung eines stimmgabelförmigen oder stabförmigen Kristallkörpers ausgenutzt. Der Grund, weshalb die bisher in der Praxis verwirklichten Quarzkristallarmbanduhrert mit einem Kristallbiegeschwinger ausgestaltet sind, ist darin zu sehen, daß durch die Teilerschaltung, die das Signal der durch den Kristallschwinger erzeugten hohen Frequenz in ein Signal einer niedrigen Frequenz umwandelt, durch das der Anzeigemechaiiismus der Uhr angetrieben werden kann, die praktische Anwendung von Quarzkristallarmbanduhren mit einer anderen Schwingungsmode behindert war. Wird nämlich das Frequenzsignal durch einen Teiler mit einer begrenzten Energiequelle heruntergeteilt, dann besteht eine obere zulässige Frequenzgrenze, so daß die Biegeschwingungsmode eines Kristallschwingtrs ausgenutzt wurde, bei der in einem begrenzten Raum die niedrigste Frequenz d'eses Kristallschwingers erhalten werden konnte.It is a variety of quartz crystal wrist watches that use a crystal oscillator as a time standard, known. This is the bending vibration of a tuning fork-shaped or rod-shaped crystal body exploited. The reason why the quartz crystal wristwatches realized so far in practice are made with a Crystal bending oscillators are designed, can be seen in the fact that by the divider circuit that the signal of the converts the high frequency generated by the crystal vibrator into a signal of a low frequency, driven by the display mechanism of the watch the practical application of quartz crystal wristwatches with a different vibration mode was disabled. Namely, the frequency signal is divided by a divider with a limited energy source divided down, then there is an upper permissible frequency limit, so that the bending vibration mode of a crystal vibrating door, in which the lowest frequency d'eses in a limited space Kristallschwingers could be obtained.
Durch die Entwicklung der IC-Technik sind jedocli Frequenzteiler mit kleinem Platz- und Energiebedarf realisierbar, die es ermöglichen, als Zeitnormal für eine Armbanduhr einen Schwinger mit einer Frequenz von mehreren hundert kHz zu benutzen. An Stelle des üblichen Kristallbiegungsschwingers kann deshalb auch ein Kristalldrehschwinger verwendet werden. Infolge der Verwindung wird die Stoßsicherheit des Kristalldrehschwingers jedoch zu einem Problem.Due to the development of IC technology, jedocli Frequency divider with small space and energy requirements can be implemented, which make it possible to use as a time standard for a Wristwatch to use a transducer with a frequency of several hundred kHz. Instead of the usual A crystal flexural oscillator can therefore also be used. As a result of However, the shock resistance of the crystal torsional vibrator becomes a problem when twisted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Problem zu lösen, d. h. die Stoßfestigkeit bekannter Kristalldrehschwinger zu verbessern. Dies soll bei gleichzeitiger Verbesserung des Gütefaktors möglich sein.The invention aims to solve this problem, i. H. the impact resistance more well known To improve crystal torsional vibrators. This should be possible with a simultaneous improvement in the quality factor be.
Der erfindungsgcmiiße Kristalldrehschwinger isl dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung ein Halteteil aus dem gleichen Material wie der Kristallschwinger selbst istThe crystal torsional oscillator according to the invention is thereby characterized in that the holder is a holding part made of the same material as the crystal oscillator itself is
Die Erfindung wird an Hand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to two figures. It shows
F i g. 1 die Ausbildung eines bekannten Kristalldrehschwingers, F i g. 1 the formation of a well-known crystal torsional oscillator,
F i g. 2 die Ausbildung eines erfindungsgemäßen Kristalldrehschwingers. F i g. 2 shows the design of a rotary crystal oscillator according to the invention.
ίο Der in F i g. 1 dargestellte bekannte Kristalldrehschwinger enthält einen Kristallstab 1, der Drehschwingungen ausführt, eine Elektrode 2, die durch Aufdampfen od. dgl. am Kristall angebracht ist und einen mit einer Elektrode verbundenen dünnen Leitungsdraht 3, der die elektrische Energie nach außen führt und als Halterung für den Kristallschwinger dient Bei einem derartigen Kristallschwinger besteht insbesondere dann, wenn er in ein kleines Gehäuse eingebaut wird, die Gefahr, daß er infolge eines Fehlers in der Befestigung des dünnen, mit der Elektrode verbundenen Drahtes oder infolge eines Stoßes von außen mit der Innenseite des Gehäuses in Berührung kommt. Wird die Steifigkeit des mit der Elektrode verbundenen Drahtes verstärkt, um diese Gefahr zu beseitigen, dann treten andere Mängel auf, wie eine Verringerung des Gütefaktors ζ) des Kristallschwingers, so daß es bisher sehr schwierig war, den Kristallschwinger in eine Armbanduhr einzubauen.ίο The in F i g. 1 shown known crystal rotary oscillator contains a crystal rod 1, which performs torsional vibrations, an electrode 2, which by vapor deposition or the like is attached to the crystal and a thin lead wire 3 connected to an electrode, which leads the electrical energy to the outside and serves as a holder for the crystal oscillator Such a crystal oscillator exists especially when it is built into a small housing, the risk of it being connected to the electrode as a result of an error in the attachment of the thin Wire or as a result of an impact from the outside with the inside of the housing comes into contact. Will the stiffness of the wire connected to the electrode is increased in order to eliminate this risk, then occur other deficiencies, such as a reduction in the quality factor ζ) of the crystal oscillator, so that it has so far was very difficult to build the crystal vibrator into a wristwatch.
In F i g. 2 ist die erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, die sich durch eine große Stoßsicherheit und einen hohen Gütefaktor auszeichnet Der eine Drehschwingung ausübende Kristall 4 weist einen Halteteil 5 auf, der aus der gleichen Quarzplatte gebildet ist wie der Kristall 4, wenn ein großer Gütefaktor Q des Kristallschwingers erforderlich ist Mit der Zahl 6 ist eine Elektrode bezeichnet. Wird der erfindungsgemäße Kristallschwinger in ein Schwingergehäuse eingeschlossen, dann kann der Teil S des Schwingers fest befestigt werden. Die Stoßsicherheit des erfindungsgemäßen Kristallschwingers wird dadurch um vieles größer als bei dem bekannten Kristallschwinger, und die Steifigkeit des Halteteils ist um vieles höher als bei der bekannten Halterung unter Verwendung eines Leitungsdrahtes. Damit wird die durch einen Stoß von außeii hervorgerufene Verschiebung des Kristallschwingers im Gehäuse äußerst klein. Der Zwischenraum zwischen dem Kristallschwingcr und der Innenseite des Gehäuses kann somit auch sehr klein gemacht werden. Da außerdem das Teil, welches den schwingcnden Teil des Kristallschwingers hält, selbst aus einem Kristall besteht, dessen innere Verluste klein sind, kann der Gütefaktor Q des Schwingers sehr groß gemacht werden.In Fig. 2 shows the embodiment according to the invention, which is characterized by a high level of shock resistance and a high quality factor. The crystal 4 which exerts a torsional vibration has a holding part 5 which is formed from the same quartz plate as the crystal 4 when a high quality factor Q of the crystal oscillator is required is The number 6 denotes an electrode. If the crystal oscillator according to the invention is enclosed in an oscillator housing, then part S of the oscillator can be firmly attached. The shock resistance of the crystal oscillator according to the invention is thereby much greater than in the known crystal oscillator, and the rigidity of the holding part is much higher than in the known holder using a lead wire. This means that the displacement of the crystal oscillator in the housing caused by an impact from the outside is extremely small. The space between the crystal vibrator and the inside of the housing can thus also be made very small. In addition, since the part that holds the vibrating part of the crystal vibrator itself is made of a crystal whose internal loss is small, the quality factor Q of the vibrator can be made very large.
Durch Herstellung des schwingenden Teils und des Halteteils des Kristallschwingers aus demselben Kristullmaterial kann eine hohe Stoßfestigkeit und ein großer Giitewert erhalten werden, so daß sich der Kristallschwinger in besonderer Weise als Zeitnormal für eine Quitr/.kristiiHurmbanduhr eignet.By producing the vibrating part and the holding part of the crystal vibrator from the same crystal material a high impact resistance and a large property value can be obtained so that the crystal vibrator Particularly suitable as a time standard for a Quitr / .kristiiHurmbanduhr.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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