DE2252883A1 - Batteriebetriebene uhr - Google Patents

Description

DR-INO, DIPL.-INQ. M. SC. OIPL.-PHY3. OR. DIPL.-("HVS. HÖGER - STELLRECHT- GRiESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Timex Corporation Waterbury, Connecticuts USA

Batteriebetriebene Uhr

Die Erfindung betrifft eine batteriebetriebene Uhr mit Magneteinrichtungen und mit einer damit zusammenwirkenden Antriebs~ wicklung, die auf einer zu Schwingungen erregbaren Unruh montiert ist. -

Bei batterxebetriebenen Uhren üblicher Bauart ist ein Kontaktschalter vorgesehen, der von einer die Antriebswicklung tragenden Unruh während der Schwingungen derselben periodisch geschlossen wird. Der Schalter schließt einen Schaltkreis durch die Antriebswicklung, um so einen Antriebsimpuls bezüglich eines stationären Magnetsystems zu erzeugen, welches der Antrieb swicklung gegenüberliegt.

Infolge von Stößen und Beschleunigungskräften können die AmjüL-tuden der Unruh beträchtlich schwanken. Wenn eine niedrige Sollamplitude (eine geringe Antriebskraft) vorgesehen ist und

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wenn dann ein Stoß die Amplitude verringert, dann vergeht eine beträchtliche Zeit, bis die Amplitude wieder .ihren Sollwert erreicht. Wenn dagegen ein hoher Sollwert der Amplitude (eine große Antriebskraft) vorgesehen ist und wenn dann ein Stoß die Amplitude vergrößert, dann kann es geschehen, daß die Unruh über ihre Sollagen hinausläuft. In beiden Fällen wird jedenfalls die Genauigkeit der Zeitmessung ungünstig beeinflußt.

Wenn man der Antriebswicklung eine.Halbleiteranordnung parallel schaltet, kann eine große Antriebskraft vorgesehen werden, da die Halbleiteranordnung den Sollwert der Amplitude bestimmt. Dies führt dazu, daß die Schwingung nach einer Störung von einer zu kleinen Amplitude schneller zum Sollwert der Amplitude zurückkehrt und daß zu große Amplituden, die-oberhalb des Sollwerts der Amplitude liegen, gedämpft werden, wodurch ein Oberschwingen weitgehend verhindert wird, so daß durch Stöße oder SpannungsSchwankungen verursachte Ungenauigkeiten der Zeitmessung weitgehend unterdrückt werden. Wenn man die richtige Durchbruchsspannung des Halbleiterbauelements auswählt, um hohe Amplituden zu dämpfen, und wenn man für eine ausreichend große Antriebskraft sorgt, um bei zu geringer Amplitude schnell zu der gewünschten Amplitude zurückzukehren, kann jede gewünschte Amplituden-Spannungs-Charakteristik (Amplitudenregelung) erzielt werden. Bei einem solchen System wird schließlich auch das Verbrennen des Kontakts in einem beträchtlichen Umfang verhindert.

Einschlägige vorbekannte Anordnungen sind beispielsweise in den

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US-Patentschriften 3 293 568 und 3 335 537 beschrieben. Die an erster Stelle genannte US-Patentschrift offenbart eine elektronische Antriebsschaltung für eine Uhr,welche eine Diode enthält, die parallel zu einer Abtastwicklung" geschaltet ist, um den Antriebsstrom zu regulieren. Die zweite US-Patentschrift offenbart dagegen eine Antriebsschaltung mit einer Abtastspule und einer Antriebswicklung, bei welcher Dioden parallel zur Antriebswicklung geschaltet sind. Die Dioden sind dabei für den Antriebsstrom in Durchlaßrichtung gepolt und wirken als Oberlaufventile, sobald eine zu hohe Spannung auftritt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine billige, verbesserte Regelung für die Amplitude der Unruhschwingung in Uhren vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird durch eine batteriebetriebene Uhr der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein von der Unruh während der Schwingungen derselben betätigter Schalter zur Verbindung der Antriebswicklung mit der Batterie vorgesehen ist und daß an der Unruh parallel zu der Antriebswicklung mindestens eine Halbleiteranordnung vorgesehen ist_x.um die Amplitude dadurch zu dämpfen, daß ein Rückwärtsstrom durch die Antriebswicklung Ermöglicht wird, wenn die in die Antriebswicklung aufgrund entsprechend großer Amplituden induzierte Spannung einen vorgegebenen Pegel erreicht.

Bei der erfindungsgemäßen Uhr ist also ein mechanisches Kontakt-

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system ohne eine Abtastspule vorgesehen, und es sind vorgegebene Halbleiteranordnungen, wie zum Beispiel Dioden, parallel zur Antriebswicklung angeordnet. Die Dioden sind bezüglich des Antriebsstromes in Sperrichtung gepolt und dienen als Ventil für einen Rückwärtsstrom, wenn die induzierte Spannung einen bestimmten Spannungspegel erreicht, der durch hohe Amplituden hervorgerufen wird. Es wird also nicht der Antriebsstrom geregelt, sondern die Diode wirkt als Dämpfungseinrichtung für hohe Amplituden.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Uhr ist also darin zu sehen, daß zur verbesserten Regelung der Amplitude einer mit einem Kontakt arbeitenden Uhr Halbleitereinrichtungen vorgesehen sind, die parallel zu der Antriebswicklung geschaltet sind und die bezüglich des Antriebsstroms in Sperrichtung geschaltet sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer bevorzugten Steuerschaltung für eine erfindungsgemäße Uhr,

Fig. 2a

bis 2c verschiedene Ausführungsformen für das Halbleiterbauelement bzw. die Halbleiterbauelemente für die Schaltung gemäß Fig. 1,

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Fig. 3 ein Spannungs-Zeit-Diagramm für ein typisches Unruh-Antriebssystem mit drei Magneten und ohne Amplitudenregelung, wobei die Antriebswicklung auf der Unruh montiert ist,

Fig. k ein entsprechendes Spannungs-Zeit-Diagramm, jedoch für niedrige Amplituden,

Fig. 5 das Spannungs-Zeit-Diagramm des vorstehend erwähnten Oszillators mit Amplitudenregelung,

Fig. 6 das Amplituden-Spannungs-Diagramm des Unruh-Oszillators mit und ohne Amplitudenregelung und

Fig. 7 die Befestigung der Halbleiteranordnung an der Unruh.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Uhr bzw. ganz allgemein mit einem Zeitmeßinstrument mit einer Schaltung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, wobei eine Antriebswicklung 11 auf einer in Schwingungen versetzbaren Unruh 12 (Fig. 7) befestigt ist. Die Antriebswicklung 11 wirkt dabei mit einem oder .mehreren in der Uhr fest angeordneten Magneten (nicht dargestellt) zusammen. Die Wechselwirkung der Antriebswicklung 11 mit den Magneteinrichtungen erfolgt in üblicher und bekannter Weise. Die Antriebsimpulse werden also in die Antriebswicklung 11 induziert, während sich die Unruh 12 an dem Magneten vorbeibewegt, vorausgesetzt, der Schalter 13 ist geschlossen. Der Schaltarm des Schalters 13 ist gegenüber der Unruh 12 so angeordnet, daß er

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beim Schwingen der Unruh periodisch in Berührung mit einem Kontakt IU gelangt, wodurch die Batterie 15 an die Schaltung angeschlossen wird. Eine typische Kontaktfederanordnung dieser Art ist in einer früheren Anmeldung der Anmelderin (Aktenzeichen ..) US SN 62 3o2 vom 2o. Juli 197o beschrieben.

Wie aus den Figuren 1 und 7 deutlich wird, ist auf der Unruh 12 eine Diode 16 befestigt, welche parallel zur Antriebswicklung 11 liegt, Die Diode 16 ist bezüglich des AntriebsStroms in Sperrichtung gepolt und dient als Dämpfungseinrichtung bei hohen Amplituden. Die Diode 16 gestattet das Fließen eines Rückwärtsstromes, wenn die in die Antriebswicklung 11 induzierte Spannung einen vorgegebenen Spannungspegel erreicht, wie er durchhohe Amplituden erzeugt wird. Anstelle der Diode 16 in Fig. 1 kann die Serienschaltung einer Diode 17 und einer Zenerdiode 18 vorgesehen werden, wie dies Fig. 2a zeigt, oder die Serienschaltung zweier Dioden 19, 21, wie dies Fig. 2b zeigt, oder ein Transistor 22, wie dies Fig. 2c zeigt. Die Werte der verschiedenen Halbleiteranordnungen müßten natürlich entsprechend gewählt werden, um den gewünschten Dämpfungseffekt zu erzielen.

Fig. 3 zeigt ein typisches Spannungs-Zeit-Diagramm für ein übliches Unruh-Antriebssystem mit drei Magneten und ohne Amplitudenregelung. Die induzierten Spannungsimpulse P^ erreichen Werte bis zu 1,3 V, während die Antriebsimpulse P. in negativer Richtung eine maximale Spannung von 1,3 V erreichen. Bei kleinen Amplituden liegt die Spannung der induzierten Spannungsimpulse P₁ unterhalb o,7 V entsprechend der vorgegebenen Durch-

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bruchsspannung. Die volle Antriebsenergie beschleunigt den Unruh-Oszillator ,und die Amplitude steigt schnell an. Gemäß der Erfindung wird jedoch, wenn die Amplitude der induzierten Sparinungsimpulse P^ die Durchbruchsspannung der Halbleiteranordnung 16 bzw. 17 und 18 bzw. 19 und 21 bzw. 22Jerreicht, die Halbleiteranordnung leitend. Hierdurch wird das System im Bereich hoher Amplituden gedämpft, wie dies Fig. 5 zeigt, wo die Spannung der induzierten Spannungsimpulse P^ auf o,7 V begrenzt ist.

Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Amplitude und der Spannung für typische Ausführungsformen von bekannten und erfindungsgemäßen Uhren. Manbemerkt, daß die Kurve bei der Durchbruchsspannung abbiegt bzw. gedämpft wird, wenn eine Amplitudenregelung vorgesehen ist, während sie bei Uhren, wo eine solche Amplitudenregelung nicht vorgesehen ist, weiter linear ansteigt.

Durch Wahl einer geeigneten Durchbruchsspannung für die Diode 16 bzw. ganz allgemein durch Wahl geeigneter Halbleiterbauelemente für den Parallelzweig zu der Antriebswicklung läßt sich jede gewünschte Amplituden-Spannungs-Charakteristik (Amplitudenregelung) erreichen, wenn die erforderliche Antriebsenergie vorgesehen ist, um von zu kleinen Amplituden schnell wieder zu Amplituden zu gelangen, welche dem Sollwert entsprechen.

Es versteht sich,, daß dem Fachmann, ausgehend von den beschriebenen Ausführungsformen zahlreiche Möglichkeiten zur Verfugung stehen, das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip auch in an-

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derer Weise zu verwirklichen, ohne damit die Erfindung zu verlassen.

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   Batteriebetriebene Uhr mit Magneteinrichtungen und mit einer damit zusammenwirkenden Antriebswicklung, die auf _t einer.zu Schwingungen erregbaren Unruh montiert ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein von der Unruh (12) während der Schwingungen derselben betätigter Schalter (13) zur Verbindung der Antriebswicklung (11) mit der Batterie (15) vorgesehen ist und daß an der Unruh (12) parallel zu der Antriebswicklung (11) mindestens eine Halbleiteranordnung (16; 17,18;. 19,21; 22) vorgesehen ist, um die Amplitude dadurch zu dämpfen, daß ein Rückwärtsstrom durch die Antriebswicklung (11) ermöglicht wird, wenn die in die Antriebswicklung aufgrund entsprechend großer Amplituden induzierte Spannung einen vorgegebenen Pegel erreicht.
2. 2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiteranordnung mindestens eine Diode (16) vorgesehen ist, die bezüglich des Antriebsstromes in Sperrichtung gepolt ist.
3. 3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiteranordnung die Serienschaltung einer Diode (17) und einer Zenerdiode (18) vorgesehen ist und daß beide Dioden (17, 18) bezüglich des Antriebsstroms in Sperrichtung gepolt sind.

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   4. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiteranordnung ein Transistor (22) vorgesehen ist, dessen Basis und dessen Kollektor mit dem einen Ende der Antriebswicklung verbunden sind und dessen Emitter mit dem anderen Ende der Antriebswicklung verbunden ist.

   5. Uhr nach Anspruch 1 bis H, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinrichtungen drei Magnete umfassen, wobei die Magnete gegenüber der Unruh mit alternierender Polung fest angeordnet sind,und daß der Schalter einen Schaltarm aufweist, der bezüglich der Unruh so angeordnet ist, daß er an der Unruh vorgesehene Kontakteinrichtungen während des Schwingens der Unruh berührt, wobei die Halbleiteranordnung die Amplitude dämpft, um ein Überschwingen und ein Verbrennen des Kontaktes während der Berührung zu verhindern.

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