DE2262847C3 - Elektronische Quarzuhr - Google Patents

Description

die Versorgungsspannungszuführungdes Kontaktes bzw. der elektronischen Antriebsschaltung eingefügten Transistor, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang der Frequenzteilerschaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwingbereich des Magnetsystems (6) diametral gegenüber dem Ort des Spulensystems (8) ein Bauteil (10) aus ferromagnetischem Material angeordnet ist.

2. Quarzuhr nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (10) aus Weicheisen besteht.

3. Quarzuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (10) aus mit ferromagnetischem Material überzogenem nichtferromagnetischen Material besteht.

4. Quarzuhr nach Anspruch 3. dadurch gekenn/eichriet, daß das Bauteil aus vernickeltem Kupfer besteht.

5. Quarzuhr nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (10) im Schwingbereich des Magnetsystems (6) verschiebbar, insbesondere diametral bezüglich des Ortes des Spulensystems (8) verschiebbar, augeordne! ist.

Die F.rfiiulung betrifft eine elektronische Quarzuhr mit einem piezoelektrischen Schwinger, der von einer elektronischen Oszillatorschaltiing auf einer seiner Resonanzfrequenzen elektrisch erregt ist, ferner mit einer binären Frequenzteilerschaltung, die die Oszilbtorfrequenz auf die Schwingfrequenz eines üblichen Über einen Kontakt oder über eine unstahilisicrte elektronische Antriebsschaltung gesteuerten l'nruhtiystems untersetzt, das aus einem ortsfesten Spulensy-Mern und aus einem mil der Unruh bewegten Magnetsystem besteht, das sich in der Ruhelage der Unruh räumlich im Bereich des Spulensystems befindet, ferner mit einem in die Versorgiingsspanmingszuführiing des Kontaktes bzw. der elektronischen Antriebsschallung eingefügten Transistor, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang der Frequen/teilerschaltung verbunden ist. Bine solche elektronische Quarzuhr ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 216 406 bekannt

Bei dieser bekannten Uhr ist die Schwing!requen/ der Unruh von der Schwingamplitude, also vom maximal überschwungenen Drehwinkel, abhängig. Diese Amplituilenabhiingigkeil dci Sclmingfretiuenz der

rial aimcordnct ist. Dieses B. uteil kann vorteilhaft aus Weicheisen bestehen. Es ist jedoch auch möglich, daß

ao dieses Bauteil aus mit ferromagnetischem Material überzogenem nichtferromagnetischen Material besteht, wotiei sich insbesondere vernickeltes Kupfer bewahrt hat. !"einer ist es vorteilhaft, wenn das Bauteil im Schwingbereich des Magnetsystems verschiebbar.

insbesor.deiv.' diametral bezüglich des Ortes des Spulensystems verschiebbar, angeordnet ist.

Aus der deutschen Auslegcschrift 1 15X453 ist es zwar bekannt, im Schwingbereich des Magnetsystems diametral gegenüber dem Ort des Spulensystems ein Bauteil aus elektrisch gut leitendem Material, z. B. Al, Cu. anzubringen, jedoch dient diese Maßnahme der Amplitudenstabilisierung der Schwingung der Unruh auf Grund von im Al- oder C'u-Bauteil induzierten Wirbelslrömen. Diese Amplitudenstabilisierung spielt bei der Erfindung keine Rolle, da die Ganggenauigkeit ausschließlich von der Quar/.oszillatorschaltung bestimmt wird, vielmehr dient das bei der Erfindung verwendete Bauteil aus ferromagnetischem Material ti. a.uer Erreichung eines großen Synchronisierbereichs des verwendeten Uhrwerks.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß jede beliebige Kontaktuhr oder elektronische Uhr durch Ausrüstung mit dem ferromagnetischcn Bauteil und durch Einbau des Quarzoszillators und der Frequenzteilerschaltung /u einer Quarzuhr erweitert werden kann. Insbesondere erfordert der Einbau des ferromagnctischen Bauteils keinen großen kostspieligen, insbesondere auch mit Justier- und Meßarbeit verbundenen Aufwand und bedingt somit insbesondere keine spezieile Spiralfcdcrdimcnsionicrung wie bei der Anordnung nach dem Stand der Technik. Es ist somit jeder Uhrenhersteller in der Lage, bereits in der Produktion befindliche Uhren in überraschend einfädler Weise /11 einer Quarzuhr auszubauen.

Eine weiteie vorteilhafte Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß sie einen sehr großen Synchronisierbereich aufweist, d. h. die Unruh schwingt auf !.Ier vom Ausgang der Frequenzteilerschaltung vorgegebenen Frequenz, auch wenn die Schwingfrequenz der I lnruh ohne Synchronisierung durch die Frequcn/leilerscliailung eine Gangabweichung von einigen Minuten Vor oder Nachgang aufweist. Insbesondere spielt bei der erfindungsgemaLU-n Quarzuhr die Hatlerjcspannungsahhängigkcit des (junges üblieher Kontaktuhren oder elektronischer Uhren keine Rolle; vielmehr trägt d'cse Balteriespannimgsabhängigkrit ties Ganges /ur Erweiterung des Synchronisieibereichs noch bei. Somit braucht aber der Uhren-

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teller im Falle einer elektronischen Uhr die meist.

eschenen Maßnahmen zur Stabilisierung der BaI-Sspannung nicht zu ergreifen, "> ^B de' hierfür forderliche elektronische Aufwa.id hei der erfin^c." gemäßen Quarzuhr eingespart werden kann.

Wie Messungen an einem nach der Lehre der Erfin-■ gzü einer Quarzuhr weitergcbildeteu handelsüb-••"hen Uhrwerk mit elektronisch angetriebener Unruh " -iui haben liegt der Synchronisierbereich bei 1 V fäueriespannung zwischen f 210 s und 27.) s r-ancabweichung pro Tag.

Dieser überraschend große Synchronisierbereich •reibt einen weiteren Vorteil der Erfindung. Mittels ^C."nes einfachen mechanischen Anwurfmechanisrnus-^Cl-s wie er bei handelsüblichen Uhren durch einen an j^L'r Unruhscheibe tangential angreifenden Hebel bekannt ist, braucht die Unruh der erfinuungsgemaßen Uhr lediglich einmal in Schwingungen versetzt zu werden und wird dann auf der vom Ausgang der Iretiuenzteilerschalturig vorgegebenen Frequenz sicher svnchronisieit. Somit kann auch die hei elektronisch angetriebenen Uhrwerken üblicherweise vorgesehene elektronische Selbslanlaufschaltung in form eines RC-Ciliedes entfallen.

Die Erfindung wird nun an Hand der in der Zeich-I1UI1R dargestellten Figuren naher erläutert

Fie 1 /eigt als Ausführungsbeispiel den Ausschnitt cncs handelsüblichen Uhrwerks, das entsprechend der Erfindung weitergebildet ist.

Fiü 2 zeigt das Blockschaltbild der erlmdungsgeniäßen Quarzuhr, und

Fic ΐ zeigt die Batteriespannungsabhangigkeit des Ciaiigesdes Unruhsystems mit und ohne ferromagne-

tischcs Bauteil. ,,,.,,

Im H. I zeiet schematisch und im Ausschnitt das Unruhsystem einer handelsüblichen Uhr mit elektronischem Antrieb, wie solche Systeme üblicherweise in sogenannten Großuhren, also Tisch- und Wanduhren. ⁶ · ' . Die Uniuh besteht hierbei

fächer Weise, wie in big. 1 gezeigt, mittels der Schraube 11 an der Werkplatine befestigt werden, wobei diese Befestigung vorttilhafterweise so ausgebildet wird, daß eine Verschiebung im Schwingbereich

der- Magnetsystems ermöglicht wird, so daß ein mehr oder weniger großer Teil des ferromagnetischen Bauteils 10 von den Magneten 6 überstrichen werden kann. Dadurch ist es möglich, den maximalen Synehronisierbereich optimal einzustellen. Eine weitere

Einstellmöglichkeit ergibt sich dadurch, daß man das

ferromagnetische Bauteil aus entsprechendem Material, beispielsweise aus Weicheisen oder aus mit Kupfer überzogenem Nickel, wählt. In besonders gelager-ι cn Fällen kann auch ein Bauteil aus permanentmanneüschem Material sinnvoll sein.

" In F i g. 2 ist das Blockschaltbild des elektronischen Teils der Quarzuhr nach der Erfindung gezeigt. Die elektronische Osziflatorsehaltimg Os erregt den piezoelektrischen Schwinger Q auf einer seiner Resoic nanzfrequenzen, für den vorzugsweise ein entsprechend geschliffener und genäherter Quarz Vcrwcndung findet. Die Ausgangsspannung der Oszillatorschaltuiu» Os weist somit die hochkonstante Frequenz des piezoelektrischen Schwingers Q auf. Diese Aus- -5 gangsspannung wird der binären Frequenzteilerschallung Ff als Eingangsgröße zugeführt. Diese teilt die Frequen/. der Ausgangsspannung der Oszillatorschdltimg (h durch eine Potenz der Zahl 2 wöbet der ExpnnciH diese, Potenz der Stufenanzahl der Frequenzteilerschaltung entspricht.

Ha üblicherweise solche binaren Frequenzteilerschaltungen aus Mipflop-Stufen aufgebaut sind, ist das Ausgangssignal der Frequen/teilerschaltung rcchtecklormig und weist em lastverhaltnis von 0,5 aul. »as Ausgangssignal der FrequenzteikrschaUung

w ird der Basis des ,„ der ^"'""-"f"¹¹¹"¹¹^"¹¹¹^^/ d,o elektronische Antnebssehatung de Uhr angeoidneten Transistors 72 zugeführt. Die Antriebs schaltung der Uhr, die die Schwingungen-der Unruh '° aufrechterhält, besteht aus der Antnebsspuk Ll,

enüberliegend die beiden Magnete 6 des Map ^ Die Steuerspule Ll verbindet ^^"

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^rbeitsspule Ll und der Ausgangsimpulse dei In
^uenzteilerschaltung Vi derart, daß clic Imuh nur mi wel Antriebsstromimpuls erhalt, wie /in Aufrechterhaltung einer frequenzkonstanleu und auf die Ausgangsfrequenz der l-rcqucn/.teilersehaltung synchronisierten Schwingung erforderlich ist.

Es ergibt sich auf Grund dieser Koin/iden/ auch der Vorteil, daß auf das Unruhsystem einwirkend!. l.angzeitcinflüssc. wie z. B. Reibungsanderimg der Unruhlagcrungunddcs Zeigerwerkgetriehes. nicht zu einer Gangabweichung führen, da der in tier ArhciK-spulc Ll fließende Stromimpuls immer seine optimale Grotte annimmt. Hs IaLM sich somit auch ein optimalei Stromverbrauch erreichen, was wiederum der Lebensdauer der verwendeten Batterie zugutekommt.

In Fig. 3 sind an einem handelsüblichen Uhrwerk ohne angeschlossenen Quarzoszillator gemessene Kurven für den Gang (! in Abhängigkeit von der Batteriespannung gezeigt, wobei die gestrichelte Kurve das( iangv ei hallen der I llii ohne das vorgesehene ic ι lomagnctische Bauteil nach der l'.riindimg zeigt, with rend die ausgezogene Kurve das Gangverhaltcn dc> Uhiwciks mit dem ferm nagnetisehen Bauteil nach dei l'.rlindtmg zeigt. Au·» l^;ig. .^ kann entnommen werden. ilaH das elcktionische Antriebssystem der ei lindungsgemah mit dem lerioniagnetischen Bauteil ausgeriisieleii UIu fm jede Batteriespannung eine (iangabweicluiiig aulweist, so daü bei durch den

ίο Quarzoszillator und die Ircquen/tcilerschaltung voigcgcbenem (iang null immer genügend l-'re(|uenzabvveichung ties mechanischen Schwingsystems vorhanden ist. damit die oben geschilderte Koinzidenz, die auch als »[anfangen« bezeichnet werden kann, schnell

is erreicht wird.

Obwohl die !'.rfindung an Hand des Ausluhrungsbeispiels einei (iroUtihr beschrieben wurde, ist die Anwendung bei Armbanduhren selbstverständlich ebenlalls möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Unruh wird bei der i<c*kannten Uhr dadurch erreicht, daß eine speziell ausgewählte Spiralfeder, insbesondere eine nichtlineare Spiralfeder, verwendet wird. Dies erfordert jedoch ein auf diese Quarzuhr speziell zugeschnittenes und konstruiertes Unruhsystem. Die Erfindung hat sich demgegenüber jedoch zur Aufgabe gestellt, bekannte und handelsübliche Unruhsystenie von Kontaktuhren oder elektronisch angetriebenen Lihren so auszubilden, daß sie durch die Hinzufügung ίο einer Quarzoszillatorschallung und einer Frcquenzteilerschaltung zu einer voll funktionsfähigen elektronischen Quarzuhr ergänzt werden können.

   Diese Aufgabe wird bei einer elektronischen Quarzuhr der eingangs erwähnten Art erfindungsge-

   in der Ruheläge der Unruh räumlich im Bereich 15 maß dadurch gelöst, daß im Schwingbereich des Mades Spulensystems befindet, ferner mit einem in gnclsystems diametral gegenüber dem Ort des Spu-

   lensvstems ein Bauteil aus ferromagnetischem Mate-

   Patentansprüche:

   I. Elektronische Quarzuhr mit einem piezoelektrischer Schwinger, der von einer elektronischen Oszil.Iatorschaltung auf einer seiner Resonanzfrequenzen elektrisch erregt ist, ferner mit einer binären Frequenzteilerschaltung, die die Oslillatorfrequenz auf die Schwingfrequenz eines üblichen über einen Kontakt oder über eine unstabilisierte elektronische Antriebsschaltung gesteuerten Unruhsystems untersetzt, das aus einem ortsfesten Spulensystem und aus einem mit der Unruh bewegten Magnetsystem besteht, das sich