DE2309291A1 - PROCESS FOR SYNCHRONIZING MECHANICAL VIBRATORS OF USED WATCHES - Google Patents

PROCESS FOR SYNCHRONIZING MECHANICAL VIBRATORS OF USED WATCHES

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DE2309291A1
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Hans Dipl-Ing Keller
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TDK Micronas GmbH
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Deutsche ITT Industries GmbH
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    • G04C11/00Synchronisation of independently-driven clocks
    • G04C11/08Synchronisation of independently-driven clocks using an electro-magnet or-motor for oscillation correction
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    • G04C11/084Synchronisation of independently-driven clocks using an electro-magnet or-motor for oscillation correction using an electro-magnet acting on the balance

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  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

Deutsche ITT Industries GmbH H. Keller 55German ITT Industries GmbH H. Keller 55

78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 Mo/ra78 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19 months / ra

21. Februar 197February 21, 197

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNGDEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT LIMITED LIABILITY

FREIBURG I. BR.FREIBURG I. BR.

Verfahren zum Synchronisieren mechanischer Schwinger von GebrauchsuhrenMethod for synchronizing mechanical oscillators in utility watches

Die als elektromechanische Wandler für Gebrauchsquarzuhren, insbesondere auch für Quarzarmbanduhren, vorwiegend in Betracht gezogenen Schrittschaltwerke sind verhältnismäßig schockempfindlich. Wesentlich besser verhalten sich in dieser Beziehung elektromagnetisch angetriebene Unruh- oder Stimmgabelsysteme. Auch aus fertigungstechnischen Gründen ist eine Quarzuhr sehr vorteilhaft, die auf ein bereits bestehendes Kaliber zurückgreift und dies lediglich durch Einbau handelsüblicher Quarzoszillatoren und Frequenzteiler dadurch zu einer Gebrauchsquarzuhr erweitert, daß mittels der unterteilten Quarzfrequenz die Schwingerfrequenz des bereits vorhandenen Kalibers synchronisiert wird.The electromechanical converters for utility quartz watches, especially also for quartz wristwatches, are mainly considered Pulled stepper mechanisms are relatively sensitive to shock. Much better behave in this regard electromagnetically driven balance or tuning fork systems. A quartz watch is also very important for manufacturing reasons advantageous, which falls back on an already existing caliber and this only by installing commercially available quartz oscillators and the frequency divider is expanded to a practical quartz watch in that the oscillator frequency is determined by means of the divided quartz frequency of the existing caliber is synchronized.

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Von ganz besonderem Vorteil wäre in diesem Zusammenhang ein Synchronisierverfahren, das sowohl auf übliche Kontaktuhren als auch auf elektronisch angetriebene Uhren mit Ein- oder Zwei-SDulen-System anwendbar ist. Die Erfindung gibt ein solches Synchronisierverfahren an.In this context, a synchronization process that can be used with conventional contact clocks would be of particular advantage as well as electronically driven clocks with a one or two-column system is applicable. The invention specifies such a synchronization method.

Da die Schwingfrequenz einer Unruh u. a. von der Art der Energiezufuhr abhängt, läßt sich diese an und für sich nachteilige Eigenschaft zur Synchronisation eines elektromagnetisch angetriebenen Uhrenschwingers ausnutzen. So ist es ζ. B. aus der deutschon Offenlegungsschrift 2 011 233 bekannt, daß man ein einfaches, von einer entsprechenden Schaltung selbsttätig angetriebenes Ein- oder Zweispulen-Unruhsystem synchronisieren kann, wenn man zusätzlich zum Hauptantriebsimpuls einen oder mehrere zeitlich verschobene und somit benachbarte Hilfsantriebsimpulse zuführt, die durch das während einer Unruhschwingung mehrfach erfolgende Synchronisiersignal ausgelöst werden, d. h. die Frequenz der Synchronisierimpulse ist mehrfach höher als die der Unruh. Bei diesem Verfahren wird jedoch durch den bzw. die Hilfsantriebsimpulse dem Unruhsystem unnötigerweise mehr Energie zugeführt als erforderlich, so daß sich die Schwingamplitude der Unruh vergrößert, die Batterie zusätzlich belastet wird und bei der Regelung unerwünschte Einschwingvorgänge auftreten können.Since the oscillation frequency of a balance wheel depends, among other things, on the type of energy supply, this inherently disadvantageous property can be used to synchronize an electromagnetically driven clock oscillator. That's how it is ζ . B. from the German Offenlegungsschrift 2 011 233 known that you can synchronize a simple, automatically driven by a corresponding circuit single or two-coil balance system if one or more time-shifted and thus adjacent auxiliary drive pulses are supplied by the Synchronization signals occurring several times during a balance oscillation are triggered, ie the frequency of the synchronization pulses is several times higher than that of the balance. In this method, however, the auxiliary drive pulse (s) unnecessarily supplies the balance system with more energy than is required, so that the oscillation amplitude of the balance increases, the battery is additionally loaded and unwanted transients can occur during the control.

Andererseits ist es aus der schweizerischen Auslegeschrift 12 571/67 bekannt, daß man die Schwingfrequenz eines elektromagnetischen Unruhsystems besser synchronisieren kann, wenn man der Antriebsspule zwei aufeinanderfolgende Antriebsstromimpulse mit konstantem Gesamtenergieinhalt zuführt, von denen der eine vor und der andere nach der Bezugsstellung der Unruh erfolgt, wobei in Abhängigkeit vom Synchronisiersignal die Schwingfrequenz der Unruh durch Änderung der Relativbeträge der beiden Impulse verändert wird. On the other hand, it is known from the Swiss patent application 12 571/67 that the oscillation frequency of an electromagnetic balance wheel system can be synchronized better if the drive coil is supplied with two successive drive current pulses with constant total energy content, one of which occurs before and the other after the reference position of the balance wheel , the oscillation frequency of the balance wheel being changed by changing the relative amounts of the two pulses as a function of the synchronization signal.

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Für die Realisierung dieses Verfahrens wird allerdings eine aufwendige Schaltung mit einer Brückengegentaktstufe zum Antrieb des elektromagnetischen Unruhsystems und mit zwei bewegten Spulen angegeben, die nicht direkt mit einem Pol der Batterie verbunden sein können, wie dies insbesondere für eine Realisierung solcher Schaltungen in monolithisch integrierter Technik erwünscht ist. Die Brückengegentaktschaltung ist hierbei außerdem nicht in der Lage, die Schwingungen der Unruh auch ohne die das Synchronisiersignal erzeugende Schaltung zu unterhalten.However, a complex process is required to implement this process Circuit with a bridge push-pull stage to drive the electromagnetic balance system and with two moving coils specified, which cannot be directly connected to a pole of the battery, as is the case in particular for a realization of such Circuits in monolithically integrated technology is desirable. The bridge push-pull circuit is also not in the Able to maintain the oscillations of the balance wheel even without the circuit generating the synchronizing signal.

Die Gesamtschaltung dieser bekannten Art arbeitet außerdem nach dem Prinzip des Phasenvergleichs zwischen Unruhschwingfrequenz und Frequenz des Synchronisiersignals. Sie weist daher mehrere Multivibratorstufen und einen Sägezahngenerator zur Erzielung des Phasenvergleichs auf, was die erwähnte Aufwendigkeit noch erhöht. Zusätzlich ist die bekannte Schaltung auf ein spezielles Spulen- und Magnetsystem mit zwei konzentrischen Flachspulen und einem Magnetpolpaar in Schwingungsrichtung zugeschnitten, so daß in den vor und hinter der Bezugsstellung angeordneten Spulenschenkeln pro Halbschwingung der Unruh ein positiver und ein negativer Impuls erzeugt wird, woraus sich die oben erwähnte Verwendung einer Brückengegentaktschaltung zwangsläufig ergibt.The overall circuit of this known type also works on the principle of phase comparison between the balance frequency and frequency of the synchronization signal. It therefore has several multivibrator stages and a sawtooth generator to achieve this the phase comparison, which increases the complexity mentioned. In addition, the known circuit is based on a special one Coil and magnet system with two concentric flat coils and a pair of magnetic poles tailored in the direction of oscillation, so that in the coil legs arranged in front of and behind the reference position one positive and one negative per half oscillation of the balance Pulse is generated, from which the above-mentioned use of a bridge push-pull circuit inevitably results.

Ferner ist aus der schweizerischen Auslegeschrift 11 036/69 ein Synchronisierverfahren für Uhrenschwinger bekannt geworden, das ebenfalls mittels Phasenvergleichs arbeitet. Auch hierbei ist die Frequenz des Synchronisiersignals mehrfach höher als die Frequenz des Schwingers. Auch werden lediglich nadeiförmige Synchronisiersignale angewandt, welche die die Schwingungen unterhaltende Schaltung lediglich dazu anregen, den Antriebsstromimpuls abzugeben. Auch ist der Fall vorgesehen, daß durch einen gegenüber dem auslösenden nadeiförmigen Synchronisierimpuls phasenverschobenen zweiten nadeiförmigen Synchronisierimpuls die Abgabe des Antriebsstromimpulses wieder beendet wird.Furthermore, a synchronization method for clock oscillators has become known from the Swiss patent application 11 036/69, which also works by means of phase comparison. Here, too, the frequency of the synchronization signal is several times higher than the frequency of the oscillator. Also, only needle-shaped synchronization signals are used, which only stimulate the circuit maintaining the oscillations to emit the drive current pulse. Also the case is provided, that the output of the drive current pulse is terminated by an over the needle-shaped triggering synchronizing pulse phase-shifted second pin-type synchronizing pulse.

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Dieses bekannte Synchronisierverfahren benötigt zu seiner Rcali sierung ebenfalls eine umfangreiche elektronische Schaltung, insbesondere zur Ableitung des Stellsignals mittels Phasenvergleichs, und ferner zwei Zwei-Spulen-Systeme, wovon das eine als Antriebssystem und das andere als Abnahmesystem für den Phasenvergleich dient.This known synchronization method requires Rcali an extensive electronic circuit, in particular for deriving the control signal by means of phase comparison, and also two two-coil systems, one as a drive system and the other as an acceptance system for the phase comparison serves.

Zur Behebung der Nachteile dieser bekannten Verfahren wurde von der Anmelderin bereits in der älteren Anmeldung P 22 IO 572.6 vorgeschlagen, die Schwingfrequenz der Unruh in Abhängigkeit vom Vorzeichen der in der Antriebsspule vom Mangetsystem induzierten Spannung bezüglich der Polung der Versorgungsspannungsquelle und bezüglich des Leitungstyps des Arbeitstransistors der selbsttätigen Antriebsschaltung entweder etwas größer oder etwas kleiner zu wählen als die halbe Frequenz des Synchronisiersignals,durch das Synchronisiersignal periodisch einmal pro Unruhhalbschwingung einen Strompfad der selbsttätigen Antriebsschaltung derart ein- und aus- oder aus- und einzuschalten, daß der Energieinhalt des Hauptantriebsimpulses umsomehr verringert wird, je mehr die Schwingfrequenz der Unruh von der halben Synchronisierfrequenz abweicht, und die selbsttätige Antriebsschaltung so zu dimensionieren, daß bei Verringerung der Energie des Hauptantriebsimpulses selbsttätig ein HilfsantriebsimDuls erzeugt wird, der dieselbe Polarität aufweist wie der Hauptantriebsimpuls, und daß in Abhängigkeit vom Energieinhalt des Hauptantriebsimpulses die Ladung eines in der selbsttätigen Antriebsschaltung enthaltenen Kondensators im Sinne der Konstanthaltung des Gesamtenergieinhalta beider Antriebsstromimpulse verändert, wird.To eliminate the disadvantages of this known method, the applicant has already proposed in the earlier application P 22 IO 572.6, the oscillation frequency of the balance wheel as a function of the sign induced by the magnet system in the drive coil Voltage with regard to the polarity of the supply voltage source and with regard to the conduction type of the working transistor of the automatic Drive circuit to choose either a little larger or a little smaller than half the frequency of the synchronization signal through which Synchronization signal periodically once per balance half-oscillation a current path of the automatic drive circuit in such a way and off or off and on, that the energy content of the main drive pulse is reduced the more the The oscillation frequency of the balance deviates from half the synchronization frequency, and the automatic drive circuit must be dimensioned in such a way that that when the energy of the main drive pulse is reduced, an auxiliary drive is automatically generated in the pulse, which is the same Has polarity like the main drive pulse, and that depending on the energy content of the main drive pulse Charging of a capacitor contained in the automatic drive circuit in the sense of keeping the total energy content constant of both drive current pulses is changed.

Schließlich ist im Sinne der Schaffung eines universell auf Kontaktuhren und elektronische Uhren anwendbaren Synchronisierverfahrens von der Anmelderin in der älteren Anmeldung P 22 38 405.0 ein Synchronisierverfahren vorgeschlagen worden,Finally, in the sense of creating a synchronization method that can be universally applied to contact watches and electronic watches a synchronization method has been proposed by the applicant in the earlier application P 22 38 405.0,

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bei dem die Antriebsspule jeweils während des Hin- und Rücklaufs des Schwingers über einen mechanischen bzw. elektronischen Schalter zur Aufrechterhaltung der Schwingungen impulsweise eingeschaltet wird und das so ausgebildet ist, daß der Antriebsspule der Hinlaufantriebsimouls und der Rücklaufantriebsimpuls entweder in unterschiedlichem Abstand von der Ruhestellung des Schwingers vor oder nach der Ruhestellung des Schwingers oder in gleichem oder unterschiedlichem Abstand vor und nach der Ruhestellung des Schwingers zugeführt werden und daß die Antriebsenergie auf Hinlauf- und Rücklaufantriebsinrouls in Abhängigkeit von der Abweichung der untersetzten Quarzoszillatorfrequenz von der Frequenz des mechanischen Schwingers oder von einem ganzzahligen Teil oder Vielfachen dieser Frequenz aufgeteilt wird.in which the drive coil in each case during the back and forth travel of the oscillator via a mechanical or electronic Switch to maintain the vibrations is switched on in pulses and which is designed so that the drive coil of the forward drive simouls and the return drive pulse either at a different distance from the position of rest of the transducer before or after the position of rest of the transducer or be supplied at the same or different distance before and after the rest position of the oscillator and that the drive energy is dependent on the forward and reverse drive inrouls on the deviation of the reduced quartz oscillator frequency from the frequency of the mechanical oscillator or from an integer Part or multiple of this frequency is divided.

Das Verfahren dieser älteren Anmeldung vereinfacht somit die oben erwähnten bekannten Synchronisieranoränungen dadurch, daß die Synchronisierung nicht auf jeden Impuls der induzierten Spannung für sich einwirkt, sondern daß der Hinlauf- und der Rücklaufantriebsimpuls in gegenseitiger Abhängigkeit zur Synchronisierung herangezogen werden.The method of this earlier application thus simplifies the above-mentioned known Synchronisieranoränungen in that the synchronization does not act on each pulse of the induced voltage for itself, but that the forward and the reverse drive pulse are used in mutual dependence for synchronization.

Die bekannten Synchronisierverfahren und auch die Synchronisierverfahren nach den beiden älteren Vorschlägen haben den gemeinsamen Nachteil, daß der Synchronisierbereich begrenzt ist, da beispielsweise der bei einigen dieser Synchronisierverfahren mögliche Versatz der Mittelachsen von Antriebsspule und Magnetsystem^ nicht beliebig groß gemacht werden kann, da sonst bei kleinen Schwingamplituden, wie sie im Anlauffall auftreten, der Wirkungsgrad zu gering wird.The known synchronization method and also the synchronization method according to the two older proposals have the common disadvantage that the synchronization range is limited because, for example the possible offset of the central axes of the drive coil and magnet system with some of these synchronization methods ^ can not be made arbitrarily large, otherwise the efficiency with small oscillation amplitudes, as they occur in the start-up becomes too low.

Ausgehend, jedoch auch zum Teil abweichend vom aufgezeigten Stand der Technik betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Synchronisieren von über ein Spulen-Magnet-System angetriebenen mechanischen Schwingern von Gebrauchsuhren, insbesondere Armbanduhren,Based on, but also in part deviating from the prior art shown, the invention relates to a method for synchronizing mechanical oscillators of utility watches, in particular wristwatches, driven by a coil-magnet system,

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durch ein Synchronisiersignal, dessen Frequenz der auf die Größenordnung der Schwingerfrequenz untersetzten Frequenz eines Quarzoszillators entspricht, bei welchem Verfahren die AntriebssDule jeweils während des Hin- und Rücklaufs des Schwingers über einen mechanischen bzw. elektronischen Schalter zur Aufrechterhaltung der Schwingungen impulsweise eingeschaltet und somit von einem oder mehreren Antriebsstromimpulsen gleicher Wirkungsrichtung durchflossen wird und die Frequenz des mechanischen Schwingers vom Synchronisiersignal dadurch beeinflußt wird, daß der (die) Antriebsstromimpuls(e) in Abhängigkeit von der Frequenzbzw. Phasenabweichung vor und/oder nach der Ruhestellung des mechanischen Schwingers zugeführt wird (werden).by means of a synchronization signal, the frequency of which is the frequency reduced to the order of magnitude of the oscillator frequency of a quartz oscillator corresponds to the method in which the drive module is activated during the back and forth movement of the oscillator switched on in pulses via a mechanical or electronic switch to maintain the vibrations and thus is traversed by one or more drive current pulses of the same direction of action and the frequency of the mechanical Oscillator is influenced by the synchronization signal that the (the) drive current pulse (s) depending on the frequency or. Phase deviation before and / or after the rest position of the mechanical oscillator is supplied (are).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den erwähnten Nachteil des zu geringen Synchronisierbereichs durch ein Synchronisierverfahren mit erweitertem Synchronisierbereich zu beheben. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mindestens zeitweise der Antriebssoule zusätzlich zum (zu den) Antriebsstromimpuls(en) mindestens ein Dämpfungsstromimpuls von zu der der (des) Antriebs-Stromimpulse(s) entgegengesetzten Wirkungsrichtung zugeführt wird und daß der Strominhalt und/oder die zeitliche Lage der (des) Antriebsstromimpulse (s) und Dämpfungsstromimpulse(s) bezüglich der Ruhestellung des mechanischen Schwingers in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen der Frequenz des mechanischen Schwingers und der Frequenz des Synchronisiersignals oder zwischen einem ganzzahligen Teil oder Vielfachen beider Frequenzen gesteuert wird.The object of the invention is to overcome the mentioned disadvantage of the insufficient synchronization range by means of a synchronization method to be resolved with an extended synchronization range. This is achieved according to the invention in that at least temporarily the Drive coil in addition to the drive current pulse (s) at least a damping current pulse from to that of the drive current pulse (s) opposite direction of action is supplied and that the current content and / or the timing of the (the) drive current pulses (s) and damping current pulses (s) with respect to the rest position of the mechanical oscillator as a function of the Phase difference between the frequency of the mechanical oscillator and the frequency of the synchronization signal or between an integer Part or multiple of both frequencies is controlled.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht somit von der Erkenntnis aus, daß dem mechanischen Schwingsystem nicht nur zu festgelegten Zeitpunkten Energie zugeführt werden muß, sondern daß ein Energieentzug zu anderen festgelegten Zeitpunkten zu einer Erweiterung des Synchronisierbereichs führt.The method according to the invention is thus based on the knowledge that the mechanical oscillating system must not only be supplied with energy at fixed times, but that energy must be withdrawn leads to an expansion of the synchronization range at other specified times.

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In Ausgestaltung der Erfindung kann (können) der (die) Dämpfungsstromimpuls(e) während jeder Ganz- oder Halbschwingung des mechanischen Schwingers ausgelöst werden. Andererseits kann das Verfahren auch so ausgestaltet werden, daß der (die) Dämpfungsstromimpuls(e) nur ausgelöst wird (werden), wenn durch eine äußore Störung, bei einer Armbanduhr also beispielsweise durch eine starke Armbewegung, sich die Frequenz bzw. die Phasenlage des mechanischen Schwingers über einen vorgegebenen Grenzwert hinaus ändert.In an embodiment of the invention, the damping current pulse (s) are triggered during each full or half oscillation of the mechanical oscillator. On the other hand, it can The method can also be designed in such a way that the damping current pulse (s) is (are) only triggered if by an external disturbance, in the case of a wristwatch for example by a strong one Arm movement, the frequency or the phase position of the mechanical oscillator changes beyond a specified limit value.

Zur Erzeugung der (des) DämpfungsStromimpulse (s) hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, der Antriebsspule periodisch einen Widerstand und/oder eine Diode und/oder einen Transistor parallelzuschalten oder die Antriebsspule periodisch kurzzuschließen. , Auch kann es vorteilhaft sein, die Ruhelage der Mittelachsen von Antriebsspulen- und Magnetsystem gegeneinander zu versetzen.To generate the (des) damping current pulse (s) it has been found to be proved particularly expedient to periodically connect a resistor and / or a diode and / or a transistor in parallel to the drive coil or periodically short-circuit the drive coil. , It can also be advantageous to determine the rest position of the central axes of To offset the drive coil and magnet system against each other.

Ein hinsichtlich der schaltungstechnischen Realisierung besonders einfaches Verfahren ergibt sich, wenn das Synchronisiersignal rechteckförmig ist und dessen Tastverhältnis entsprechend dem kleinsten zeitlichen Abstand zwischen Hinlauf- und Rücklaufantriebs stromimpuls bei der geringsten Amplitude des mechanischen Schwingers gewählt wird, wobei in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der (die) Dämpfungsstromimpuls(e) während derjenigen Zeit des Synchronisiersignals ausgelöst wird (werden), die dem kleinsten zeitlichen Abstand zwischen Hinlauf- und Rücklaufantriebsstromimpuls bei der geringsten Amplitude des mechanischen Schwingers entspricht.A method which is particularly simple in terms of the circuitry implementation results when the synchronization signal is rectangular and its duty cycle corresponds to the smallest time interval between the forward and reverse drive current pulse is selected at the lowest amplitude of the mechanical oscillator, in a further embodiment of the Invention of the (the) damping current pulse (s) is triggered during that time of the synchronization signal (are) that the smallest time interval between forward and reverse drive current pulse at the smallest amplitude of the mechanical Schwingers corresponds.

Für den oben erwähnten Fall, daß der (die) Dämpfungsstromimpuls(e) nur bei überschreiten einer vorgegebenen GrenE für die Frequenz- bzw. Phasenabweichung ausgelöst werden soll(en) und unter Anwendung des erwähnten rechteckförmigen Synchronisiersignals hat sich eine derartige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bewährt, bei der zur Steuerung der DämpfungsstromimpulseFor the above-mentioned case that the damping current pulse (s) only if a specified limit for the frequency or phase deviation should be triggered (s) and under application of the aforementioned square-wave synchronization signal, such an embodiment of the method according to the invention has proven itself especially proven for controlling the damping current pulses

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ein zweites von dem die Antriebsstromimpulse steuernden Synchronisiersignal unabhängiges, jedoch gleichfrequentes Synchronisiersignal mit geringerer Einschaltzeit derart verwendet wird, daß weder Antriebsstromimpuls(e) noch Dämpfungsstromimpuls(e) während denjenigen Zeiten ausgelöst werden, die zwischen den Flanken der beiden Synchronisiersignale liegen.a second of the synchronizing signal controlling the drive current pulses independent, but same-frequency synchronizing signal with a shorter switch-on time is used in such a way that neither drive current pulse (s) nor damping current pulse (s) during those times are triggered that lie between the edges of the two synchronization signals.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bezüglich der Erweiterung den Synchronisierbereichs dadurch noch verbessert werden, daß der mechanische Schwinger so ausgebildet wird, daß seine Schwingfrequenz von der Schwingamplitude abhängig ist. Hierbei kann der mechanische Schwinger einerseits mit einer solchen Frequenz-Amplitudenabhängigkeit ausgestattet werden, daß sich die Schwingfrequenz mit zunehmender Schwingamplitude erhöht, und daß durch den (die) vor der Ruhestellung des Schwingers auftretenden Antriebsstromimpuls (e) mehr Energie zugeführt wird als durch den (die) nach der Ruhestellung auftretenden, und andererseits aber auch mit einer solchen Frequenz-Amplitudenabhängigkeit ausgestattet werden, daß sich die Schwingfrequenz mit zunehmender Schwingamplitude verringert,und daß durch den (die) nach der Ruhestellung des Schwingers auftretenden Antriebsstromimpuls(e) mehr Energie zugeführt wird als durch den (die) vor der Ruhestellung auftretenden.The method according to the invention can be further improved with regard to the expansion of the synchronization range by designing the mechanical oscillator in such a way that its oscillation frequency is dependent on the oscillation amplitude. On the one hand, the mechanical oscillator can be equipped with such a frequency-amplitude dependency that the oscillation frequency increases with increasing oscillation amplitude, and that more energy is supplied by the drive current pulse (s) occurring before the oscillator is in rest position than by the ) occurring after the rest position, and on the other hand also equipped with such a frequency-amplitude dependence that the oscillation frequency decreases with increasing oscillation amplitude, and that more energy is supplied by the drive current pulse (s) occurring after the rest position of the oscillator than by the (those) occurring before the rest position.

Die erwähnte Einstellung des Tastverhältnisses des rechteckförmigen Synchronisiersignals entsprechend dem kleinsten zeitlichen Abstand zwischen Hinlauf- und Rücklaufantriebsstromimpuls bei der höchsten Frequenz des mechanischen Schwingers läßt sich beispielsweise auf einfache Weise durch den sowieso vorhandenen Frequenzteiler vornehmen, indem man die Impulsbreite des Ausgangsimpulses des Frequenzteilers mit der Impulsbreite der Ausgangsimpulse eines oder mehrerer vorangehender Teilerstufen über eine Gatter-Schaltung oder eine Flipflop-Schaltung verkoppelt, so daß der Ausgannsimpuls des Frequenzteilers nicht mehr ein Impuls-Pause-Verhält- The above-mentioned setting of the duty cycle of the square-wave synchronizing signal corresponding to the smallest time interval between the outgoing and reverse drive current pulse at the highest frequency of the mechanical oscillator can be made, for example, in a simple manner using the frequency divider, which is present anyway, by changing the pulse width of the output pulse of the frequency divider to the pulse width of the Output pulses of one or more preceding divider stages are coupled via a gate circuit or a flip-flop circuit, so that the output pulse of the frequency divider no longer has a pulse-pause ratio.

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nis von 1 : 1 aufweist, sondern die Impulsbreite von der absoluten Breite des mit dem Impuls-Pause-Verhältnis 1 : 1 abgegebenen Ausgangsimpulses einer oder mehrerer vorausgehender Frequenz-1 teilerstufen bestimmt wird.1 is determined output pulse output of one or more of preceding frequency divider stages 1: nis from 1: 1, but the pulse width of the absolute width of the pulse-pause 1 ratio.

Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und Schaltungsanordnungen zu seiner Durchführung werden nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert.Details of the method according to the invention and circuit arrangements for its implementation are now based on the in the Drawing illustrated figures explained in more detail.

Fig. 1 zeigt verschiedene Kurvenverläufe bezüglich des der Erfindung zugrundeliegenden physikalischen Sachverhalts,Fig. 1 shows various curves with respect to the underlying physical facts of the invention,

Fig. 2 zeigt verschiedene Kurvenverläufe zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips,Fig. 2 shows various curves to explain the principle on which the invention is based,

Fig. 3 zeigt verschiedene Kurvenverläufe zur Erläuterung des einer Weiterbildung der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips,FIG. 3 shows various curves to explain the one on which a development of the invention is based Principle,

Fig. 4 zeigt eine einfache Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Kontaktuhrsystem,Fig. 4 shows a simple circuit arrangement for performing the method according to the invention with a Contact clock system,

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 undFIG. 5 shows a development of the circuit arrangement according to FIGS. 4 and

Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer elektronischen Einspulenschaltung zur Aufrechterhaltung der Schwingunnon des mechanischen Schwingers.6 shows a circuit arrangement for carrying out the method according to the invention with an electronic one Single coil circuit to maintain the Schwingunnon of the mechanical oscillator.

In Fig. la ist die Auslenkung a des mechanischen Schwingers als sinusförmige Kurve der Amplitude A dargestellt. Wiese der Schwing·τThe deflection a of the mechanical oscillator is shown as a sinusoidal curve of the amplitude A in FIG. Meadow the oscillation τ

- 10 ^ 409835/0904- 10 ^ 409835/0904

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keine Verluste auf, so bliebe die einmal erregte Schwingung unverändert aufrechterhalten. Die ungestörte Schwingungsdauer dieser mechanischen Schwingung ist in Fig. la mit Tn bezeichnet.If there were no losses, the oscillation, once excited, would remain unchanged. The undisturbed period of oscillation of this mechanical oscillation is denoted by T n in FIG. La.

Wird nun bei Magnetsystemen mit ungerader Anzahl der Magnetpolpaare durch den erwähnten Parallelversatz von Spulenachse und Magnetsystemachse oder bei Magnetsystemen mit gerader Anzahl der Magnetpolpaare durch Ausnutzung von nur einem der mit gleichem Vorzeichen induzierten Spannungsimpulse dafür gesorgt, daß die Antriebsstromimpulse bei Hin- und Rücklauf unsymmetrisch zur Ruhestellung des Schwingers erfolgen, so ändert sich die Schwingungsdauer entsprechend der in Fig. la angegebenen Formel: T = T+ AT1 ~ ΔΤ2. Die tatsächliche Schwingungsdauer T setzt sich aus der vorzeichenbehafteten Summe der ungestörten Schwingungsdauer T und den Zeiten ^Tl und A T2 zusammen. Hierbei gibt die Zeit A Tl die Zeit vom ungestörten Nulldurchgang bis zum Schnittpunkt von Nullinie und der Tangente an die durch den nach der Ruhelage des Schwingers erfolgenden Antriebsimpuls N veränderte sinusförmige Kurve an, während die Zeit A T2 die Zeit zwischen dem vor dem nächsten ungestörten Nulldurchgang und dem Schnittpunkt von Nullinie und der Tangente an die durch den vor der Ruhelage des Schwingers erfolgenden Antriebsimpuls V veränderte sinusförmige Kurve angibt, welche Zeit somit in der angegebenen Formel mit negativem Vorzeichen einzusetzen ist. Durch die in Fig. la horizontal verlaufende strichpunktierte Linie soll der Parallelversatz der Mittelachsen von Spulen- und Magnetsystem bzw. die erwähnte Unsymmetrie bei gerader Magnetpolpaar-Zahl angedeutet sein.In magnet systems with an uneven number of magnet pole pairs, the aforementioned parallel offset of the coil axis and magnet system axis, or in magnet systems with an even number of magnet pole pairs, by using only one of the voltage pulses induced with the same sign, ensures that the drive current pulses are asymmetrical to the rest position when traveling back and forth of the oscillator, the period of oscillation changes according to the formula given in Fig. la: T = T + A T1 ~ ΔΤ2. The actual oscillation period T is composed of the signed sum of the undisturbed oscillation period T and the times ^ T1 and A T2. Here, the time A T1 indicates the time from the undisturbed zero crossing to the intersection of the zero line and the tangent to the sinusoidal curve changed by the drive pulse N after the oscillator is in the rest position, while the time A T2 is the time between the next undisturbed zero crossing and the point of intersection of the zero line and the tangent to the sinusoidal curve changed by the drive pulse V occurring before the oscillator was in rest position indicates which time is to be entered with a negative sign in the given formula. The dash-dotted line running horizontally in FIG. La is intended to indicate the parallel offset of the central axes of the coil and magnet system or the aforementioned asymmetry in the case of an even number of magnetic pole pairs.

In den Fig. Ib und Ic sind die unsymmetrisch zur Nullstellung des mechanischen Schwingers erfolgenden Impulse N, V der induzierten Spannung U^n und des zugehörigen in der Spule fließenden Impulsstroms i in Abhängigkeit von der Zeit t gezeigt.In FIGS. 1b and 1c, the pulses N, V of the induced voltage U ^ n and the associated pulse current i flowing in the coil are shown as a function of the time t, which are asymmetrical in relation to the zero position of the mechanical oscillator.

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In Fig. 2a ist der Zeitverlauf des rechteckförmigen Synchronisiersignals gezeigt, wobei dessen Tastverhältnis der Größe B/(A+B) bzw. dessen Impuls-Pause-Verhältnis der Größe Β/Λ entspricht. Hierbei ist die Zeit B, wie oben bereits erwähnt, gleich (oder kleiner) derjenigen Zeitdauer, die dem kleinsten zeitlichen Abstand zwischen Hinlauf- und Rücklaufantriebsstromimpuls bei der höchsten Frequenz und geringsten Amplitude des mechanischen Schwingers entspricht.In Fig. 2a is the timing of the square-wave synchronizing signal shown, its duty cycle of the size B / (A + B) or its pulse-pause ratio of the size Β / Λ corresponds. Here, as already mentioned above, time B is equal to (or less than) the time duration which is the smallest in terms of time Distance between the forward and reverse drive current pulse for the corresponds to the highest frequency and lowest amplitude of the mechanical oscillator.

In Fig. 2b ist der zeitliche Verlauf der Antriebsstromimpulse gezeigt, wobei mit V der Antriebsstromimpuls vor der Ruhelage des Schwingers und mit N der Antriebsstromimpuls nach der Ruhelage des Schwingers bezeichnet ist. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 2b ein Fall gezeigt, bei dem der mechanische Schwinger mit dem Synchronisiersignal gleichfrequent ist, durch seine Phasenlage jedoch von diesem nicht beeinflußt wird.In Fig. 2b, the timing of the drive current pulses is shown, with V the drive current pulse before the rest position of the oscillator and with N the drive current pulse after the rest position of the oscillator is designated. For clarification, in 2b shows a case in which the mechanical oscillator has the same frequency as the synchronization signal, due to its phase position however, is not affected by this.

In Fig. 2c ist der Fall gezeigt, daß sich die Frequenz des mechanischen Schwingers gegenüber der Frequenz des Synchronisiersignals derart verringert oder in seiner Phasenlage verändert hat, daß der Antriebsstromimpuls N sich zeitlich teilweise mit dem in Fig. 2a positiv gezeigten Impulsanteil des Synchronisiersignals überschneidet. In erfindungsgemäßer Weise wird nun während der Uberschneidungszeit dem mechanischen Schwinger dadurch gewissermaßen Energie entzogen, daß in der Antriebsspule ein Dämpfungsstromimpuls von zu der des Antriebsstromimpulses entgegengesetzter Wirkungsrichtung fließt. Dies ist in Fig. 2c durch den negativ gerichteten Impulsanteil N1 gezeigt. Die Verringerung des Antriebsstromimpulses und die zusätzliche Dämpfung nach der Ruhelage des Schwingers bewirkt, daß sich die Schwingerfrequenz auf die Frequenz des Synchronisiersignals erhöht.In Fig. 2c the case is shown that the frequency of the mechanical oscillator compared to the frequency of the synchronizing signal has decreased or changed in its phase position that the drive current pulse N partially overlaps in time with the pulse component of the synchronizing signal shown positive in Fig. 2a. In the inventive manner to the mechanical oscillator is thereby withdrawn to a certain extent during the energy now Uberschneidungszeit that in the driving coil, a damping current pulse to the flowing of the drive current pulse of opposite direction of action. This is shown in FIG. 2c by the negatively directed pulse component N 1 . The reduction in the drive current pulse and the additional damping after the oscillator is in the rest position causes the oscillator frequency to increase to the frequency of the synchronization signal.

In Fig. 2d ist ein Fall gezeigt, bei dem die Abweichung zwischen der Frequenz des mechanischen Schwingers und der Frequenz des In Fig. 2d a case is shown in which the deviation between the frequency of the mechanical oscillator and the frequency of the

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Synchronisiersignals bzw. deren Phasendifferenz bereits derart groß ist - beispielsweise durch eine von außen auf den mechanischen Schwinger ausgeübte starke Drehverzögerung -, daß nach der Ruhelage des Schwingers nur noch ein Dämpfungsstromimpuls N1 fließt. Dadurch wird der Synchronisierungsgrad weiter erhöht.The synchronization signal or the phase difference thereof is already so great - for example due to a strong rotational delay exerted on the mechanical oscillator from the outside - that only a damping current pulse N 1 flows after the oscillator is in its rest position. This further increases the degree of synchronization.

NelbsLversLindlich können :.;ich v/ähreiid des Beliiebs auch Γ3 i Ie einstellen, bei denen der Antriebsstromimpuls V vor der Ruhelage des Schwingers zur Uberdeckung mit dem in Fig. 2a gezeigten positiven Impulsanteil des Synchronisiersignals gelangt, so daß dieser Antriebsstromimpuls mindestens teilweise gedämpft wird. Dadurch ergibt sich dann eine Verringerung der Frequenz bzw. Vergrößerung der Phase des mechanischen Schwingers auf die Synchronisierfrequenz bzw. Synchronisierphasenlage hin.NelbsLversLindlich can:.; I v / ähreiid also Γ3 i Ie set, in which the drive current pulse V before the rest position of the oscillator to overlap with that shown in Fig. 2a positive pulse component of the synchronization signal arrives, so that this drive current pulse is at least partially attenuated. This then results in a reduction in the frequency or an increase in the phase of the mechanical oscillator to the synchronization frequency or synchronization phase position.

In Fig. 3a ist die Kurvenform der beiden Synchronisiersignale entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Das Synchronisiersignal I steuert die Antriebsstromim-Dulse und das Synchronisiersignal II die Dämpfungsstromimpulse. Die Zeiten zwischen den beiden Vorderflanken und zwischen den beiden Rückflanken sind in Fig. 3a mit C bezeichnet; A und B sind die Zeiten, während denen Antriebs- bzw. Dämpfungsstromimpulse auftreten können.In FIG. 3a the curve shape of the two synchronization signals is in accordance with a further development of the method according to the invention shown. The synchronization signal I controls the drive current im pulses and the synchronization signal II the damping current pulses. The times between the two leading edges and between the both trailing edges are denoted by C in FIG. 3a; A and B are the times during which drive and damping current pulses may occur.

In Fig. 3b ist der der Fig. 2b entsprechende Fall gezeigt, bei dem die Antriebsstromimpulse V bzw. N vom Synchronisiersignal nicht beeinflußt werden. In Fig. 3c dagegen ist die Eigenfrequenz des mechanischen Schwingers verringert, bzw. es liegt eine Phasenabweichung vor, und der Rücklaufantriebsimpuls N fällt teilweise mit dem positiven Impulsanteil des Synchronisiersignals I zusammen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, daß nämlich während der Zeit C zwischen den beiden Vorderflanken der Synchronisiersignale weder ein Antriebs- noch ein Dämpfungsstromimpuls erfolgen soll, wird somit der Antriebsstromimpuls N lediglich verkürzt. FIG. 3b shows the case corresponding to FIG. 2b, in which the drive current pulses V or N are not influenced by the synchronization signal. In FIG. 3c, on the other hand, the natural frequency of the mechanical oscillator is reduced, or there is a phase deviation, and the reverse drive pulse N partially coincides with the positive pulse component of the synchronization signal I. Due to the embodiment according to the invention, namely that neither a drive nor a damping current pulse should occur during the time C between the two leading edges of the synchronization signals, the drive current pulse N is thus merely shortened.

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In Fiq. 3d ist der Fall gezeigt, daß der Antriebsstromimpuls N nach der Ruhelage des Schwingers vollständig in den zeitlichen Bereich zwischen den beiden Vorderflanken des SynchronisiersinnaI fällt und somit überhaupt nicht wirksam ist.In Fiq. 3d shows the case that the drive current pulse N after the oscillator is in the rest position completely in the temporal Area between the two leading edges of the synchronization sense falls and is therefore not effective at all.

In Fiq. 3e fällt der Antriebsstromimpuls zum Teil schon in dic-Zeit B des Dämpfungs-Synchronisiersignals II, so daß er gewissermaßen in einen Dämpfungsstromimpuls N1 umgewandelt wird, der ^ ine zum Antriebsstromimpuls entqcqenqesetzte Wirkungsrichtung aufweistIn Fiq. 3e, the drive current pulse already falls in part in dic time B of the damping synchronization signal II, so that it is converted to a certain extent into a damping current pulse N 1 , which has a direction of action which is opposite to the drive current pulse

In Fig. 3f ist schließlich der Fall gezeigt, daß der Antriebsstromimpuls nach der Ruhelage des Schwingers völlig in die Zeit β fällt, so daß der Dämpfungsstromimpuls N' in seiner maximalen Breite auftritt.Finally, FIG. 3f shows the case in which the drive current pulse falls completely in time β after the oscillator is in the rest position, so that the damping current pulse N 'occurs in its maximum width.

In Fig. 4 ist eine einfache Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Kontaktuhrsystem gezeigt. Der Antriebsspule L ist in der bei Kontaktuhren bekannten Weise der von der Unruh betätigte Kontakt K in Serie geschaltet Dieser Serienschaltung liegt der Widerstand R oder die Serienschaltung aus dem Widerstand R und der Diode D parallel. Diese Parallelschaltung liegt mit ihrem einen Ende am spannungsfuhren den Pol + der Betriebsspannungsquelle U0, während zwischen ihr anderes Ende und den Schaltungsnullpunkt die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tl geschaltet ist, dessen Basis vom Synchronisiersignal gesteuert wird.4 shows a simple circuit arrangement for carrying out the method according to the invention with a contact clock system. In the manner known from contact clocks, the drive coil L is connected in series with the contact K actuated by the balance wheel. One end of this parallel connection is connected to the voltage-carrying pole + of the operating voltage source U 0, while the collector-emitter path of the transistor T1, whose base is controlled by the synchronization signal, is connected between its other end and the circuit zero point.

Fallen Schließzeit des Kontaktes K und die vom Synchronisiersig nal gesteuerte Stromflußzeit im Transistor Tl zusammen, so fließt in der Antriebsspule L der Antriebsstromimpuls, während der Widerstand R und die Diode D unwirksam sind. Hierbei entspricht die Stromflußzeit im Transistor Tl der Zeit A nach Fig. 2a. Wird der Transistor Tl vom Synchronisiersignal jedochIf the closing time of the contact K and the current flow time controlled by the Synchronisiersig signal in the transistor Tl coincide, the drive current pulse flows in the drive coil L, while the resistor R and the diode D are ineffective. The current flow time in the transistor T1 corresponds to the time A according to FIG. 2a. If the transistor Tl from the synchronization signal, however

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abgeschaltet, bevor der Kontakt K öffnet, so kehrt sich die Stromrichtung des in der Antriebsspule L fließenden Stromimpulse', um, da der Strom nunmehr über den Widerstand bzw. den Widerstand und die Diode fließt und somit als Bremsstrom wirkt, was somit dei Kurvenbild der Fig. 2c entspricht.switched off before the contact K opens, the direction of the current of the current pulses flowing in the drive coil L is reversed, around, since the current now flows through the resistor or the resistor and the diode and thus acts as a braking current, which is thus dei The graph corresponds to FIG. 2c.

Liegt die Schließzeit des Kontaktes K außerhalb der Stromflußzeit des Transistors Tl, so wird die Antriebsspule L während der gesamten Schließzeit bedämpft, und es fließt aufgrund der vom Magnetsystem in ihr induzierten Spannung der Dämpfungsstromimpuls. Dieser Fall entspricht also dem Kurvenbild von Fig. 2d.If the closing time of contact K lies outside the current flow time of the transistor Tl, the drive coil L is damped during the entire closing time, and it flows due to the from Magnetic system in it induced voltage of the damping current pulse. This case therefore corresponds to the graph of FIG. 2d.

In Fig. 5 ist eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 zur Anwendung mit einem Kontaktuhrsystem gezeigt. Hierbei ist zwischen den Widerstand R bzw. auch die in diesem Fall wahlweise vorhandene Diode D die Kollektor-Emitter-Strecke des weiteren Transistors T2 geschaltet, der zum Transistor Tl komplementär ist. An der Basis des weiteren Transistors T2 liegt das zweite Synchronisiersignal II, dessen Frequenz gleich der Frequenz und dessen Tastverhältnis gleich oder kleiner als das Tastverhältnis des an der Basis des Transistors Tl anliegenden Synchronisiersignals ist. Im Falle unterschiedlichen Tastverhältnisses ergibt sich die anhand von Fig. 3 erläuterte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sind nämlich sowohl der Transistor Tl als auch der Transistor T2 gleichzeitig gesperrt, so kann weder ein Antriebsstromimpuls noch ein Dämpfungsstromimpuls in der Antriebsspule L fließen.In Fig. 5 is a development of the circuit arrangement according to 4 shown for use with a contact clock system. In this case, the resistor R, or in this case also, is optional existing diode D connected the collector-emitter path of the further transistor T2, which is complementary to the transistor Tl is. At the base of the further transistor T2 is the second synchronization signal II, the frequency of which is equal to Frequency and its duty cycle equal to or smaller than the duty cycle of the applied to the base of the transistor Tl Synchronizing signal is. In the case of different pulse duty factors, the development explained with reference to FIG. 3 results of the method according to the invention. If both the transistor T1 and the transistor T2 are blocked at the same time, then Neither a drive current pulse nor a damping current pulse can flow in the drive coil L.

In Fig. 6 ist schließlich eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammen mit einer elektronischen Einspulenschaltung für Uhrenantriebe gezeigt. Diese Einspulenachaltung ist beispielsweise aus der eigenen älteren Anmeldung entsprechend der deutschen Offenlegungsschrift 2 110 im wesentlichen bekannt. Sie besteht aus den Transistoren T3,Finally, FIG. 6 shows a circuit arrangement for implementation of the method according to the invention shown together with an electronic single-coil circuit for clock drives. This single coil arrangement is, for example, from our own earlier application in accordance with German Offenlegungsschrift 2 110 essentially known. It consists of the transistors T3,

409835/09(K409835/09 (K

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T4 und T5, den Widerständen Rl, R2, R3, R4 und dem Kondensator C sowie der Antriebsspule L. Hierbei wirkt der Transistor T3 als Arbeitstransistor und der dazu komplementäre Transistor T4 als Steuertransistor, während der Transistor T5, der die gleiche Leitungsart wie der Transistor T4 aufweist, als Zusatztransistc dient.T4 and T5, the resistors R1, R2, R3, R4 and the capacitor C. and the drive coil L. Here, the transistor T3 acts as an operating transistor and the transistor T4, which is complementary to it, acts as a Control transistor, while the transistor T5, which has the same conduction type as the transistor T4, as an additional transistor serves.

Analog zur Anordnung nach Fig. 4 kann nun der Transistor Tl vor gesehen werden, der in Fig. 6 mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zwischen die Basis des Arbeitstransistors T3 und den Schaltungsnullpunkt geschaltet ist, während das Synchronisiersignal wiederum seiner Basis zugeführt ist. Dadurch werden die Basis des Arbeitstransistors T3 und der Kollektor des Steuertransistors T4 während der Stromflußzeit des Transistors Tl praktisch auf das Potential des Schaltungsnullpunkts gelegt und bei einem Synchronisiersignal von entsprechender Polarität treten dieselben Wirkungen bezüglich des Antriebsstromimpulses bzw. des Därapfungsstromimpulses wie bei der Anordnung nach Fig. 4 auf.Analogously to the arrangement according to FIG. 4, the transistor Tl can now advance can be seen in Fig. 6 with its collector-emitter path between the base of the operating transistor T3 and the Circuit zero is switched, while the synchronization signal is in turn fed to its base. This will make the Base of the working transistor T3 and the collector of the control transistor T4 during the current flow time of the transistor Tl practically placed on the potential of the circuit zero point and occur in the event of a synchronization signal of the corresponding polarity the same effects with respect to the drive current pulse or the Därapfungsstromimpulses as in the arrangement according to FIG.

In Fig. 6 ist ferner auch der weitere Transistor T2 nach Fig. 5 gezeigt, dessen Emitter-Kollektor-Strecke über den Widerstand R', der somit dem Widerstand R nach den Fig. 4 und 5 entspricht, zwischen den spannungsführenden Pol + der Betriebsspannungsquelle Un und das betriebsspannungsquellenabgewandte Ende der Antriebsspule L geschaltet ist. Bezüglich der Frequenz und des Tastverhältnisses des der Basis des Transistors T2 zugeführten zweiten Synchronisiersignals gilt das bei Erläuterung der Fig. 5 Gesagte in analoger Weise. Sind die Tastverhältnisse der den Transistoren Tl und T2 zugeführten Synchronisiersignale somit unterschiedlich, so ergibt sich wiederum die anhand der Fig. 3 erläuterte Wirkungsweise. 6 also shows the further transistor T2 according to FIG. 5, the emitter-collector path of which via the resistor R ', which thus corresponds to the resistor R according to FIGS. 4 and 5, between the live pole + of the operating voltage source U n and the end of the drive coil L facing away from the operating voltage source is connected. With regard to the frequency and the pulse duty factor of the second synchronization signal fed to the base of the transistor T2, what was said in the explanation of FIG. 5 applies in an analogous manner. If the pulse duty factors of the synchronization signals fed to the transistors T1 and T2 are thus different, the mode of operation explained with reference to FIG. 3 is again obtained.

Wie Untersuchungen gezeigt haben, konnte der Synchronisierbereich bei Uhren, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben As studies have shown, the synchronization range in clocks operated according to the method according to the invention could be achieved

£09835/0904 - 16 -£ 09835/0904 - 16 -

werden, gegenüber Uhren, die nach Verfahren des bekannten Standes der Technik betrieben werden, erheblich gesteigert werden. Außer dem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der Synchronisier-Vorgang wesentlich beschleunigt, so daß eine aufgetretene Abweichung der Frequenz und Phasenlage des mechanischen Schwingern vom Sollwert schneller als bei den Verfahren nach dem Stand der
Technik ausgeglichen wird.
are, compared to clocks that are operated according to the known prior art, are significantly increased. In addition, the synchronization process is significantly accelerated by the method according to the invention, so that a discrepancy in the frequency and phase position of the mechanical oscillator from the target value is faster than in the method according to the prior art
Technology is balanced.

15 Patentansprüche15 claims

4 Blatt Zeichnungen mit 6 Figuren4 sheets of drawings with 6 figures

Λ09835/0904Λ09835 / 0904

Claims (15)

Fl 742 -"-w . H> Keller 55Fl 742 - "- w. H> Keller 55 PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Verfahren zum Synchronisieren von über ein Spulen-Magnet-System angetriebenen mechanischen Schwingern von Gebrauchsuhren, insbesondere Armbanduhren, durch ein Synchronisiersignal, dessen Frequenz der auf die Größenordnung der Schwin gerfrequenz untersetzten Frequenz eines Quarzoszillators ent spricht, bei welchem Verfahren die Antriebsspule jeweils während des Hin- und Rücklaufs des Schwingers über einen mechanischen bzw. elektronischen Schalter zur AufrechterhnJ-tung der Schwingungen impulsweise eingeschaltet und somit von einem oder mehreren Antriebsstromimpulsen gleicher Wirkunys richtung durchflossen wird und die Frequenz des mechanischen Schwingers vom Synchronisiersignal dadurch beeinflußt wird, daß der (die) Antriebsstromimpuls(e) in Abhängigkeit von der Frequenz- bzw. Phasenabweichung vor und/oder nach der Ruhestellung des mechanischen Schwingers zugeführt wird (werden), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zeitweise der Antriebsspule zusätzlich zum (zu den) Antriebsstromimpuls (en) mindestens ein Dämpfungsstromimpuls von zu der der (des Antriebsstromimpulse(s) entgegengesetzter Wirkungsrichtung zugeführt wird und daß der Strominhalt und/oder die zeitliche Lage der (des) Antriebsstromimpulse(s) und Dämpfungsstromimpulse (s) bezüglich der Ruhestellung des mechanischen Schwinger; in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen der Frequenz des mechanischen Schwingers und der Frequenz des Synchroni si er-Signals oder zwischen einem ganzzahligen Teil oder Vielfachen beider Frequenzen gesteuert wird.Method for synchronizing mechanical oscillators of utility watches, in particular wristwatches, driven by a coil-magnet system, by means of a synchronization signal, the frequency of which corresponds to the frequency of a quartz oscillator reduced to the order of magnitude of the oscillator frequency. and return of the oscillator via a mechanical or electronic switch to maintain the oscillations is switched on in pulses and thus one or more drive current pulses of the same effective direction flow through them and the frequency of the mechanical oscillator is influenced by the synchronization signal in that the drive current pulse ( e) is (are) supplied as a function of the frequency or phase deviation before and / or after the rest position of the mechanical oscillator, characterized in that at least temporarily the drive coil in addition to the drive current pulse (s) ls (s) at least one damping current pulse to that of the (of the drive current pulses (S) of opposite direction of action is supplied, and that the current content and / or the temporal position of (the) drive current pulses (S) and the damping current pulses (S) with respect to the rest position of the mechanical oscillator ; is controlled as a function of the phase difference between the frequency of the mechanical oscillator and the frequency of the Synchroni si he signal or between an integral part or multiples of both frequencies. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Dämpfungsstromimpuls(e) während jeder Ganz- oder Hall·- Schwingung des mechanischen Schwingers ausgelöst wird (wcnlpn2. The method according to claim 1, characterized in that the (the) damping current pulse (s) during each whole or Hall · - Vibration of the mechanical oscillator is triggered (wcnlpn 409835/0904409835/0904 Fl 742 ~-wV^w , H> Kel]or Fl 742 ~ -w V ^ w , H> Kel] or 3. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzo:) chnot, daß d*--r (die) Dämpfungsstromimpuls(e) nur ausgelöst wird (werden), wenn sich die Frequenz bzw. die Phasenlage des mechanischen Schwincrers durch eine äußere Störung über einen vorgegebenen Grenzwert hinaus ändert.3. Ancestors according to claim 1, characterized gekennzo :) chnot that d * - r (the) damping current pulse (s) is (are) only triggered, if the frequency or the phase position of the mechanical Schwincrers by an external disturbance beyond a predetermined one Limit value changes. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Dämpfungsstromimpuls(e) dadurch erzeugt wird (werden), daß periodisch der Antriebsspule (L) ein Widerstand (R) und/oder eine Diode (D) und/oder ein Transistor (Tl) parallelgeschaltet wird oder daß die Antriebsspule periodisch kurzgeschlossen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the damping current pulse (s) thereby generated will (be) that periodically the drive coil (L) a resistor (R) and / or a diode (D) and / or a Transistor (Tl) is connected in parallel or that the drive coil is periodically short-circuited. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhelage der Mittelachsen von Antriebsspulen- und Magnet-System gegeneinander versetzt werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the rest position of the central axes of the drive coil and magnet system are offset against each other. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Svnchronisiersignal rechteckförmig ist und daß dessen Tastverhältnis entsprechend dem kleinsten zeitlichen Abstand zwischen Hinlauf- und Rücklaufantriebsstromimpuls bei der geringsten Amplitude des mechanischen Schwinge rs gewählt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that the synchronization signal is rectangular and that its duty cycle corresponds to the smallest time interval between the outgoing and reverse drive current pulse at the lowest amplitude of the mechanical rocker rs is chosen. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der7. The method according to claim 6, characterized in that the (die) Dämpfungsstromimpuls(e) während derjenigen Zeit des Synchronisiersignals ausgelöst wird (werden), die dem kleinsten zeitlichen Abstand zwischen Hinlauf- und Rücklaufantriebsstromimpuls bei der geringsten Amplitude des mechanischen Schwingers entspricht.(the) damping current pulse (s) during that time of Synchronization signal is (are) triggered, which is the smallest time interval between the forward and reverse drive current pulse corresponds to the lowest amplitude of the mechanical oscillator. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 3, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Dämpfungsstromimpulse ein zweites8. The method according to claims 3, 6 and 7, characterized in that that to control the damping current pulses a second 409835/0904409835/0904 Fl 742Fl 742 von dem die Antriebsimpulse steuernden Synchronisicrsignal unabhängiges, jedoch gleichfrequcntes Synchronisiersignal mit geringerer Einschaltzeit derart verv;endet wird, daß weder Antriebsstromimpuls (e) noch Dämpf unqsstromimpuls (c ) während denjenigen Zeiten ausgelöst werden, die zwischen den Flanken der beiden Synchronisiersignale liegen (Fig. 3).of the synchronizing signal controlling the drive pulses independent, but same-frequency synchronization signal with a shorter switch-on time it ends in such a way that neither drive current pulse (e) nor damping current pulse (c) are triggered during those times which lie between the edges of the two synchronization signals (Fig. 3). 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Ausdehnung des Synchronisierbereichs der mechanische Schwinger so ausgebildet wird, daß seine Schwingfrequenz von der Schwingamnlitude abhängig ist.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that for further expansion of the synchronization range, the mechanical oscillator is designed so that its oscillation frequency depends on the oscillation amplitude. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dor mechanische Schwinger mit einer solchen Frequenz-Amplituden abhängigkeit ausgestattet wird, daß sich die Schwingfrequonz mit zunehmender Schwingamplitude erhöht, und daß durch den (die) vor der Ruhestellung des mechanischen Schwingers auftretenden Antriebsstromimpuls(e) mehr Energie zugeführt wird als durch den (die) nach der Ruhestellung auftretenden.10. The method according to claim 9, characterized in that the mechanical oscillator is equipped with such a frequency-amplitude dependency that the oscillation frequency increases with increasing oscillation amplitude, and that by the (which) before the rest position of the mechanical oscillator occurring drive current pulse (e ) more energy is supplied than by the (those) occurring after the rest position. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Schwinger mit einer solchen Frequenz-Amplitudenabhängigkeit ausgestattet wird, daß sich die Schwincifrequenr mit zunehmender Schwingamplitude verringert, und daß durch den (die) nach der Ruhestellung des Schwingers auftretenden Antriebsstromimpuls(e) mehr Energie zugeführt wird als durch den (die) vor der Ruhestellung auftretenden.11. The method according to claim 9, characterized in that the mechanical oscillator with such a frequency-amplitude dependence is equipped that the Schwincifrequenr decreases with increasing oscillation amplitude, and that due to the occurring after the oscillator is in rest position Drive current pulse (s) more energy is supplied than by the (those) occurring before the rest position. 12. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 11 mit einem Kontakt - uhrsystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Serienschaltunn von Antriebsspule (L) und Kontakt (K) ein Widerstand (R) oder die Serienschaltung eines Widerstandes (R) und einer Diode (D) parallelgeschaltet ist und daß zwischen dieser 12. Circuit arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 7 or 9 to 11 with a contact clock system, characterized in that the series circuit of the drive coil (L) and contact (K) is a resistor (R) or the series circuit of a resistor (R) and a diode (D) is connected in parallel and that between these - 2O -- 2O - 409835/0904409835/0904 Parallelschaltung und dem Schaltungsnullpunkt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (Tl) angeordnet ist, an dessen Basis das Synchronisiersignal liegt.Parallel connection and the circuit zero point is the collector-emitter path a transistor (Tl) is arranged, at the base of which the synchronization signal is applied. 13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den spannungsführenden Pol (+) der Betriebsspannungsquelle (Un) und den Widerstand (R) oder die Serienschaltung von Widerstand (R) und Diode (D) die Emitter-Kollek tor-Strecke eines zum Transistor (Tl) komplementären Transistors (T2) in Reihe geschaltet ist und daß an dessen Basis ein zweites Synchronisiersignal (II) anliegt, dessen Frequenz gleich der Frequenz und dessen Tastverhältnis gleich oder kleiner als das Tastverhältnis des an der Basis des Transistors (Tl) anliegenden Synchronisiersignals (I) ist.13. Circuit arrangement according to claim 12 for performing the method according to claim 8, characterized in that between the live pole (+) of the operating voltage source (U n ) and the resistor (R) or the series connection of resistor (R) and diode (D) the emitter-collector gate path of a transistor (Tl) complementary transistor (T2) is connected in series and that at the base of a second synchronizing signal (II) is applied, whose frequency is equal to the frequency and whose duty cycle is equal to or less than the duty cycle of the at the base of the transistor (Tl) applied synchronization signal (I). 14. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9 bis 11 mit einer bekannten Einspulenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Emitter-Strecke des mit dem Emitter am einen Pol der Betriebsspannungsquelle liegenden Transistors (T3) die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (Tl) parallelgeschaltet ist und daß an dessen Basis das Synchronisiersignal (I) liegt.14. Circuit arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 7 or 9 to 11 with a known one Single coil circuit, characterized in that the base-emitter path of the with the emitter on one pole of the Operating voltage source lying transistor (T3) the collector-emitter path of a transistor (Tl) connected in parallel and that the synchronization signal (I) is at its base. 15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsspule die Reihenschaltung der Emitter-Kollektor-Strecke eines zum Transistor (Tl) komplementären Transistors (T2) und eines Widerstandes (R1) parallelgeschaltet ist und daß an dessen Basis ein zweites Synchronisiersignal (II) anliegt dessen Frequenz gleich der Frequenz und dessen Tastverhältnis gleich oder kleiner als das Tastverhältnis des an der Basis des Transistors (Tl) anliegenden Synchronisiersignals (I) ist.15. Circuit arrangement according to claim 14 for performing the method according to claim 8, characterized in that the drive coil is connected in parallel to the series connection of the emitter-collector path of a transistor (T2) complementary to the transistor (Tl) and a resistor (R 1) and that at the base of which a second synchronization signal (II) is applied, the frequency of which is equal to the frequency and the duty cycle of which is equal to or less than the duty cycle of the synchronization signal (I) present at the base of the transistor (Tl) . 409835/0904409835/0904 Leelee 94 ·♦ 94 · ♦ r s e ι t er s e ι t e
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