DE2412713A1

DE2412713A1 - DRIVE SYSTEM FOR ELECTROMECHANICAL VIBRATION SYSTEM

Info

Publication number: DE2412713A1
Application number: DE19742412713
Authority: DE
Inventors: Juergen Brueggemann
Original assignee: RUHLA UHREN VEB K
Current assignee: RUHLA UHREN VEB K
Priority date: 1973-05-16
Filing date: 1974-03-16
Publication date: 1974-12-05
Also published as: DD104861A1

Description

Antriebsschaltung für elektromechanische Schwingsysteme Die Erfindung betrifft eine in Komplementärer Schaltungstechnik ausgelegte antriebsschaltung für elektromechanische Schwingsysteme in Uhren.Drive circuit for electromechanical oscillating systems The invention relates to a drive circuit designed in complementary circuit technology for electromechanical oscillating systems in clocks.

Zum Antrieb von elektromechanischen Schwingern, wie sie beispielsweise in Uhren als Unruhen, Stimmgabeln, Pendeln usw. verwendet werden, dienen bekanntlich elektronische Schaltungen, beispielsweise Transistorschaltungen.For driving electromechanical oscillators, such as those used are used in clocks as a balance, tuning forks, pendulums, etc., are known to serve electronic circuits such as transistor circuits.

Diese Schaltungen lassen sich in zwei große Gruppen einteilen, nämlich in solche, die mit zwei Spulen - einer Steuer- und einer Arbeitsspule - die Schwin;ewegung des Schwingsystems aufrechterhalten und solche, die nur eine einzige Spule benötigen.These circuits can be divided into two broad groups, viz in those with two coils - a control coil and a work coil - the oscillation movement of the oscillating system and those that only require a single coil.

Solche Einspulenschaltungen für Uhre@antriebe enthalten üblicherweise zwei zueinander komplementäre Transistoren, einen Arbeitstransistor, in dessen Kollektorkreis die Antriebsspule geschaltet ist und einen Steuertransistor, dessen Basis über geeignete Schaltelemente mit dem Eollektor des Arbeitstransistors und dessen Kollektor gegebenenfalls über weitere Schaltelemente mit der Basis des Arbeitstransistors verbunden sind. Vorteiliwfte Schaltungen dieser Art haben eine gleichstrommäßige Kopplung beider Transistoren, um einen Seibstanlauf zu gewährleisten. Von großem Nachteil ist aber, daß zwei Spannungsquellen zur Versorgung der Schaltung erforderlich sind.Such single coil circuits for clock drives usually contain two mutually complementary transistors, a working transistor, in its collector circuit the drive coil is connected and a control transistor, the base of which is suitable Switching elements with the collector of the working transistor and its collector if necessary above further switching elements are connected to the base of the operating transistor. Advantages Circuits of this type have a direct current coupling of both transistors, to ensure a self-start. The major disadvantage, however, is that two voltage sources are required to supply the circuit.

Ebenfalls ist eine andere Schaltungsanordnung mit gleichströmmäßig gekoppelten Transistoren bekannt, die mit nur einer Spannungsquelle auskommt. Aufgrund der bistabilen Eigenschaften dieser Schaltung läuft das mechanische Schwingsystem nicht von selbst an.Another circuit arrangement with direct current is also used coupled transistors known, which get by with only one voltage source. Because of the bistable properties of this circuit run the mechanical oscillating system not by itself.

Weiterhin ist eine einspulige Schaltungsanordnung mit gleichstrommäßiger Kopplung beider Transistoren bekannt, bei der zwischen dem Kollektor des Arbeitstransistors und der Spule eine in Flußrichtung des Kollektorstromes geachaltete Diode eingefügt ist.Furthermore, there is a single-coil circuit arrangement with direct current Coupling of both transistors known, in the case of the between the collector of the working transistor and a diode connected in the direction of flow of the collector current is inserted into the coil is.

Außer dem sind Schaltungsanordnungen mit zwei zueinander komplementären Transistoren bekannt, bei denen in die EmitterrKoll ektor-Stre cke des Arbeitstransistors Zusatztransisoten geschaltet sind. Parallel zur Emitter-Kollektorstrecke des Zusatztransistors ist eine Diode geschaltet. Diese Schaltungen bewirken eine Verringerung des Spannungsabfalls, so daß der Arbeitstransistor eine höhere Versorgungsspannung erhält.In addition, there are circuit arrangements with two mutually complementary Transistors known in which in the EmitterrKoll ektor-Streck of the working transistor Additional transisotes are switched. Parallel to the emitter-collector path of the additional transistor a diode is connected. These circuits cause a reduction in the voltage drop, so that the working transistor receives a higher supply voltage.

Bei einem gleichartigen Schaltungstyp ist der Emitter des Steuertransistors wechselströmmäßig in aa sich bekannter Weise mit einem Pol der Betriebsspannungsquelle, dagegen gleichstrommäßig über ein lineares Netzwerk mit dem lollektorseitigen Ende der Spule verbunden. Mit dieser Schaltung wird erreicht, daß beide Transistoren nicht dauernd durchgesteuert sind. Eine andere Variante des gleichen Schaltaungstypes betrifft ein Verfahren zur automatischen Regelung der Schwingungsamplitude von mechemischen Schwingern, deren Arbeits- und Steuertransistor ebenfalls komplementär zusammengeschaltet sind.In the case of a similar type of circuit, the emitter is the control transistor alternating current in aa known manner with one pole of the operating voltage source, on the other hand, direct current via a linear network with the collector-side end connected to the coil. With this circuit achieves that both Transistors are not turned on all the time. Another variation of the same Circuit type relates to a method for automatic regulation of the vibration amplitude of mechanical oscillators, whose working and control transistor are also complementary are interconnected.

In der Grundschaltung, auf der die Reglerschaltung aufbaut, ist zwischen der Basis des Steuertransistors und dem Kollektor des Arbeitstransistors ein Kopplungsnetzwerk eingefügt.In the basic circuit on which the regulator circuit is based, there is between the base of the control transistor and the collector of the working transistor form a coupling network inserted.

Alle diese SshaltunOen haben den Nachteil, daß der Reststrom des Steuertransistors vom Arbeitstransistor voll verstärkt wird. Daher tritt bei diesen Schaltungen eine Verschiebung des Arbeitspunktes ein.All these SshaltunOen have the disadvantage that the residual current of the control transistor is fully amplified by the working transistor. Therefore, there occurs in these circuits Shift of the working point.

Zweck der Erfindung ist, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitizen.The purpose of the invention is to address the disadvantages of the prior art remove.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Antriebsschaltung für elektromechanische Schwingsysteme zu schaffen, die durch ihre Schaltungstechnik mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand an elektronischen Bauelementen stabile Arbeitsverhältnisse gewährleistet und die universelle Einsetzbarkeit für die verschiedensten Typen mechanischer Schwinger ermöglicht.The invention is based on the object of a further drive circuit for electromechanical oscillating systems, which through their circuit technology stable with a relatively low cost of electronic components Working conditions guaranteed and the universal applicability for the most diverse Types of mechanical transducers possible.

Erfindungsgemäß ist parallel zur Antriebsspule die Basis-mitter-Strecke des Steuertransistors geschaltet.According to the invention, the base-mid-section is parallel to the drive coil of the control transistor switched.

Di Basis d@s Arbeitstransistors ist über einen Widerstand mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle und über einen Kondensator mit dem Kollektor des Steuertransistors verbunden. Parallel zur Antriebsspule ist ein Kondensator geshcaltet. In die Basisleitung des Steuertrtinsistois ist ein Widerstand eingefügt.The base of the working transistor is via a resistor with the positive pole of a voltage source and via a capacitor to the collector of the control transistor connected. A capacitor is parallel to the drive coil switched. A resistor is inserted in the base line of the control unit.

Die erfindungsgemäße Antriebsschaltung stellt eine weitere Schaltung in komplementärer Schaltungstechnik dar. Infolge einer schaltungstechnischen Verfeinerung in der Basisleituns des Steuertransistors erhält die Schaltung einen festgelegten gleichbleibenden Arbeitspunkt. Vom schaltungsmäßigen A-fwand ist diese Schaltung einfach und nicht aufwendig. Sie ist für uie verschiedensten mechanischen Schwingertypen als Antriebsschaltung einsetzbar.The drive circuit according to the invention represents a further circuit in complementary circuit technology. As a result of a circuit technology refinement In the base line of the control transistor, the circuit receives a fixed constant working point. This circuit is from the circuit-like A-fwand simple and not laborious. It is for a wide variety of mechanical oscillator types can be used as a drive circuit.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist die erfindungsgemäße Antriebsschaltung dargestellt.The invention is to be described in more detail below using an exemplary embodiment explained. The drive circuit according to the invention is shown in the accompanying drawing shown.

In Kollektorkreis eines Transistors T1 der Leitfähigkeit npn ist die Antriebsspule L eines mechanischen Schwingsystems angeordnet, die mit ihrem anderen Pol mit dem Anschluß eines Widerstandes @1, mit dem Emitter eines Transistors T2 der Leitfähigkeit pnp und mit dem positiven Pol einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden ist. Der andere Anschluß des Widerstandes R1 führt an die Basis des Transistors T1, die über einen Eondensator C mit dem Kollektor des Transistors T2 verbunden ist. Am Kollektor des Transistors T2 liegt ein Arbeitswiderstand R2, dessen anderer Pol zusammen mit dem Emitter des Transistors T1 an den negativen Pol der Spannung quelle geschaltet ist. Die Basis des Transistors T2 ist mit dem Kollektor des Transistors T1 verbunden. Damit ist die Basis-Eollektor-Strecke des Transistors T2 parallel zur Arbeitsspule L geschaltet.In the collector circuit of a transistor T1 the conductivity is npn Drive coil L of a mechanical oscillating system arranged with its other Pole with the connection of a resistor @ 1, with the emitter of a transistor T2 the conductivity pnp and with the positive pole of a voltage source, not shown connected is. The other connection of the resistor R1 leads to the base of the transistor T1, which is connected to the collector of transistor T2 via a capacitor C. is. At the collector of the transistor T2 there is a working resistor R2, the other one Pole together with the emitter of transistor T1 to the negative pole of the voltage source is switched. The base of the transistor T2 is connected to the collector of the transistor T1 connected. The base-collector path of the transistor T2 is thus parallel switched to work coil L.

Betreibt die erfindungsgemäße Schaltung einen mechanischen Schwinger niedriger Eigenfrequenz, so ist vorteilhaft zur Unterdrückung nicht erwünschter hochfrequenter Schwingungen der Antriebsspule L ein Kondensator parallel geschaltet.If the circuit according to the invention operates a mechanical oscillator low natural frequency, it is advantageous to suppress undesirable High-frequency oscillations of the drive coil L, a capacitor connected in parallel.

Beim Betreiben der Schaltung mit einer höheren Betriebsspannung wird in die Basisleitung des Transistors T2 ein entsprechend dimensionierter Widerstand gelet.When operating the circuit with a higher operating voltage into the base line of transistor T2 an appropriately sized one Resistance dropped.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäße Schaltung ist folgende: Nach dem Anlegen der Betriebsspannung an die Schaltung wird über dem Widerstand R1 der Transistor T1 in den leitenden Zustand versetzt. Es entsteht ein Stromimpuls in der zu einem an sich bekannten elektromagnetischen Schwingsystem gehörenden Antriebsspule L. Dadurch wird das Schwingsystem, beispielsweise ein Unrahschwinger, ein Blattfederschwinger oder auch die Membran bzw. der Klöpel eines elektroakustischen Schallgenerators ausgelenkt bzw. angeregt. Dieser Stromimpuls macht den Transistor T2 leitend. Der bisher un+tel...dene Kondensator C erhält die volle Betriebsspannung. Dem Transistor T1 wird kurzzeitig ein starker Basisstrom zugeführt, wodurch dieser ganz geöffnet wird. Der Kondensator C lädt sich nun auf, so daß der Transistor 22 gesperrt wird, und zwar so lanze, bis an der Basis des Transistors T1 wieder ein positives Potential entsteht. Der Abbau des neativen Potentials am Kondensator C erfolgt über den Widerstand R1 und über den Arbeitswiderstand R2, so daß bei positivem Potential an der Basis des Transistors T1 dieser wieder leitend wird und der soeben beschriebene Vorgang sich wiederholt. Beim Wiedereintauchen des Magneten des Schwingsystems in die Antriebsspule L werden Impulse induziert, die den Transistor T2 durchsteuern und das Kippverhalten der Schaltung beeinflussen. Die sich abwechselnden Lade-und Entladevorgänge am Kondensator C bewirken, daß die Kippfrequenz der erfindungsgemäßen Schaltung sich der Schwingfrequenz des mechanischen Schwingsystems anpaßt.The operation of the circuit according to the invention is as follows: After when the operating voltage is applied to the circuit, the resistor R1 is the Transistor T1 put into the conductive state. A current pulse is generated in the drive coil belonging to a known electromagnetic oscillating system L. As a result, the oscillating system, for example an Unrah oscillator, becomes a leaf spring oscillator or the membrane or the clapper of an electroacoustic sound generator deflected or excited. This current pulse makes the transistor T2 conductive. Of the previously un + tel ... dene capacitor C receives the full operating voltage. The transistor T1 is briefly supplied with a strong base current, which opens it completely will. The capacitor C is now charging, so that the transistor 22 is blocked, namely so lance until a positive potential again at the base of the transistor T1 arises. The reduction of the neative potential at the capacitor C takes place via the resistor R1 and via the working resistance R2, so that with a positive potential at the base of the transistor T1 this becomes conductive again and the process just described repeats itself. When the magnet of the oscillation system is re-immersed in the drive coil L pulses are induced that control transistor T2 and the breakdown behavior affect the circuit. The alternating charging and discharging processes on the capacitor C cause the sweep frequency of the circuit according to the invention to be equal to the oscillation frequency of the mechanical oscillating system.

Ist Synchronisation beider Frequenzen erreicht, so schwint die Schaltung mit der konstanten Frequenz des mechanischen Schwingers. Voraussetzung zur Erreichung dieses Zustandes ist, daß die Kippfrequenz der Sahaltun" größer oder gleich der maximalen Schwingfrecuenz des mechanischen Schwingers ist. Durch entsprechende Dimensionierung des Arbeitswiderstandes R2 und des Xondensators C ist die Schaltung leicht dem mechanischen Schwingsystem anpaßbar. Damit ist diese Schaltung für die verschiedensten mechanischen Schwingsysteme einsetzbar.When the two frequencies are synchronized, the circuit oscillates with the constant frequency of the mechanical oscillator. Requirement to achieve this condition is that the tilt frequency of the Sahaltun "is greater than or equal to the maximum vibration frequency of the mechanical Schwingers is. By Corresponding dimensioning of the working resistance R2 and the Xcondenser C. the circuit can easily be adapted to the mechanical oscillating system. So that is this Circuit can be used for a wide variety of mechanical oscillating systems.

Claims

Patent claims:

1. Drive circuit for electromechanical oscillating systems with two mutually complementary transistors, one of which is a working transistor, the other serves as a control transistor and with a voltage source for driving of the mechanical oscillating system with only one coil and one magnet system, whereby the Anttiebsspule connected to the collector circuit of the working transistor and the Base of the control transistor via a coupling network with the collector of the working transistor is connected, characterized in that the base-emitter path is parallel to the drive coil CL) of the transistor (22) switched, the base of the TransIstors (T1) via a resistor (R1) with the positive pole of a voltage source and via a capacitor (C) connected to the collector of the transistor (T2) and the load resistor (R2) is.

2. Drive circuit according to claim 1, characterized in that a capacitor is connected in parallel to the drive coil (L).

3. Drive circuit; according to claim 1, characterized in that a resistor is inserted into the base line of the transistor (T2).

L e r s e i t e