DE2704317B2

DE2704317B2 - Gangmessgerät für Uhren

Info

Publication number: DE2704317B2
Application number: DE2704317A
Authority: DE
Inventors: Wladyslaw Meyrin Genf Stawiski (Schweiz)
Original assignee: Portescap SA
Current assignee: Portescap SA
Priority date: 1976-02-02
Filing date: 1977-02-02
Publication date: 1979-11-15
Also published as: DE2704317C3; CH608683B; DE2704317A1; CH608683GA3; US4083222A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gangmeßgerät für Uhren, welches eine Empfangsvorrichtung für die von einer zu kontrollierenden Uhr erzeugten Signale, eine an die Empfangsvorrichtung angeschlossene Impulsfilter- und Impulsformerschaltung zur Erzeugung von Meßimpulsen und eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der Wiederholungsfrequenz der Meßimpulse mit der konstanten Wiederholungsfrequenz von Eichimpulsen eines Eichoszillators und zum Bestimmen des Ganges der zu kontrollierenden Uhr aufweist.

Bei Gangmeßgeräten für Uhren entsteht das Problem, vor der eigentlichen Messung alle eventuellen Störsignale zu beseitigen, welche durch Nebengerausche der Uhr oder andere zusätzliche von der Empfangsvorrichtung aufgenommene Geräusche entstehen. Solche Störsignale treten nicht mit der zu messenden Frequenz auf und führen daher zu völlig falschen Meßergebnissen.

In bekannten Meßgeräten dieser Art ist eine Filteranordniing zur Trennung von Nutz- und Stcrsignalen vorgesehen, welche für einen gewissen sehr beschränkten Frequenzbereich ausgelegt ist oder von Hand auf den Frequenzbereich, der ungefähr dem Gang der zu messenden Uhr entspricht, eingestellt werden muß. Eine bekannte Filterschaltung erzeugt zu diesem Zweck eine bestimmte Spcrrzeit im Signalvcrarbeitungskrcis. d. h., daß alle Signale, die innerhalb der Sperrzeit auftreten, nicht in Betracht gezogen weiden. Die notwendige Einstellung cities solchen Filterkreises für einen bestimmten Frequenzbereich ist jedoch ein bedeutender Nachteil, der die Verwendung des Gerätes einschränkt und kompliziert macht. Ferner wird dadurch die Wirksamkeit der Gcriiiischbescitigung verringert, da ein verhältnismäßig großer Spielraum zwischen der Sperrzeit und der erwarteten, zu messenden Periode vorhanden sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Gangmcßgerä: für Uhren zu schaffen, bei dem sich tlic Filterschaltung automatisch auf die zu messende Frequenz einstellt und damit eine Einstellung von Hand für verschiedene Nennfrequen/en unnötig macht. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, einen weiteren Frequenzbereich mit dieser Anordnung zu erfassen und Frequenzen von mechanischen Uhren von etwa I Hz bis zu solchen von elektronischen Uhren von etwa 32kll/ meßbar zu machen, wobei die Filterschaltung einfach und zuverlässig arbeitet und mil ihr Störsignale in hohem Maße ausgeschieden werden können.

Die genannte Aufgabe wird durch die im PA I angegebene Erfindung gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen derselben sind den Untcransprüchen zu entnehmen.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbcispiels hervor, welches in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist. Es zeigt

F i g. 1 das Gesamtschema eines erfindungsgemäßen

GangmeOgerüis,

Fig.2 das Blockschema der Impulsfilter- und Impulsformerschaltung des Geräts von Fig. I, und die

Fig.3A und 3B die Signalformen an verschiedenen Punkten der Schaltungsanordnung von Fig.2 für zwei verschiedene Gangfrequenzen.

Das in Fig. I dargestellte Gangmeßgerät für Uhren weist eine Empfangsvorrichtung 1 von bekannter Art auf, um die von einer zu kontrollierenden Uhr erzeugten Signale autzunehmen. Die Ausgangssignale der Empfangsvorrichtung werden über einen Verstärker 2 einer Impulsfilter- und Impulsformerschaltung 3 zugeführt, welche genauer im Zusammenhang mit F i g. 2 beschrieben wird. Das Ausg;>.ngssignal der Schaltung 3 ist eine Reihe von Meßimpulsen ψ, deren Periode ein Maß für den effektiven Gang der Uhr darstellt. Wie F i g. I zeigt, werden die Pulse φ vorzugsweise weiter in einer geschlossenen Schleifenanordnung 4, 6, 7, 8, 9, 10 verarbeitet, welche einen Hilfsoszülator 4. einen regelbaren Frequenzteiler 6 mit Einstellmitteln 7, einen festen Frequenzteiler 8, eine Phasenvergleichsvorrichtung 9, und einen Filterkreis 10 arfweist. Diese Anordnung ist ähnlich der in der Schweizer Auslegeschrift 14 089/73 beschriebenen und liefert ein MeB-Signal am Ausgang des Oszillators 4, das eine zur Wiederholungsfrequenz der Meßimpulse proportionale Frequenz besitzt.

Die Frequenz des Meß-Signal kann in üblicher Weise dadurch bestimmt werden, daß man die Schwingungen eines Eichoszillators während eines von der Meßfrequenz abhangigen Zeitintervall zählt. Im Schema von F i g. 1 wird das Meß-Signal weiter in einem fcs'en Frequenzteiler 5 geteilt und dann einem ersten Eingang einer logischen Torschaltung 15 zugeführt, deren zweiter Eingang mit einem von einem Eichoszillalor 11 erzeugten Signal konstanter Frequenz beaufschlagt wird.

Eine Zählvorrichtung 12. die drei Zähldekaden .;. b. c aufweist, ist an den Ausgang des Tores 15 angeschlossen und ein Speicher 13 ist /wischen den Ausgang der genannten Dekaden und eine Anzeigevorrichtung 14 geschaltet. Bekannte Schallungen zur Rückstelking auf 0 und zur Übertragung gespeicherter Werte sind in Fig. 1 schemalisch durch die Einheiten 18, 16 und 17 angedeutet. Es kann jedoch in dem vorliegenden Gerät jede bekannte Meßvorrichtung verwendet werden, die geeignel ist. die Frequenz des Ausgangssignals cles Oszillators 4 /u messen.

F i g. 2 zeigt ein detailliertes Schema der Impulsfilteriind Impiilsformcrs'.-haltung 3. clic im erfmdungsgemä-Ben Gangmcl.Sgerät verwendet wird.

Die verstärkten Uh^rensignale. die am Ausgang des Verstärkers 2 auftreten, sind mit \ bezeichnet. Sie werden zunächst einer Eingangs-Impulsformcrstiife 31 zugeführt, beispielsweise einem Schmitt-Trigger, welehe Ausgangspulse β von konstanter Höhe liefen, deren Dauer der Zeitdauer entspricht, während der die Signale \ eine vorgegebene Schwelle überschreiten. Eine Flip-Flop-Schaltung 32 ist mit ihren; ersten Eingang .S' an den Ausgang von 31 angeschlossen. Ein erster Ausgang Qdcr .Schaltung 32. an dem ein Ausgangssigtuil e entsteht, ist vorzugsweise an eine Ausgangsimpulsformcrstufc 37 angeschlossen, die durch einen monostabilen Multivibrator gebildet wird. Am Ausgang der Schaltung 37 entstehende Meßpulse y von vorgcgcbcner Dauer, deren Frequenz die zu messende Frequenz darstellt.

Ein zweiter Ausgang £Jdcr Flip-Flop-Schaltung 32 ist über eine Kopplungsdiode und eine Integrationsschallung 36 mit einem Eingang eines Differenzverstärkers i3" verbunden. Die Integrationsschaltung 36 wird durch einen Widerstand /?'und einen Kondensator Cgebildet, wobei ein Entladewiderstand R> R' parallel zu C geschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers 33" ist an die Steuerelektrode eines Transistors 33' angeschlos· en, dessen Leitungspfad in Serie mit dem Kondensator C und einer Spannungsquelle liegt. Der Emittor des

to Transistors 33' ist über einen Widerstand mit einem zweiten Eingang des genannten Differenzverstärkers 33" verbunden. Die Anordnung 33', 33" bildet einen Stromgenerator, der als Ganzes mit 33 bezeichnet ist und durch die von der Integrationsschaltung 36 gelieferte Spannung λ gesteuert wird.

Die am Kondensator Cauftretende Spannung ι) wird einem ersten Eingang e'ner Vergleichsschaltung 35 zugeführt, die durch einen Differenzverstärker 35 gebildet wird, dessen zweiter Eingang an eine Bezugsspannungsquelle urhf angeschlossen ist. Der Ausgang der Vergleichsschaltii..ji ist mit einem zweiten Eingang R der Flip-Flop-Schaltun^, 32 verbunden. Ein Entladekreis 34 für den Kondensator Cw ird durch einen Transistor gebildet, dessen Leitungspfad parallel zu C liegt und dessen Steuerelektrode über eine logische Ol^ER-Schaltung 38 mit dem Ausgang Oder Flip-Flop-Schaltung 32 und mit dem Ausgang der Schaltung 31 gekoppelt ist.

Die Funktionsweise der Schaltungsanordnung von

jo F i g. 2 wird anhand der F i g. 3A und JB beschrieben, wobei Fig. 3A den Fall einer Uhr mit relativ niederer Frequenz darstellt und F i g. JB den !'all einer Uhr höherer Frequenz. Die Uhrensignaie \ haben beispielsweise die in Zeile \ der Figuren 3A uik; 3B dargestellte

i=> Form, welche etwa der Form der akustischen Signale entspricht, die von einem mechanischen Uhrwerk erzeugt werden. Während die eigentlichen Uhrensignale eine der Uhrenfrequenz entsprechende Pcriodi/ität aufweisen, werden im allgemeinen auch nichtperiodi-

in sehe Nebengeräusche und Slörsignale von außerhalb der Uhr von der Empfangseinrichtung I eben tails aufgenommen oder in ihr erzeugt. Die Zeile J zeigt du Impulse die. wie weiter oben beschrieben, von der Impulsformcrschaltuni: 31 erzeugt werden. Es ist dar.in*.

4") ersichtlich, daß diese Impulse noch i'inner unerwiinsi. hie Impulse enthalten, die ebenfalls die Eingangsschwelle überschritten. Die Vorderflanke jedes Impulses ,> los! über die ODER-Schaltung 31 und die Steuerelektrode des Transistors 34 die Entladung des Kondensators (

ν, aus, wobei der Entiadckrcis eine sehr kurze Zeitkon staute besitzt. Die Spannung ό fällt daher steil auf 0 ab und unmittelbar danach erlaubt der neuerliche Sperr/ustand des Transistors 34 die Ladung des Kondensators C uii:eh den vom Stromgenerator 33 gelieferten l.ade-

·■>■) strom. Die Spannung <) sieigt praktisch linear ;)n. bis ein darauffolgender Impuls ,1 den Kondensator erneut entlädt. Wenn das Zeitintervall /wischen aufeinanderfolgenden Impulsen relativ kurz ist. erreicht die Kondcnsatorsnannung nicht das durch die Be/ugsspan

bO nting iiRir der Vergleichsschaltung 35 bestimmte Bc/ugsnivcau. Ist jedoch das genannte Zeitintervall genügend lang, so übersteigt die Spannung <> die Schwelle ami und ein Signalimpuls wird von c'er Schaltung 35 an den Eingang R des Flip-Flop 32

μ abgegeben, wor'urch der Ausgang Q in den 0-Zustand versetzt wird, wie in Zeile f der Figuren 3A und 3B dargestellt.

In der Schaltung von F i g. 2 wird der Kondensator C

durch d;is am Ausgang Q beim Überschreiten von /;„,, durch Λ erzeugte Signal entladen, bevor der nächste Impuls β auftritt. Dies ist eine bevorzugte Maßnahme, die mehl für die grundsätzliche Iiinklion der Schalluni! notwendig ist. D₁Ii.. daß die Schaltung auch ohne '. Verbindung von Q zum F.nlladekreis 34 arbeitet, wobei dann der Ausgang von 31 direkt ohne Tor 38 mil der Steuerelektrode von 34 verbunden ist. Ks ist jedoch von Vorteil, besonders bei hohen Frequenzen, bei denen die [•Intladczeit nicht mehr vernachlässigbar klein ist. den n> Kondensator C beim i'rreichen des Niveaus nun /u entladen und ihn im entladenen Zustand zu hallen. Ins die Ladung mit dem Auftreten der Vorderflanke des nächsten Impulses,1 wieder beginnt.

Vorausgesetzt dall der Stromgenerator Π den ■· Kondensator· mil einer geeigneten Zeitkonstanic auflädt, wie später beschrieben wird, liefen die Schaltung von Γ ig. 2 an üein AusgangssignaU indem die Vivi-di-rfliiA.-· .'„■■< ;■/.■■· ■ ·■'■■·

wit TIiTUiIIItItIM Ut.*. Ι-Λΐηι,ιιιιιο s\ lleniotllslei I IM Mm der Vorderflanke des ersten Impulses ,/. der nach einem ;« relativ langen Zeitinier\all auftritt, während die anderen Impulse ,}. welche in kürzeren Abständen erscheinen, keine Auswirkung auf ι haben. Die aufeinanderfolnenden Vorderflanken der Pulse , spiegeln daher die l'eriodiziläl der I Ihrensignale wieder und das derart erzeugte Mell-Signal isl pr.iklisch frei win Zusalzgerau seilen oder störenden Nebensignalen, welche diese Penodizität nicht besitzen.

Die Wirksanikeil der StörimpulsausscheiduiiL' ist umso groLfer. je kurzer das Zeitintervall zwischen ei-ier >-■ I lintel -flanke und der folgenden Yordei flanke des I-Zust.indes von ι gemacht weiden kann. In der erlindungsgemalten Anordnung wird das .in (,') aultreleiiile Signal, welches zu ί komplementär ist und sich daher in dem fraglichen Intervall im 1-Zustand befindet. in der Schaltung 36 integriert. Dies bedeutet, dall die Sleuerspanniing \ am Ausgang des lntei;rators proportional zu der Länge und zur Wiederholuni:sfrequenz ties genannten I-Zust.mdes w Γ) ist. [)a der Stromgenerator 3 J durch den Spaiinuiigswerl y. gesteuert wird und einen mit steigendem ;: zunehmenden Ladestrom liefen, wird die Zeitkonsianie der Ladung des Kondensators ('automatisch geändert, und zwar insbesondere der l'requeiiz der Meßimpulse angepaßt. Die verschiedenen Niveaus der Sieuerspanniing y. einsprechend den I i g. 3A und 111 und die entsprechenden Steigungen der Sägezahn-Signale Λ veranschaulichen diesen Zusammenhang. Die beschriebene Steiierschleife verleiht der Schaltung de facto das Verhallen eines inonosiabilen Mulliv ihraiors. dessen Penode automatisch an die l're<|iienz des l.ingangssi gnals .ingepalll wird. Di·.· Sieiierschleife reagiert dabei nut einer gewissen Trägheit infolge der Integration der Steuerimpulse in der Seli.illung ih

Die automatische Stei erung der Spenveii. die in der beschriebenen Impulsfilterschallung erreicht wird, erlaubt es. dieses I ilier über einen weiten Bereich von

φ L^üü;^ .;,;; .üillwi λι

verwenden. In einer nraktisehen Ausfühningsform reicht dieser Bereich von I I Iz bis 32kll/.

In dem beschriebenen Impulsfilter kann der lüllfak tor des Mullivibralois. d.h. im vorliegenden lall das Verhähiiis der Dauer de¹· I -Ziistands von ; m Bezug auf die gesamte Periode. Werte von ^ι)">"/ίι erreichen. Wie oben erwähnt, führt die·· /u einer entsprechend hohen Selek'vitäl des I liters, da nur (ieriiuschsignale. die im Kesimf .rvall auftreten, die Messung beeinflussen können.

Die letzte Zeile der I' ι g. !A und 311 zeigt clic Impulse ι,·, welche am Ausgang des in Ii g. 2 vorgesehenen monostabilen Multivihniiors Vi einstehen. Dieser Multivibrator wird durch die Vorderflankc der den !•Zustand von t darstellenden Impulse gesteuert und liefert Pulse y von konstanter I lohe und Dauer, welclie einfach in den nachfolgenden Stufen des Cieräts von f i g. 1 oder in ähnlichen I requenzmcLJvorrichtungen verarbeitet werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Gangmeßgerät für Uhren, welches eine Empfangsvorrichtung für die von einer zu !control- ί lierenden Uhr erzeugten Signale, eine an die Empfangsvorrichtung angeschlossene Impiilsfilter- und Impulsformerschaltung zur Erzeugung von Meßimpulsen und eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der Wiederholungsfrequenz der MeQ-impulse mit der konstanten Wiederholungsfrequenz von Eichimpulsen eines Eichoszillators und zum Bestimmen des Ganges der zu kontrollierenden Uhr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfilter- und Impulsformerschaltung (3) eine an die Empfangsvorrichtung (1) angeschlossene Eingangsimpulsformerstufe (31) zur Erzeugung von Ausgangspulsen (ß) konstanter vorgegebener Höhe und einer Dauer, die dem Zeitintervall entspricht, während dessen ein entsprechendes Uhrensignal (λ) eine vorgegebene Schwelle überschreitet, eine Flip- Flop-Schaltung (32), deren einer Eingang (S) an den Ausgang der Eingangsimpulsformerstufe (31) angeschlossen ist und deren einer Ausgang (Q) die genannten Meßimpulse (f) abgibt, einen Kondensa- ->5 tor (C). eine Stromgcncratorschaltung (33) zur Erzeugung eines von der Größe einer der Siromgeneratorschaltung zugeführten Steuerspannung (y.) abhängigen Ladestromes für den Kondensator (C), einen Entladekreis (34) für den Kondensator (C) mit -SO einem Steuereingang, der zumindest mit dem Ausgang der Eingangsimpulsformerstufe (3!) wenigstens indirekt verbunden it. wobei die Entladezeitkonstante dieses Kreises klein im Vergleich zur Ladezeitkonstante des K >ndensators ist. eine W Vergleichsschaltung (35) zum Vergleich der Kor,-dcnsatorspannung (Λ) mit einer vorgegebenen Referenzspannung und zur Erzeugung eines Kippsignals an einem zweiten Eingang f/^der Flip-Flop-Schaltung (32). sobald die Kondensatorspannung (Λ) die Referenzspannung überschreitet, sowie eine Intcgrationsschaltung (36) aufweist, deren Eingang von einem zweiten Ausgang (Q)iicr Flip-Flop-Schaltung (32) aus gespeist wird und tieren Ausgang die genannte Steuerspannung (x) für die Stromgenera- '5 torschaltung (33) liefert.
2. Gangmeügerät nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daIi es eine logische ODER-Schaltung (37) aufweist, deren erster Eingang an den Ausgang der Eingangsimpulsformerstufe (31). deren ίο zweiter Eingang an den /weilen Ausgang (Q) der Flip-Flop-Schaltung (32) und deren Ausgang an den Steuereingang des Enlladckrcises (34) angeschlossen ist.
3. Gangmeßgerät nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromgencratorschaluing (33) ein steuerbares Halbleiterelement (3.3') mit einem Leitungspfad von veränderlichem Widerstand aufweist, welcher in Serie mit dem Kondensator (C) und einer Spannungsqucllc ge- m> schallet ist. wobei eine .Steuerelektrode des fIaIblciterelements an den Ausgang eines Differenzverstiirkers (33") angeschlossen ist, an dessen einem Eingang die Gesamtspannung des Kondensators (C) und des Halblciterelemcnts (33') liegt und an dessen b5 anderem Eingang die Ausgangsspannung des Integrators (3) liegt.
4. Gangmeßgcrät nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichssehaltung (35) einen Differenzverstärker aufweist, dessen einer Eingang an einer konstanten Referenzspannung liegt, dessen anderer Eingang an der Spannung des Kondensators (C) liegt und dessen Ausgang an den zweiten Eingang (R) der Flip-Flop-Schaltung(32) angeschlossen ist.