DE2735007C2 - Piezoelektrischer Resonator für Uhren kleinerer Abmessungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen als Dickenscherungsschwinger anregbaren piezoelektrischen Resonator, vorgesehen als Zeitnormal für eine Uhr kleinerer Abmessungen (Armbanduhr), die ein Zifferblatt als Teil einer Zeitanzeigevorrichtung in einem Uhrengehäuse aufweist

Durch die neuerdings zur Verfügung stehenden, in integrierter Schaltungstechnik ausgebildeten Frequenzteiler ist es möglich geworden auch die relativ hohe, im MHz-Bereich liegende Frequenz eines Dickenscherungsschwingers ohne großen Raumbedarf so weit herunterzuteilen, daß die heruntergeteilte Schwingfrequenz des Dickenscherungsschwingers als Zeitnormal in einer Armbanduhr verwendet werden kann.

Bei einem Dickenscherungsschwinger, der z. B. die Form einer planparallelen Platte hat, liegt jedoch der Schwingungsknoten in einer zu den beiden Hauptebenen der Platte parallelen Halbierungsebene des Schwingers. Es ist daher nicht ohne weiteres möglich, einen als Dickenscherungsschwinger anregbaren piezoelektrischen Resonator betriebssicher so zu haltern, daß die Schwingeigenschaften des Resonators von der

to Halterung unbeeinflußt bleiben. Zwar konzentriert sich der Schwingbereich eines plattenförmigen Dickenscherungsschwingers, bei dem die einander gegenüberliegenden Anregungselektroden nur einen Bruchteil det Hauptflächen des Resonators einnehmen, im wesentli-

■ s dien auf den Bereich der Anregungselektroden, so daß der Resonator in einem im wesentlichen inaktiven Randbereich von den Halteorganen erfaßt werden kann, ohne daß seine Schwingeigenschaften beeinträchtigt werden. Hierzu müssen jedoch die Abmessungen parallel zu den Hauptflächen des Resonators relativ groß gemacht werden. Die Verwendung eines solchen Resonators anstelle eines Biegeschwingers in einem Armbanduhrengehäuse ergibt jedoch kaum ins Gewicht fallende Raumersparnisse.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Dickenscherungsschwinger der eingangs ι genannten Art so auszubilden, daß dieser ohne wesentliche Beeinträchtigung seiner Schwingeigenschaften von Halteorganen erfaßt werden kann, ohne daß durch den Einbau eines solchen Dickenscherungsschwingers in ein Uhrengehäuse in störender Weise Platz beansprucht wird.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß der plattenförmige Resonator im wesentlichen mit den Umfangsabmessungen des Zifferblattes der Uhr versehen und anstelle des Zifferblattes im Uhrengehäuse angeordnet ist

Trotz relativ großer Abmessungen des Resonators parallel zu seinen Hauptflächen ist es dadurch möglich den Resonator ohne störenden Raumbedarf in ein

■>o Uhrengehäuse einzubauen. Die Gi/öße des Resonators begünstigt es hierbei den aktiven Bereich des Resonators so anzuordnen und zu bemessen, daß weitgehend inaktive Bereiche des Resonators erhalten werden, an denen der Resonator von Halteorganen so erfaßt werden kann, daß keine Beeinträchtigung der Schwingeigenschaften des aktiven Bereiches des Resonators befürchtet werden muß.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Resonators macht es insbesondere in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft möglich, die gegenüber den Abmessungen des Resonators wesentlich kleineren Anregungselektroden exzentrisch auf diesem anzuordnen und den Resonator mit einer zentralen Bohrung für die Zeigerachsen der Uhr zu versehen.

Femer kann bei einem Resonator nach der Erfindung vorgesehen sein, daß die Verbindungselektrode für die einem Betrachter des Zifferblattes zugewandte Anregungselektrode des Resonators zur Bohrung für die Zeigerachsen und in Form e^:ner Bohrungsmetallisierung durch diese zur Unterseite des Resonators geführt ist

Auf diese Weise kann auch die auf der Oberseite des Resonators befindliche Anregungselektrode unkompliziert mit der hinter dem durch den Resonator gebildeten Zifferblatt angeordneten elektronischen Schaltung zur Verarbeitung und Auswertung der Resonatorschwingungen verbunden werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor,

daß die Ziffern des Resonator-Zifferblattes durch eine entsprechende Metallisierung von Oberflächenbereichen des Resonators realisiert sind, daß eine der zur Darstellung einer Ziffer vorgesehenen Resonatormetallisierungen als oberseitige Anregungselektrode des Resonators ausgebildet ist, oder daß die Anregungselektroden zentral auf dem Resonator vorgesehen sind und daß zur Zeitanzeige lichtemittierende Dioden über die inaktive Peripherie des Resonators verteilt auf diesem angeordnet sind, und daß zum Zusammenwirken mit dem Resonator vorgesehene zumindest teilweise in integrierter Technik hergestellte elektrische Schaltungsteile auf der von einem Betrachter des Zifferblattes abgewandten Seite des Resonators in schwingungsinaktiven Bereichen des Resonators an diesem befestigt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand von fünf Figuren noch näher erläutert Hierbei zeigen jeweils in stark vereinfachter schematischer Darstellung und mehr oder weniger stark vergrößert die Fig. 1 bis 3 verschiedene Ausführungsformen eines anstelle eines Zifferblattes vorzusehenden, als Dickenscherungsschwinger anregbaren Resonators, Fig.4 die gleichzeitige Verwendung einer partiellen peripheren Metallisierung einer Hauptfläche des Resonators als Ziffer und als Anregungselektrode auf der einem Betrachter des Zifferblattes zugewandten Seite des Resonators und Fig.5 eine Seitenansicht einis anstelle eines Zifferblattes vorzusehenden Resonators mit auf der vom Betrachter des Zifferblattes abgewandten Seite des Resonators an diesem befestigten seht mansch angedeuteten Schakungsteilen.

Im einzelnen ist insbesondere den F i g. 1 bis 3 zu entnehmen, daß der Resonator t die Form einer Kreisscheibe aufweist Auch ovale, rechteckige oder quadratische Formen des Resonators sind jedoch möglich. Der Resonator ist aus piezoelektrischem Material, insbesondere Quarz z. B. im AT-Schnitt derart hergestellt, daß er durch Anlegen einer Wechselspannung an Anregungselektroden 2, die einander gegenüberliegen und vorzugsweise kreisförmig einen Bruchteil der großen Oberflächen 3 (Hauptflächen) des Resonators bedecken, zu Dickenscheningcschwingungen, die sich hauptsächlich auf den Bereich der Anregungselektroden konzentrieren, anregbar ist. Dabei sind die Abmessungen der Hauptflächen 3 des Resonators so gewählt, daß sie im wesentlichen mit den Abmessungen des Uhrenzifferblattes einer Armbanduhr übereinstimmen, für die der Resonator vorgesehen ist

Durch diese großflächige Bemessung der Hauptflächen 3 des Resonators 1 und die nur einen relativ kleinen Bereich der Resonatorhauptflächen 3 bedeckenden Anregungselektroden 2 ist es möglich, die Anregungselektroden 2 auf den Hauptflächen 3 des Resonators so anzuordnen, daß der Resonator selbst ζ B. in Peripheriebereichen 4 (F i g. 1) von Halteorganen (in den Figuren nicht dargestellt) ohne Beeinträchtigung oer Schwingeigenschaften der im wesentlichen zwischen den Anregungselektroden 2 Uegendftn aktiven Zone des Resona-tors erfaßt und gehaltert werden kann. In ihrer Mitte weisen die Resonatoren entsprechend den F i g. 1 und 2 eine zentrale Bohrung 5 auf, die zum

Durchtritt der Antriebsachsen nicht dargestellter Zeiger vorgesehen ist

Zum Anschluß der Anregungselei-troden 2 sind im wesentlichen streifenförmig auf beiden Seiten des Resonators verlaufende Verbindungse'.ektroden 6 vorgesehen. Die Verbindungselektroden 6 verlaufen von den Anregungselektroden 2 zu inaktiven Resonatcrbereichen, vorzugsweise an dessen Peripherie, wo z. B. Anschlußdrähte mit den Verbindungselektroden 6 verlötet sein könnea Vorteilhaft kann auch die auf der dem Betrachter des Zifferblattes zugewandten Hauptfläche 3 des Resonators angeordnete Anregungselek trode 2, bzw. deren Anschlußelektrode 6 mittels einer die Bohrung 5 auskleidenden Bohrungsmetallisierung auf die andere Seite des Resonators geführt werden 6a

2ü (Fig.2).

Zusammen mit den Anregungs- -id Verbindungselektroden 2, 6 können auch die Ziffern 7 des Resonator-Zifferblattes z. B. mittels einer Aufdampfmetallisierung auf die dem Betrachter des Zifferblattes zugewandte Hauptfläche 3 des Resonators 1 aufgebracht werden. Bei den Resonatoren entsprechend den F i g. 1 und 2 werden die Ziffern 7 lediglich durch linienförmige metallisierte Bereiche symbolisiert Wie F i g. 4 zu entnehmen ist kann auch die auf der dem jo Betrachter des Zifferblattes zugewandten Hauptfläche 3 des Resonators 1 vorgesehene Anregungselektrode 2 so angeordnet und ausgebildet sein, daß sie zugleich eine Ziffer 7 des Zifferblattes bildet

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Resonator sind die auf den beiden Hauptflächen 3 des Resonators 1 einander gegenüberliegenden Anregungselektroden 2 konzentrisch zum Resonator 1 vorgesehen.

Bei diesem Resonator erfolgt die Anzeige einer bestimmten Zeit mit Hilfe von lichtemittierenden Dioden 8 (diese sind in Fig.3 nur schematisch angedeutet), die anstelle von Ziffern gleichmäßig über di·· Peripherie des Zifferblatt-Resonators 1 verteilt und damit in schwingungsinaktiven Bereichen des Resonators 1 angeordnet sind.

Die in Fig.5 dargestellte Seitenansicht eines als Zifferblatt einer Armbanduhr verwendeten Resonators 1 zeigt, daß infolge der Größe des Resonators 1 vorteilhaft auf der vom Betrachter des Zifferblattes abgewandten Hauptfläche 3a des Resonators auch eine in integrierter Schaltungstechnik ausgebildete Schwingschaltung bzw. Frequenzteilerschaltung 9 und ein zur Feinabstimmung der Resonanzfrequenz des Resonators 1 vorgesehener Trimmer-Kondensator iO, also im wesentlichen der gesamte elektrische Schaltungsteil einer Armbanduhr am Resonator befestigt werden kann, ohne daß dadurch die Schwingeigenschaften des aktiven Resonatorbereiches beeinträchtigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Als Dickenscherungsschwinger anregbarer piezoelektrischer Resonator, vorgesehen als Zeitnormal für eine Uhr kleinerer Abmessungen (Armbanduhr), die ein Zifferblatt als Teil einer Zeitanzeigevorrichtung in einem Uhrengehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Resonator (1) im wesentlichen mit den Umfangsabmessungen des Zifferblattes der Uhr versehen und anstelle des Zifferblattes im Uhrengehäuse angeordnet ist

2. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber den Abmessungen des Resonators (1) wesentlich kleineren Anregung^elektroden (2) exzentrisch auf diesem angeordnet sind und daß der Resonator (1) mit einer zentralen Bohrung (5) für die Zeigerachsen der Uhr versehen ist

3. Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselektrode (6) für die einem Betrachter des .Zifferblattes zugewandte Anregungselektrode (2) des Resonators (1) zur Bohrung (5) für die Zeigerachsen und in Form einer Bohrungsmetallisierung durch diese zur Unterseite des Resonators geführt ist

4. Resonator nach eineir- der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziffern (7) des Resonator-Zifferblattes durch eine entsprechende Metallisierung von Oberflächenbereichen des Resonators realisiert sind.

5. Resou.tor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zur Ds-stellung einer Ziffer (7) vorgesehenen Resonatormetallisierungen als oberseitige Anregungselektrcde (?> des Resonators (1) ausgebildet ist

6. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungselektroden (2) zentral auf dem Resonator (1) angeordnet sind und daß zur Zeitanzeige lichtemittierende Dioden über die inaktive Peripherie des Resonators verteilt auf diesem angeordnet sind.

7. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß zum Zusammenwirken mit dem Resonator (1) vorgesehene zumindest teilweise in integrierter Technik ausgebildete elektrische Schaltungsteile (9, 20) auf der von einem Betrachter des Zifferblattes abgewandten Seite des Resonators (1) in schwingungsinaktiven Bereichen des Resonators an diesem befestigt sind.