DE2749006A1

DE2749006A1 - Pendeluhr mit mechanischem werk und elektronischer korrektureinrichtung

Info

Publication number: DE2749006A1
Application number: DE19772749006
Authority: DE
Inventors: Konrad Schaefer
Original assignee: Haller Jauch & Pabst Urgos Uhr; Urgos Uhrenfabrik Schwenningen AN Haller Jauch und Pabst
Current assignee: Haller Jauch & Pabst Urgos Uhr; Urgos Uhrenfabrik Schwenningen AN Haller Jauch und Pabst
Priority date: 1977-11-02
Filing date: 1977-11-02
Publication date: 1979-05-03
Also published as: IT1099898B; US4196579A; DE2749006B2; GB2010540A; CH632635B; GB2010540B; FR2408167A1; IT7829304A0; JPS5474781A; DE2749006C3; CH632635GA3

Description

PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER

D i ρ I.-C h θ m. Dr. Ruff
Dipl.-Ing. J. Beler

S T UTT GART

Neckarstraße 5O D-7OOO Stuttgart 1 Tel.: CO711) 227Ο51* Telex Ο7-23412 erub d

20. September 1977 JB/Ri

A 16 bi5 A 16 816

Anmelder; Urgos Uhrenfabrik Schwenningen

Hall er, Jauch und pabst GmbH & Co,

Postfach 8 2

7220 - Villingen-Schwenningen

Pendeluhr mit mechanischem Werk und elektronischer Korrektureinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Pendeluhr mit mechanischem Werk und elektronischer Korrektureinrichtung, die mit einem Quarz-Schwinger arbeitet, mit einem elektrischen Teiler, der die Schwingungsfrequenz des Quarzes auf die Pendel frequenz herunterteilt, einem elektro-mechanisch en Wandler mit Elektromagnet und am Pendel angebrachtem Permanentmagnet und einer Proportional-Regelelektronik,

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Postscheckkonto Stuttoert CBLZ 000100 70) 420 30-708 ■ Dresdner Bank Stuttgart CBLZ ΟΟΟβΟΟΟΟ} Konto ΟΟ11341

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die einen Vergleicher enthält.

Aus der DTAS 2353200 sowie aus der Zeitschrift «•Uhren-Journal" 3/76 ist eine derartige Pendeluhr bekannt geworden. Bei ihr findet eine sogenannte Zweipunkt-Regelung statt, d.h. die Regelung setzt ein, wenn die notwen dige Korrektur einen Grenzwert von beispielsweise 0,7 Sekunden über- oder unterschritten hat. Dadurch wird eine gewisse Ungenauigkeit in Kauf genommen.

Der Vergleicher arbeitet analog und beeinschlußt zwei zu beiden Seiten des Pendels angeordnete Regelspulen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Pendeluhr zu schaffen, bei der die Korrektureinrichtung mit geringerem Aufwand und weiter verbesserter Genauigkeit arbeitet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein berührungsloser Fühler vorgesehen ist, daß die den elektro-mechanischen Wandler bildende Regelspule zumindest in den beiden Umkehrstellungen des Pendels wirksam ist, daß die Regelelektronik einen Wandler enthält, der aus dem Quarz- und Fühlersignal Rechtecksignale erzeugt, und daß der Vergleicher in Abhängigkeit von der gegenseitigen phasenlage der Quarz- und Fühlersignale zur Erzeugung von der Regelspule zugeführ- 5 ten Verzögerungs- oder Beschleunigungs-Signalen sowie von ebenfalls der Regel spule zugeführten entgegengesetzten, jedoch um 180° phasenverschobenen Signalen (Beschleußigungs- oder Verzögerungssignalen) ausgebildet ist.

Der so geschaffene Proportionalregler arbeitet mit digitalem phasenvergleich, und zwar so, daß die Korrektur un-

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mittelbar beim Auftreten der geringsten Abweichung vorgenommen wird. Bin besonderer Vorteil liegt darin, daß jeweils einem Beschieunigungssignal ein um 180° versetztes Verzögerungssignal zugeordnet ist und umgekehrt. Diese an sich durch die digitale Korrektureinrichtung ungewollt entstehende Erscheinung wird durch die besondere Ausbildung und Anordnung der Regelspule, die in beiden Umkehrstellungen des Pendels wirksam ist, nutzbringend eingesetzt, so daß auf das Pendel keine unsymmetrische Korrekturkraft aufgebracht wird. Trotzdem kann mit einer Reg el spule gearbeitet werden.

Vorzugsweise kann die Regel spule eine solche axiale Länge haben, daß der in sie hineinreichende Permanentmagnet während der gesamten Pendelbewegung in ihrem unmittelbaren Bereich bleibt. Dadurch wird eine weiche K ra ft aufbringung mit höchste/n Wirkungsgrad gewährleistet.

3ei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Abschalteinrichtung vorgesehen sein, die die Korrektureinrichtung bei Pendelstillstand unwirksam macht. Beim Stillstand des Pendels würde sonst die Korrektureinrichtung ständig stellen· •»geht (viel zu) langsam·· und würde ein dauerndes Beschleunigungssignal abgeben, das jedoch unwirksam wäre. 5 Dadurch würde ein relativ hoher Energieverbrauch entstehen. Durch die Abschalteinrichtung wird sichergestellt, daß die Korrektureinrichtung beispielsweise auch mit einer Batterie betrieben werden kann, ohne daß diese sich bei Pendeistillstand schnell entlädt.

Die Abschalteinrichtung kann vorzugsweise so eingerichtet sein, daß sie den Quarz-Schwinger bzw. seine Strom-

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versorgung abschaltet, die übrige Korrektureinrichtung jedoch betriebsbereit läßt. So kann diese das Wiederanlaufen des Pendels selbst feststellen und sofort wieder in Funktion treten, ohne daß ein manueller Eingriff nötig wäre.

Die Abschalt einrichtung kann vorteilhaft ein Integrierglied enthalten, das bei längerem Ausbleiben des Pendelimpulses die Abschaltung der Stromversorgung des Quarz-Schwingers bewirkt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor. Bin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Bs zeigen;

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Pendel

uhr mit einem Blockschaltbild der elektronischen Korrektureinrichtung und

Figur 2 ein Diagramm, das in zeitlicher Abfolge jeweils untereinander die Quarz-Impulse Q,

die Pendelimpulse P und die Verzögerungsimpulse V sowie die Beschleunigungsimpulse B zeigt.

In Fig. 1 ist schematisch eine Pendeluhr 11 mit mechanischem Werk dargestellt, die an ihrem Pendel 12 zwei stabförmige Permanentmagneten 13, 14 aufweist. Der Permanentmagnet 13 ragt in eine Regelspule 15 hinein, während der Permanentmagnet 14 in eine Fühlerspule 16 hinein ragen kann. Die Spulen, und insbesondere die Regelspule sind axial derart bemessen, daß der Permanentmagnet wäh-

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A 16 fa 15/6 - -ehder gesamten Pendelbewegung in ihrem unmittelbaren Bereich bleibt. Zu diesem Zweck hat im vorliegenden Falle sowohl der Permanentmagnet als auch die Spule relativ große axiale Abmessungen. Bs könnte jedoch auch nur einer von beiden über die entsprechenden axialen Abmessungen verfügen.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind zwei gesonderte Magnete auf der gleichen Seite des Pendels angeordnet. Die beiden spulen können jedoch auch auf einer Seite. des Pendels angebracht sein und die Permanentmagneten können unter Umständen zusammengefaßt sein. Bs ist auch möglich, die beiden Spulen in gewisser Weise räumlich

einander anzuordnen, wobei jedoch die Funktionen von Fühler- und Regelspule getrennt bleiben sollten.

Die Fühlerspule 16 erzeugt im Zusammenwirken mit dem Permanentmagneten 14 einen sinusförmigen Pendelimpuls, der bei einem ^Hsekundenpendel^M eine Frequenz von 0,5 Hertz hat.

Der Uhr 11 ist eine elektronische Korrektureinrichtung zugeordnet. Da diese in sehr einfacher und kleiner Bauausführung herstellbar ist, ist sie normalerweise leicht in jede Pendeluhr räumlich zu integrieren. Die elektronische Korrektureinrichtung 17 besitzt einen Quarz-Schwinger 1b, beispielsweise einen handelsüblichen Quarz-Oszillator von 4,19 MHz, an den ein elektronischer Teiler 19 angeschlossen ist, der die Ausgangsfrequenz des Quarz-Schwingers 18 auf eine der Pendel frequenz entsprechende Frequenz herunterteilt. Der Teiler 19 gibt einen Rechteckimpuls ab, also in dem erwähnten Beispiel einen 0,5 Hz-Rechteckimpuls.

Dieser im folgenden als Quarzimpuls Q bezeichnete Impuls wird einem Vergleich er 20 zugeführt.

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Der Vergleicher 20 erhält ferner einen Pendelimpuls P, der auf dem ursprünglichen, von der Fühlerspule 16 erzeugten Pendelimpuls von einem Verstärker/.Triqger erzeugt wird. Auch dieser pendel impuls P liegt am Vergleicher in Form eines Rechteckimpulses vor, der (bei genau gehender Uhr) die gleiche Frequenz hat wie der Quarz-Impuls Q.

Im Vergleicher 20 wird ein digitaler Phasenvergleich zwischen dem Pendelimpulse P und dem Quarz-Impuls Q durchgeführt. Der Vergleicher erzeugt Verzögerungsimpulse V und Beschleunigungsimpulse B, die der Regelspule 15 zugeführt werden und dort eine entsprechende anziehende ^bzw· abstoßende Wirkung auf den Permanentmagneten 13 und damit das Pendel 12 ausüben.

Der Vergleicher fol«Jt (Wahrheitstafel):

dabei folgenden Bedingungen

P	Q	V	B
O	O	O	O
L	0	L	O
O	L	O	L
L	L	O	O

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ll·

Wenn also zu einem Zeitpunkt weder ein Quarz-Impuls Q, noch ein Pendelimpuls P vorliegt, so entsteht weder ein Verzögerungsimpuls V, noch ein Beschleunigungsimpuls B (siehe auch Fig. Z). Dagegen wird ein Verzögerungsimpuls erzeugt, wenn ein Pendel impuls, jedoch kein Quarz-Impuls, vorliegt, während bei der umgekehrten Konstellation ein Beschleunigungsimpuls erzeugt wird. Wenn sowohl pendel-, als auch Quarz-Impuls vorhanden sind, wird kein Ausgangsimpuls erzeugt.

Nach dieser Wahrheitstafel werden also die in Fig. 2 schraffiert gezeichneten Verzögerungs- bzw. Beschleunigungsimpulse erzeugt (jeweils an den mit 22 bezeichneten Stellen).

Aus dieser Wahrheitstafel geht jedoch hervor, daß beim Verschwinden des zuerst auftretenden Impulses (Fig. 2 von links nach rechts erst des Pendel impulses P und dann des Quarz-Impulses Q) die jeweils umgekehrte Bedingung vorliegt, so daß am Impulsende der jeweils umgekehrte Impuls erzeugt wird (Fig. 2 zuerst Beschleunigungsimpuls und dann ein Verzögerungsimpuls).

Statt diese Impulse, die hei dem geschilderten einfachen Aufbau der Korrektureinrichtung jeweils die Wirkung der vorherigen Impulse wieder aufheben

oder zumindest zu einem 5 unerwünschten Stromverbrauch führen würden, zu unterdrücken, werden diese in gleicher Weise der Regelspule 15 zugeführt, wie die umgekehrt gerichteten Impulse. Durch die'Tatsache, daß die Rechteckimpulse jeweils identische positive und negative Impulslängen haben, erscheinen diese in Fig. 2 nicht schraffiert dargestellten Impulse jeweils um 180 gegenüber den anderen Impulsen versetzt, in dieser

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Lage befindet sich dann aber das Pendel auch um 180° gegenüber der Anfangslage versetzt, so daß dieser Impuls in gleicher Weise korrigierend wirkt, somit wird trotz Anordnung nur einer einzigen Regelspule eine Beeinflussung des Pendels (Zurückhaltung oder Beschleunigung des Ganges) an beiden Umkehrpunkten des Pendels erzielt. Bs ist festzustellen, daß durch die Trennung von Fühler- und Regelspule die Elektronik besonders einfach und zuverlässig ausgebildet werden kann. Außer dem beschriebenen induktiven Fühler sind auch andere Arten von berührungslosen Fehlern möglich, beispielsweise kapazitiv, optisch/elektrisch oder dergleichen wirkende Fühler. Bs ist auch möglich, die Regelspule in anderer Weise anzuordnen, beispielsweise unter dem Pendel. Bs ist jedoch in jedem Falle vorteilhaft, den elektromechanischen Wandler so auszubilden, daß er zumindest an beiden Umkehrpunkten, d.h. bevorzugt über die ganze Pendelschwingung, wirksam ist. In diesem Falle ist die optimale Ausnutzung der erzeugten 'Regelsignale möglich.

In Fig. 1 ist dargestellt, daß die stromversorgung des Quarzes 16 zur Anregung seiner schwingung von einer Batterie 23 über eine Abschalteinrichtung 24 erfolgt. Die Abschalteinrichtung ist, ebenso wie der Verstärk er/ Trigger 21₍an die Fühlerspule 16 angeschlossen und erhält also das Fühlersignal. Die Abschalteinrichtung enthält ein Integrierglied, eine Kombination von einem Kondensator und einem Widerstand (in der Praxis der Bingangswiderstand des Verstärkergliedes)· somit wird ein Integrierglied mit einer relativ großen Zeitkonstante von ca. 5 Minuten geschaffen. Der Kondensator wird bei Vorhandensein des Fühlersignals, d.h. des

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periodischen Pendel impulses, aufgeladen, j n diesem Zustand ist ein Trigger 25 durchjeschaltet und der Quarz 1ü bekommt Versorgungsspannung.

Wenn jedoch das Pendel stehenbleibt, wenn die Pendelfrequenz also null wird, dann entlädt sich der Kondensator über den relativ großen Widerstand. Bei dieser Bedingung schaltet dann der Trigger 25 ab und der Quarz bekommt keine Versorgungsspannung mehr. Bs liegt dann die Bedingung vor; Pendel frequenz gleich null und Quarzfrequenz gleich null, so daß bei an sich weiter betriebsbereiter Elektronik weder ein Verzogerungs-, noch ein Beschleunigungssignal erzeugt wird, d.h. auch praktisch kein Snergieverbrauch stattfindet .

5 8eim Wiederanlaufen des Pendels (Aufziehen der stehengebliebenen Uhr) lädt sich der Kondensator in der Abschalteinrichtung wieder auf, der Trigger 2'; schaltet erneut durch und die Korrektureinrichtung arbeitet wieder. Es wird also nicht die Elektronik selbst abgeschaltet, sondern nur der Quarz, so daß eine Angleichung zwischen Quarzfrequenz und Pendel frequenz gegeben ist und die Korrektureinrichtung "Üuereinstimmung beider Signale" feststellt.

Es ist roch zu bemerken, daß trotz der Unsymmetrie, die bei der einseitigen Anordnung der Regelspule am Ausführungsbeispiel gegeben ist, keine Nachteile für das Korrekturverhalten auftreten.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

./Pendeluhr mit mechanischem Werk und elektronischer Korrektureinrichtung, die mit einem Quarz-Schwinger arbeitet, mit einem elektronischen Teiler, der die Schwingungsfrequenz des Quarzes auf die pendelfrequenz herunterteilt, einem elektro-mechanischen Wandler mit Elektromagnet und am Pendel angebrachtem Permanentmagnet und einer Proportional-Regelelektronik, die einen Vergleicher enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein berührungsloser Fühler (16) vorgesehen ist, daß die den elektro-mechanischen

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Wandler bildende Regel spule (15) zumindest in den beiden Umkehrstellungen des Pendels (12) wirksam ist, daß die Regelelektronik (17) einen Wandler (19, 21) enthält, der aus dem Quarz- und Fühlersignal Rechtecksignale (P, Q) erzeugt, und daß der Vergleicher (20) in Abhängigkeit von der gegenseitigen Phasenlage der Quarz- und Fühlersignale (P, Q) zur Erzeugung von der Regelspule (15) zugeführten Verzögerungs- oder ßeschleunigungssignalen (V, B) sowie von ebenfalls der Regelspule zugeführten entgegengesetzten, jedoch um 160 phasenverschobenen Signalen (ßeschleunigungs- oder Verzögerungssignalen) ausgebildet ist.
2. Pendeluhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslose Fühler (16) eine gesonderte Fühlerspule ist.
3. Pendeluhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspule (15) eine solche axiale Länge hat, daß der in sie hineinreichende Permanentmagnet (13) während der gesamten pendelbewegung in ihrem unmittelbaren Bereich bleibt.
4. Pendeluhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschalteinrichtung (24) vorgesehen ist, die die Korrektureinrichtung (17) bei Pendeistillstand unwirksam macht.
5. Pendeluhr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung (24) den Quarzschwinger (18) abschaltet.
6. Pendeluhr nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung (24) ein Integrierglied enthält, das bei längerem Ausbleiben des Pendelimpulses die Ab-

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schaltung der Stromversorgung (23) des Quarzschwingers (18) bewirkt.

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