DE2936150A1

DE2936150A1 - Anordnung zur messung der belastung eines raederwerks

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Publication number: DE2936150A1
Application number: DE19792936150
Authority: DE
Inventors: Masaharu Shida; Akira Torisawa; Makoto Ueda
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1978-09-12
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1980-03-20
Also published as: CH637803GA3; CH637803B; GB2030734A; DE2936150C2; JPS5539017A; FR2436377B1; FR2436377A1; US4315329A; GB2030734B; JPS5921493B2

Description

DIP L.-PHY S. F. ENDLICH PATENTANWALT

DlPL-PHYS. F. ENDLICH. POSTFACH, D-8034 QERMERING

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MÖNCHEN 14 3898

PATENDUCH MÖNCHEN

521730 pat· D

Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokio, Japan Meine Akte: D-4648

Anordnung zur Messung der Belastung eines Räderwerks

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Belastung eines Räderwerks, insbesondere bei Uhren.

Normalerweise wird die Belastung eines Räderwerks von der Seite des Minutenzeigers mit einem Dehnungsmesser gemessen, da die Messung von der Motorseite, die eine Übertragung des Drehmoments von der Uhr darstellt, schwierig ist, weil die Uhr ein Räderwerk zur Geschwindigkeitsuntersetzung hat. In diesem Fall ist die Richtung der Messung entgegengesetzt zur noraalen Übertragungsfolge des Drehmoments; da ein Eingriff der Räder bzw. eine Aufnahme des Drehmoments durch die Räder usw. vorliegt, läßt sich eine exakte Messung nicht realisieren.

S/Rud

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine exakte Messung der Belastung eines Räderwerks ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen.

Die Erfindung schafft eine Anordnung zur Messung der Belastung eines Räderwerks, insbesondere fUr Uhren, wie analoge Quarzkristalluhren. Die Messung der Belastung des Räderwerks läßt sich vorteilhafterweise dadurch ausfuhren, daß die Impulsbreite eines Antriebsimpulses fUr den Motor erfaßt wird. Der Lastzustand des Motors von analogen Uhren wird als Menge der dem Motor zügeführten Elektrizität bzw. des Stromes gemessen.

Bei analogen Quarzkristalluhren ist die Schwingfrequenz des Quarzschwingers ein Zeitnormal; dieses Signal wird durch eine Teilerschaltung in ein Sekundensignal geteilt,und das Signal wird dem Motor zugeführt; dadurch erfolgt die Bewegung des Räderwerks und die Anzeige der Zeit.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht die Messung der Belastung eines Räderwerks und somit des Lastzustandes einer analogen Uhr durch Zufuhrung mit Hilfe der dem Motor zügefuhrten Impulse, indem die Impulsbreite erfaßt wird. Ein spezieller Wandler ist nicht erforderlich, und die Messung wird nur durch die Schaltungen ermöglicht. Daher bringt eine derartige Meßanordnung einen geringen Aufwand bei niedrigen Kosten mit sich, und es läßt sich eine lange Lebensdauer realisieren, wobei

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gleichzeitig die industrielle Verwendung weite Bereiche erfaßt. Grundsätzlich kann die erfindungsgeatfße Anordnung zur Feststellung der Belastung eines Rederwerks bei leistungsobertragenden Einheiten verwendet werden, deren Antriebsquelle ein Schrittaotor ist, ebenso wie bei Quarzkristalluhren.

Ib folgenden werden bevorzuge AusfUhrungsformen der erfindungsgemaßen Anordnung zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. la eine Perspektivansicht eines Schrittmotors fUr eine elektronische Uhr,

Fig. Ib die Fora eines Antriebsiapulses fUr einen üblichen Schrittaotor,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Impulsbreite des Antriebsiapulses und dea Drehmoment eines Minutenzeigers,

Fig. 3 ein Zeitdiograraa des Antriebssystems für eine elektronische Uhr gemäß der Erfindung,

Fig. 4 den Steuerabschnitt eines Schrittmotors und einen Teil der Maßanordnung,

Fig. 5 ein Zeitdiagrama fUr die Erfassung der Drehung bzw. Nichtdrehung des Rotors,

Fig. 6 Formen des Stromes bei einer Drehung des Rotors und bei einem Rotorstillstand,

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impulses derart eingestellt, daß die Uhr auch unter den schlechtesten Bedingungen arbeitet.

Bei einer derartigen Uhr ist die minimale Impulsbreite, die einen Antrieb ermöglicht, sehr klein; durch konstantes Beobachten der minimalen Impulsbreite, welche den Antrieb eines Schrittmotors ermöglicht, läßt sich die Größe (Gewicht) einer Belastung der Räderkette, die Größe (Gewicht) einer Kalender-Belastung und die Zulässigkeit der Impulsbreite gegenüber einer Unterbrechung feststellen.

Fig. 2 zeigt ein Verhältsnis zwischen der Breite des Antriebsimpulses und einen Drehmoment am Minutenzeiger; ein Antrieb wird normalerweise mit a = 7,8 msek ausgeführt,und es wird ein Drehmoment T +3g cm als Drehmoment des Minutenzeigers erhalten.

Dieser Schrittmotor kann mit einer Impulsbreite a = 2,4 msek angetrieben werden. Diese Uhr, deren Kalender-Belastung T = 1,0 g cm beträgt, kann jedoch nicht mit einer Impulsbreite a =2,9 msek angetrieben werden und läßt sich gerade noch mit a = 3,4 msek in Drehung versetzen.

Durch die Vorbereitung vieler Impulsbreiten und durch Feststellung, welcher Impuls im Schrittmotor in Drehung versetzt wird, läßt sich die Belastung eines Schrittmotors infolge des Widerstandes der Belastung der Räderkette einer Uhr und das , Drehmoment, das fUr den Kalender erforderlich ist, und deren Xnderungsbedingung messen.

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Bei einer Ausfuhrungsfora wird einer der Impulse mit den Impulsbreiten α = 2,4 msek, α. = 2,9 msek, a_ = 3,4 nselc, a_o s 3,9 msek zum Antrieb benutzt. Eine Messung nach den Antrieb erfordert jedoch viel Zeit; diese Erfassung der Drehung und des Stillstandes des Rotors wird automatisch durch die Differenz der induzierten Spannung festgestellt, die durch eine Schwingung des Rotors nach Einprägen eines Antriebsimpulses vorliegt,und der minimale Antriebsimpuls wird automatisch erfaßt.

Fig. 3 zeigt die Änderung des Impulses. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel wird der Rotor jede Sekunde durch einen Antriebsimpuls angetrieben,und die Drehung und der Stillstand werden erfaßt; wenn der Rotors als nichtdrehend festgestellt wird, wird ein Korrekturantrieb mit einer Impulsbreite von a = 7,8 msek ausgeführt. Im allgemeinen wird die Messung durch Beschleunigung um mehr als 1 Hz ausgeführt. Entsprechend Fig. 3 wird nunmehr auf diese Bedingung Bezug genommen.

Normalerweise wird eine Impulsbreite a = 2,4 msek fUr den Antrieb benutzt. Wenn sich der Rotor mit einer Impulsbreite Oq = 2,4 msek infolge der Kalenderbelastung usw. nicht dreht, stellt eine Detektorschaltung fest, daß sich der Rotor nicht dreht, und es wird unverzüglich ein Korrekturantriebsimpuls fUr den Antrieb erzeugt. Die Impulsbreite beträgt dann im allgemeinen o. = 7,8 msek. Eine Impulsbreite mit einer Sekunde wird danach erzeugt (a = 2,9 msek, was geringfügig größer als die Impulsbreite a = 2,4 msek ist), und dieser Impuls wird an den Schrittmotor angelegt.

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Entsprechend der Darstellung in Fig. 5 wird jedoch das Kalender-Drehmoaent mit einer Impulsbreite a. » 2,9 mseic nicht erreicht, so daß sich der Rotor nicht wieder dreht,und es wird ein Antrieb mit einen Korrekturimpuls mit der Impulsbreite a = 7,8 msek ausgeführt. Dann wird ein normaler Antriebsimpuls eine Sekunde später automatisch mit a_ = 3,4 msek erzeugt, und das Ausgangsdrehmoment ist zu diesem Zeitpunkt größer als das Kalenderdrehmoment T , so daß der Schrittmotor mit einer Impulsbreite qc'

a_? = 3,4 msek jeweils eine Sekunde später angetrieben wird.

Wenn dies jedoch länger andauert, auch wenn die Kalender-Belastung nicht mehr auftritt, wird weiterhin der Impuls alt der

Breite α =3,4 msek erzeugt, und der Zustand der Änderung der a

Belastung läßt sich schwierig feststellen, so daß der Antriebsimpuls jede N-te Sekunde verkürzt wird (beispielsweise jede zweite oder dritte Sekunde),und die Impulsbreite wird dann zu a = 2,9 msek, wenn die Impulsbreite a = 3,4 msek nacheinander N-mal erzeugt wurde. Wenn N-mal ein Impuls mit a. =2,9 msek erzeugt wurde, wird die Impulsbreite weiter verkürzt, und die Impulsbreite ergibt sich zu a_Q = 2,4 msek. Wenn hierbei der Motor als nicht drehend festgestellt wird, wird unverzüglich eine Steuerung mit einer Impulsbreite von a = 7,8 msek ausgeführt. Es ist jedoch auch eine andere Arbeitsweise möglich, durch welche der Antrieb mit a. = 2,9 msek ausgeführt wird, wenn sich der Rotor mit einem Impuls mit der Impulsbreite a = 2,4 msek nicht dreht; wenn sich dann der Rotor immer noch nicht dreht, wird ein Impuls mit einer Impulsbreite von a_ = 3,4 msek erzeugt. Die Differenz zwischen den Impulsbreiten beträgt bei dieser Ausführungsform 0,5 msek; die Unterteilung in Impulsbreiten mit geringerer Differenz ist notwendig, wenn die Änderung von kleineren Belastungen gemessen werden soll. Das Prin-

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zip der Messung entspricht jedoch vorstehender Beschreibung. Dqs Wesen der Erfindung besteht in einen Mechanismus, der die Drehung und Nichtdrehung des Rotors des Schrittmotors bei einer elektronischen Uhr feststellt, ohne daß ein spezieller Sensor verwendet wird.

Fig. 4 zeigt eine Antriebsschaltung fUr einen Schrittmotor mit einer Meßeinrichtung, in welcher N-Gates 4b, 5b und P-Gates 4a und 5a gebildet sind, so daß sie zum Zeitpunkt der Feststellung der Drehung und Nichtdrehung des Rotors in den Aus- bzw. Sperrzustand gelangen; außerdem werden Erfassungswiderstände 6a und 6b geschaffen, sowie N-Gates 7a, 7b, um letztere Widerstände zu schalten.

Fig. 5 gibt ein Zeitdiagramm des Dreherfassungssystems wieder. Ia Abschnitt α in Fig. 5 fließt ein Strom entlang einer Schleife (Fig. 4). Wenn die Schleife 9 in eine Schleife 10 geändert wird, welche einen Erfassungswiderstand 6b im Abschnitt b (Fig. 5) enthält, wird eine durch die Schwingung eines Rotors 2 erzeugte Spannung am Anschluß 8b erzeugt. Wenn ein Signal "Nichtdrehung" im Erfassungsabschnitt b erfaßt wird, fließt ein Strom wieder in eine Spule 3 mit der Schleife 9 in Fig. 4 in einem Abschnitt c, und es wird ein Korrekturantrieb des Schrittmotors mit einer ausreichenden Impulsbreite ausgeführt.

Im folgenden wird das Prinzip der Erfassung einer Drehung und Nichtdrehung des Rotors beschrieben.

Fig. 6 zeigt den Verlauf einer Stromkurve eines in der Wicklung bzw. Spule 3 des Schrittmotors fließenden Stromes, wobei die Wicklung 3 10 000 Windungen hat und der Spulenwiderstand 3k Λ

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betrügt; die Antriebsimpulsbreite α belauft sich auf 3,9 msek; die Kurve in Fig. 6 ist in Falle der Drehung bzw. Nichtdrehung nahezu die gleiche.

Im Abschnitt b in Fig. 6 ist eine induzierte Spannung dargestellt, die durch die Schwingung bzw. Drehung des Rotors 2 erzeugt wird, nachdem ein Antriebsimpuls an den Motor angelegt wird; diese induzierte Spannung ändert sich entsprechend der Drehung und Nichtdrehung oder einer Nichtbelastung und Belastung des Rotors Die Kurve b in Fig. 6 entspricht der Stromwelle, wenn sich der Rotor 2 dreht, während b die Stromkurve ist, wenn sich der Rotor nicht dreht. Die in Fig. 4 gezeigte Antriebserfassungsschaltung liefert eine Differenz dieser Ströme entsprechend der Drehung und Nichtdrehung bei der Erzeugung der Spannung, und die Schaltung wird derart geändert, daß die Schleife 10 im Abschnitt b nach Fig. 6 erzeugt wird. Ein durch die Schwingung des Rotors 2 erzeugter Strom flielßt in einen Widerstand 6b, der zur Erfassung dient, und eine Spannungswelle, die wesentlich größer ist, tritt am Anschluß 8b auf.

Bei Vorliegen der Schleife 10 fließt ein Strom in entgegengesetzter Richtung zur Schleife 9, und ein negativer Abschnitt der Welle nach Fig. 6 erscheint am Anschluß 8b als positive Spannung.

An der N *- Gate 5b liegt ein P-N-Ubergang zwischen einer Drain- und einer P-Quellenelektrode vor, und sie arbeitet als Diode, deren Anode auf V liegt. Wenn daher die Spannung zwischen 8b und V negativ ist, fließt ein Strom Ober die

ss N - Gate 5b , so daß sie als Diode arbeitet. Der Rotor

wird in dem Abschnitt gebremst, innerhalb welchem der Anschluß 8b

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negativ ist. Diese Bedingung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert.

Fig. 7 zeigt das Verhältnis zwischen den Stator 1 und den Rotor In Fig. 7a ist der Ruhezustand dargestellt«' Der Stator 1 hat innere Auskerbungen 16a und 16b zur Feststellung des Schalt-Drehmoments und äußere Auskerbungen 15a und 15b, damit der Stator als ein KBrper ausgebildet ist.

Wenn der Stator aus zwei StUcken besteht, ist er an den Abschnitten 15a und 15b getrennt.

Der Rotor 2 steht, wobei seine Pole N und S an einer Position mit 90 gegenüber den inneren Auskerbungen 16a und 16b liegen.

Fig. 7b zeigt den Fall, in welchem ein Antriebsimpuls an den Motor angelegt wird und sich der Rotor in eine Richtung entsprechend dem Pfeil 17 dreht. Da die Impulsbreite des Antriebsimpulses kurz ist, beispielsweise 3,9 msek beträgt, wenn der Rotor sich nahe bis an die inneren Auskerbungen dreht, wird der Impuls beendet, wenn die Belastung klein ist; der Rotor kann sich ausreichend infolge des Trägheitsmomentes des Rotors drehen, wenn jedoch die Belastung groß ist, dreht er sich nicht ausreichend und dreht sich entgegengesetzt, wie es in Fig. 7c gezeigt ist. Da zu diesem Zeitpunkt die Nagnetpole des Rotors 2 nahe den äußeren Auskerbungen 15a und 15b vorbeigehen, wird in der Spule ein hoher Strom erzeugt. Da die Schleife 10 nach Fig. 4 dann gebildet wird, wird eine negative Spannung am Anschluß 8b gemäß vorstehender Beschreibung erzeugt und ein Strom in Vorwärtsrichtung der Diode im N-Gate 5b wird erzeugt, und der Rotor 2 wird gebremst. Daher reduziert der Rotor 2 die Geschwin-

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Fig. 7ά das Verhältnis zwischen den Positionen des Rotors und des Stators bei Rotor-Stillstand,

Fig.7b die Drehrichtung des Rotors, wenn ein Antriebsiepuls angelegt wird,

Fig. 7c eine Fig. 7b entsprechende Darstellung fOr den Zustand, wenn die Belastung groß ist,

Fig. 7d die Drehrichtung des Rotors nach Anlegen des Antriebsispulses bei einer Drehung des Rotors,

Fig. 8 die durch die Schwingung des Rotors erzeugten

Spannungen bei einer Drehung des Rotors und bei Stillstand des Rotors,

Fig. 9 einen Teil der Schaltung zur Erfassung der Drehung und des Stillstandes des Rotors,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer AusfUhrungsfor· der Anordnung,

Fig. 11a, b Flußdiagranme für die Breite des Antriebsimpulses und einen Zählerabschnitt, und

Fig. 12 und 13 Beispiele der Ergebnisse von Messungen.

In Fig. la ist ein Motor dargestellt, der häufig in analogen Quarz kristalluhren verwendet wird und aus eine· Stator 1, einei Rotor 2 und einer Spule 3 besteht. Diese· Motor wird ein sich nach jeder Sekunde unkehrender Impuls entsprechend Fig. Ib zu-

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gefuhrt. Fig. 3 zeigt das Verhältnis zwischen der Impulsbreite eines de· Motor zugeführten Impulses und einen Ausgangsdrehmo-■ent der Hinuten-Zeigerachse des Motors. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß zwischen der Impulsbreite und dem Ausgangsdrehmoment ein sehr enges Verhältnis besteht und bei einer Vergrößerung der Impulsbreite das Ausgangsdrehmoment zunimmt.

Wenn es erforderlich ist, das Drehmoment der Räderkette oder die Belastung der Räderkette eines Kalendermechanismus bei einer Quarzuhr zu kennen, dann zeigt die Breite des zügeführten Impulses das Drehmoment der Räderkette oder das Drehmoment der Belastung des Kalendermechanismus, falls ein Impuls mit minimaler Breite, welcher den Motor in Drehung versetzt, konstant zugeführt werden kann. Wenn dies beispielsweise Über 24 Stunden ausgeführt wird, läßt sich eine Änderung der Impulsbreite, d.h. eine Änderung der Belastung der Räderkette klar erfassen. Wenn daher Impulse, die einen Rotor in Drehung versetzen und deren Breite Minimal ist, konstant zugeführt werden können, ist eine Messung der Belastung der Räderkette möglich.

I· folgenden wird auf die Einrichtung zur Impulsspeisung Bezug genommen. Wie vorstehend erläutert ist, ist der in Fig. la gezeigte Motor ein Schrittmotor, der eine Räderkette antreibt und gleichzeitig die Belastung der Räderkette einer Uhr gemäß der Erfindung mißt, wobei dieser Schrittmotor im Inneren einer elektronischen Uhr enthalten ist. Da der Antrieb bzw. die Steuerung bei dieser Ausführungsform durch einen invertierenden Iepuls ausgeführt wird, wird die Steuerung durch einen Impuls ausgeführt, dessen Wellenform in Fig. Ib gezeigt ist und den Antrieb der Zeiger und des Kalendermechanismus einer elektronischen Uhr bewirkt. In diesen Fall ist die Breite eines Antriebs-

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digkeit stark,und anschließend ist eine Spannung, die durch die Schwingung des Rotors 2 erzeugt wird, klein. Wenn andererseits eine Belastung klein ist und sich der Rotor 2 dreht, dreht sich der Rotor 2 in der durch den Pfeil 19 gezeigten Richtung; da der durch den Rotor 2 erzeugte Magnetfluß einen Winkel von 90 gegenüber den äußeren Auskerbungen 15a und 15b hervorruft, ist ein induzierter Strom zuerst klein; wenn die Hagnetpole bis nahe an die äußeren Auskerbungen 15a und 15b sich drehen, wird ein großer Strom erzeugt, und da in der Schaltung mit der Schleife 10 auch eine negative Spannung an den Anschluß 8b erzeugt wird, wird der Rotor 2 durch den Diodeneffekt des N-Gates 5b gebremst. Da die Amplitude dann ausreichend größer als die der Ruheposition des Rotors 2 nach Fig. 7a ist, wird eine Spannung, die fUr eine Erfassung der Drehung des Rotors ausreicht, am Anschluß 8b nach Fig. 4 erzeugt. Die Spannungswellenform 20 nach Fig. 8 tritt am Anschluß 8b auf, wenn sich der Rotor 2 dreht. Ein Abschnitt 2 entspricht der Zeit, während welcher ein Antriebsimpuls angelegt wird, dessen Impulsbreite 3,9 msek beträgt. Die Schaltung entspricht dann einer Schleife nach Fig. 4 und V₀₀ = 1,57 V.

Im Abschnitt b (Fig. 8) sind die durch eine Schwingung des Rotors induzierten Spannungen dargestellt. Mit 20 ist eine Spannungswelle fUr den Fall der Schleife 10 (Fig. 4) bezeichnet; eine negative Spannung wird durch den Diodeneffekt der N-Gate 5b "geklemmt", und die Spitze der positiven Spannung beträgt 0,4 V. Eine Wellenform 21 liegt in dem Fall vor, in welchem sich der Rotor nicht dreht; die Spitze der positiven Spannung ist kleiner als 0,1 V; die Drehung und Nichtdrehung des Rotors läßt sich durch Unterscheidung dieser beiden Spannungen feststellen. Ein Abschnitt C, der unmittelbar nach

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Anliegen des Antriebsinpulses auftritt, entspricht einen Abschnitt, in welchen die Erfassung verhindert wird, da' eine positive Spannung entsprechend de* Zustand der Belastung, der Drehung oder Nichtdrehung erzeugt wird.

Wenn bei diesen Ausfuhrungsbeispiel die Impulsbreite geändert wird, wird auch der Abschnitt der Verhinderung der Erfassung geändert und auf den Wert a + c = 10 nsek festgelegt.

Durch Begrenzung des Erfassungsabschnittes fUr die Drehung und Nichtdrehung auf den die erste Spitzenspannung erzeugenden Abschnitt infolge einer Schwingung des Rotors 2 entsprechend der Beschreibung von Fig. 8d wird die Erfassungsoperation zuverlässiger.

Fig. 9 zeigt einen Spannung*er fassungsabschnitt, welcher den Erfassungsteil der Antriebs-Erfassungseinheit bildet, wobei die Anschlüsse 8a, 8b nit den Anschlüssen 8a, 8b in Fig. 4 verbunden sind; nit diesen Erfassungsabschnitt wird eine Spannungsdifferenz von Signalen festgestellt, die durch Drehung und Nichtdrehung in Abschnitt d in Fig. 8 erzeugt werden.

Widerstände 85 und 86 bewirken eine Spannungsteilung,und die Teilspannung wird als Standardsignal zur Erfassung der Drehung und Nichtdrehung des Rotors benutzt; ein N-Gate 87 verhindert einen Stromfluß von den Widerständen 85 und 86 mit Ausnahme der Erfassung. Mit 83 und 84 sind logische binäre Vergleichszellen bezeichnet, sogenannte Komparatoren; wenn eine positive Eingangsspannung höher als eine negative Eingangsspannung liegt, ergibt sich ein Wert ^MH". Der Ausgang der Komparatoren 83 und 84 wird an ein ODER-Glied 88 angelegt,und dessen Ausgang

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wirdeinen UND-Glied 89 zugeführt, dessen anderer Ausgang gleichzeitig das Signal von einen Anschluß 107 empfängt; an Anschluß bzw. der Klemme 110 wird ein Detektor-Ausgangssignal erhalten.

Die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 9 erläuterten N- und P-Gates werden durch N- bzw. P-Feldeffekttransistoren gebildet, wie durch die zeichnerische Darstellung aus Fig. 4 und hervorgeht.

Im folgenden wird der Aufbau einer Ausfuhrungsform zur Messung der Belastung einer Räderkette gemäß der Erfindung beschrieben.

Fig. 10 zeigt den Grundaufbau dieser Ausfuhrungsform. Mit 300 ist eine Schaltung angegeben, welche Signale liefert, die fUr die Arbeitsweisen der Kreise bzw. Schaltungen erforderlich sind, die nachfolgend beschrieben werden und die komplizierte Operationen abhängig von Manipulationen des Benutzers ausfuhrt, welche durch einen Mikrokomputer mit einem gespeicherten Programm realisierbar sind. Eine Motor-Antriebsschaltung 301 und eine Dreh-Erfassungsschaltung 303 steuern einen Motor 302 an, wie vorstehend angegeben ist und fuhren die Erfassung seiner Drehung aus. Die Impulsbreite und die Taktsteuerung werden durch die Steuerschaltung 300 vorgegeben und das Dreherfassungssignal wird der Steuerschaltung 300 zugeführt. Ein Zeitnormal-Oszillator 304 liefert ein Oszillationssignal, welches ein Standardsignal fUr die Breite des Antriebsimpulses fUr den Motor wird und der Steuerschaltung 300 zugeführt wird. Ein· Operationssschaltung 305 besteht aus einer Eingabeeinheit zur Frequenzeinstellung eines Antriebsimpulses, der Impulsbreite usw. Eine Anzeigeeinrichtung 306 zeigt die Impulsbreiten in jedem Augenblick an und nimmt die Impulsbreite des Antriebs-

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impulses als Analogsignal durch Verwendung eines Digital-Analog-Konverters auf und nacht eine Aufzeichnung durch ein schreibendes Aufzeichnungsgerät.

Nachfolgend wird die in Fig. 10 dargestellte AusfUhrungsform weiter erläutert:

1. Allgemeine Differenz der Antriebsiopulsbreiten beträgt 0,124 msek (1/8192).

2. Die Einstellung eines Maximalwertes (PI MAX) und des Minimalwertes (PI MIN) einer sich automatisch sich ändernden Antriebsimpulsbreite ist möglich.

3. Der Motor wird durch eine beliebige Impulszahl bzw. eine beliebige Zahl von Taktimpulsen angetrieben: W; dann wird der Antrieb unterbrochen.

4. Die Zahl der Takt- bzw. Antriebsimpulse, d.h. die Zahl der Impulse während des Antriebs und während des Korrekturantriebs, werden gezählt, gespeichert und angezeigt.

5. Die Impulse fUr den Antrieb und die Korrektur werden bei jedem Antrieb mit vorbestimmter Impulsbreite gezählt, gespeichert und angezeigt.

6. Die Impulsbreite jedes Antriebsimpulses wird zo jedem Augenblick in Digitalform angezeigt und kann Über die Schreibeinrichtung mittels eines Digital-Analog-Wandlers aufgezeigt bzw. wiedergegeben werden.

Die Fig. 11a und 11b geben ein Flußdiagramm der Reihenfolge der Steuerungen und Verarbeitungen der Steuerschaltung 300 wieder. Bei einem Arbeitsbeginn, mit 307 bezeichnet, werden verschiedene Zähler angesteuert und die Zeitkonstante eines Antriebsimpulses hervorgerufen, usw.

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In einer Beurteilungseinheit 308 und während eines Verarbeitungsschrittes 309 wird eine Untersuchung dann ausgeführt, wenn ein Benutzer Operationen durchfuhren läßt; eine nähere Erläuterung ist jedoch nicht erforderlich. In einem Schritt 310 wird eine Anzeigeoperation des vorstehend erwähnten Punktes 6 ausgeführt. Ein Schritt 311 entspricht einer Zeitunterbrechung bzw. Verzögerung (time-waiting), um den Motor mit einem vorbestimmten Antriebszyklus antreiben zu lassen. In der Zwischenzeit hält der Motor an. In einem Schritt 312 wird ein Antriebsimpuls erzeugt. Mit Pt ist die Breite des Antriebsimpulses zu diesen Zeitpunkt bezeichnet.

In einem Schritt 313 wird "1" zum Zählerinhalt jeder Antriebszahl eines Zeitzählers CE und zur Antriebszahl des Zeitzählers CD (Pt) hinzugefügt und zwar in Abhängigkeit zur vorliegenden Impulsbreite Pt des Antriebsimpulses. Mit CO (Pt) ist ein Zähler bezeichnet, welcher einen Inhalt entsprechend der vorliegenden Impulsbreite Pt unter den Gruppen von Zählern CD zur Berechnung der Häufigkeit des Antriebs mit einer Impulsbreite, die eine Übliche Differenz von 0,124 rnsek liefert; ein Zähler CS (Pt) für die Zahl bzw. Häufigkeit eines zusätzlichen Antriebs ist ähnlich.

Mit dem Schritt 314 wird ein Signal zur Erfassung der Drehung des Rotors auf der Basis des Erfassungsprinzipes erzeugt, es wird das resultierende Erfassungssignal eingegeben und der Prozeß zum Beurteilungsschritt 315 weitergeführt.

Wenn sich der Rotor nicht dreht, wird ein zusätzlicher Antrieb im Schritt 316 ausgeführt und eine "1" zu der gesamten Korrekturzahl des Zählers CT und zum Inhalt eines Zählers für eine zusätzliche Zahl von Antrieben CS (Pt) hinzugefügt, welche der

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vorliegenden Impulsbreite Pt des Antriebsimpulses während des Schrittes 317 entspricht,und die Impulsbreite des Antriebsim- -pulses for den nächsten Schritt wird um 0,124 msek im Schritt 318 erhBht.

Während der Beurteilung im Schritt 319 und einem Schritt 320 wird verhindert, daß die Impulsbreite des Antriebsimpulses größer wird als die vorbestimmte maximale Impulsbreite.

Im Schritt 321 wird die Gesamtzahl des Zählers CE und der Inhalt des vorbestimmten Zählers W verglichen; wenn sie Obereinstimmen, wird ein Impulsausgang unterbrochen, was die Operation des vorstehend genannten Punktes 3 ist.

Nach Beendigung des Ausgangsimpulses wird der Inhalt des Antriebs-Zählers gelesen und ein Ergebnis der Nessung der Belastung des Räderwerkes durch Ausfuhrung eines anderen Programmes ermittelt.

In einem Schritt 322, während eines Beurteilungsschrittes 323 und eines Schrittes 324 wird eine "1" zum Zählerinhalt "n" jedesmal dann hinzugefügt, wenn der Motor einmal angetrieben wird; wenn die Antriebszahl entsprechend dem auf vorbestimmte Weise gekürzten Zyklus N des Antriebsimpulses wird, wird die Impulsbreite des Antriebsimpulses des nächsten Schrittes um 0,124 msek gekürzt. Durch eine Reihe derartiger Schritte wird die Impulsbreite des Antriebsimpulses bei jedem N-ten Mal des Antriebes um 0,124 msek gekürzt.

Während des Beurteilungsschrittes 325 und einem Verarbeitungsschritt 326 wird verhindert, daß die Impulsbreite Pt des Antriebsimpulses kleiner als die vorbestimmte minimale Impulsbreite P₁MIN wird.

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Die Erläuterung der Arbeitsweise dieser Ausfuhrungsform und deren Aufbau ist beendet. Die Fig. 12 und 13 zeigen Ergebnisse der Nessungen der Belastung eines Räderwerkes bei einer analogen K ristall-Quarzuhr zum Zeitpunkt des Kalenderantriebs durch Verwendung einer analysierenden Einrichtung gemäß der Erfindung. Die zwei Darstellungen nach Fig. 12 und 13 haben die gleiche Länge, jedoch sind ihre Bewegungen unterschiedlich. Die Belastung des Räderwerkes entsprechend der Darstellung nach Fig. 12 ist stabil und die bei der Uhr bzw. Darstellung nach Fig. 13 schwankt. Somit ist das Problem bei einen Kalender und einem Raderwerk vorstellbar.

Aus vorstehender Beschreibung ist ersichtlich, daß eine Einrichtung zur Messung der Belastung eines Räderwerkes gemäß der Erfindung die Messung dieser Räderwerk-Belastung sowie die Messung eines Zustandes der Belastung einer analogen Uhr durch die Impulsbreiten (impulsdauer) der Antriebsimpulse ermöglicht, die dem Motor zugeführt werden. Es ist kein spezieller Wandler erforderlich, und die Messung wird nur durch die Schaltungen ausgeführt. Daher erfordert die erfindungsgemäße Anordnung zur Belastungsmessung geringen Aufwand bzw. niedrige Kosten, und es läßt sich eine lange Lebensdauer bei großer industrieller Anwendung realisieren.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die Messung eines Belastungszustandes des Motors einer analogen Uhr als Größe der Elektrizität bzw. Stromes gemessen wird, die bzw. der den Motor zugeführt wird.

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Claims

Patentansprüche

Anordnung zur Messung der Belastung eines Räderwerks, insbesondere bei analogen Quarz-Ki-istolluhren, mit einer Motor-Antriebsschaltung zum Antrieb eines Schrittmotors, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung (300) vorgesehen ist, die mit einer Einrichtung (305) zur Einstellung der Impulsbreite des Antriebsimpulses und einer Dreherfassungsschaltung (303) verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Einrichtung (303) zur Erfassung einer Drehung des Rotors mit der Motor-Antriebsschaltung (301) verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeige (306) fUr die Impulsbreite der Antriebsimpulse vorgesehen ist.

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4. Anordnung nach wenigstens einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (301) logische Einrichtungen (4a, 4b, 5a, 5b) aufweist, die eit ErfassungswiderstSnden (6a, 6b) verbunden sind und dafi weitere logische Einrichtungen (Ta, 7b) zu· Schalten der Erfessungswiderstunde vorgesehen sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Einrichtungen N- oder P-Feldeffekttransistoren sind.
6. Anordnung nach wenigstens einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt zur Spannungserfassung vorgesehen ist (Fig. 9).
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zur Spannungserfassung Konparatoren (83,84) aufweist, die Ober ein ODER-Glied (88) eit eine« Eingang eins UND-Glieds (89) verbunden sind, dessen anderer Eingang an eine logische Einrichtung (87) geschaltet ist, und daß das UND-Glied (89) ein Erfassungs-Ausgangssignal (210) liefert.

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