DE69315803T2 - Selbstanlaufender Schwinger - Google Patents

Selbstanlaufender Schwinger

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstanlaufenden Schwinger und insbesondere einen selbstanlaufenden Schwinger, der in der Lage ist, als Antriebsvorrichtung in schwingenden Spielzeugen und Verzierungen wie Innenausstattungen verwendet zu werden, ebenso wie ein bewegtes Display in einem Schaufenster zur Werbung, als Antriebsvorrichtung für einen schwingenden Teil eines Aushängeschildes und weiterhin als eine Antriebsvorrichtung für eine schwingende Skulptur zum Außeneinsatz.
  • BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
  • Bisher ist eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung bekannt, bei welcher in dem Moment, in dem ein Permanentmagnet, der an einem Ende eines Pendels befestigt ist, und ein fester Elektromagnet, der dem Permanentmagneten gegenüberliegt, an einem schmalen Spalt einander gegenüberstehen, zweimal bei jeder Umkehr der Pendeschwingung die Pendeschwingung bei jeder Hälfte der Umkehr durch elektromagnetische Kräfte angeregt wird, welche auf den Permanentmagneten des Pendels und des festen Elektromagneten ausgeübt werden, der durch das Anlegen elektrischer Energie mit elektrischen Kontakten oder durch kontaktlose Anschaltung unter Verwendung eines Halbleiters erregt wird und erfaßte Signale verwendet, welche von der Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Position und der Bewegung des Permanentmagneten bereitgestellt werden.
  • Eine solche konventionelle Vorrichtung wird als Antriebsvorrichtung für POP (point of purchase)-Werbung verwendet, setzt aber voraus, daß die Schwingbewegung des Pendels im Inneren eines Raumes leicht manuell in Gang gesetzt werden kann. Da eine solche konventionelle Vorrichtung keine Selbstanlauf-Funktion aufweist, ist es unmöglich, sie an einer Stelle zu verwenden, wo sie schwer zu erreichen ist, z.B. im Fall des Schwingens eines Teiles eines Aushängeschildes. Angesichts solcher Nachteile wurde eine selbstanlaufende, kontaktlose, elektromagnetische Antriebsvorrichtung vorgeschlagen, wie in dem U.S.-Patent Nr. 3,474,314 offenbart. Diese Vorrichtung wird jetzt anhand von Figur 1 beschrieben. Eine Antriebsspule 4 und eine Erfassungsspule 5 sind um einen Eisenkern 6 eines Elektromagneten 6a gewickelt und ein elektrischer Strom von einer Wechselspannungsquelle 2 wird zwischen der Anode und der Kathode eines Thyristors SCR 3 über die Antriebsspule 4 angelegt. Die Erfassungsspule 5 ist zwischen dem Gate und der Kathode des SCR 3 angeschlossen und in dem Moment, in dem die Position eines an dem unteren Ende eines Pendels befestigten Permanentmagneten 7 sich aus der Position (einem neutralen Punkt der Schwingbewegung) genau oberhalb des Elektromagneten 6a verschiebt, wird die Pendeschwingung durch die Erfassungsspule 5 unter Ausnutzung einer Spannungserzeugung darin erfaßt, woraufhin der SCR 3 leitend gemacht wird und somit bewirkt, daß ein Halbwelen- Gleichricht-Strom durch die Antriebsspule 4 fließt und eine abstoßende elektromagnetische Kraft wird auf den Permanentmagneten 7 ausgeübt, damit das mit 8 bezeichnete Pendel schwingt.
  • Für die oben erwähnte, konventionelle Technik ist kennzeichnend, daß eine Anlauf- Steuerungsschaltung als Reihen-Paraliel-Schaltung mit einer Diode 1 mit einer Durchlaßrichtung, welche derjenigen des SCR 3 entgegengesetzt ist, einem Widerstand r1, einem Kondensator cl und einem parallel zu dem Kondensator c1 angeschlossenen Widerstand r2 zwischen der Anode und der Kathode des SCR 3 angeschlossen ist. Gemäß dieser Anordnung fließt nach Anlegen einer Wechselspannung an die Schaltung durch Betätigen eines Schalters 9 ein elektrischer Strom in der obigen Anlauf-Steuerungsschaltung und ein sekundär induzierter Strom wird in die Erfassungsspule 5 eingespeist, auch wenn die Spannungserzeugung in der gleichen Spule nicht ausgeführt werden kann, solange das Pendel 8 noch in einem stationären Zustand ist, um den SCR 3 EIN-zuschalten, um einem elektrischen Strom zu ermöglichen, in der Antriebsspule 4 zu fließen und den an dem Ende des Pendels angebrachten Permanentmagneten 7 in einem abstoßenden Zustand zu betreiben. Auf diese Weise wird die Schwingbewegung des Pendels in Gang gesetzt.
  • Das folgende Problem ergibt sich jedoch bei der obigen, konventionellen Vorrichtung. In dem Fall, in welchem Design-Platten 11 an dem Pendel 8 befestigt und von diesem als Teil eines Aushängeschildes bewegt werden, und wenn die Platten beaufschlagt und vorübergehend von Wind angehalten werden, oder wenn ein Kind die Bewegung einer in dem Schaufenster ausgestellten Puppe angehalten hat, welche durch das Pendel 8 bewegt wird, bleibt das Pendel 8 manchmal, nachdem der Wind abgeflaut ist oder nachdem die Haltekraft fortfällt, infolge einer fehlenden Spannungserzeugung in der Erfassungsspule 5 stehen.
  • Figur 2 stellt eine bekannte freilaufende Oszillationsschaltung dar, welche bisher verwendet wurde, um die Beleuchtung unter Verwendung einer Glühlampe 10 blinken zu lassen. In dieser Schaltung sind ein Basis-Emitter-Widerstand R3 und der Kollektor eines NPN-Transistors TrN an die Basis eines PNP-Transistors TrP angeschlossen. Die an Plus und Minus einer Spannungsquelle angeschlossenen Widerstände R1 und R2 sind an die Basis des NPN-Transistors TrN angeschlossen und die Basis des Transistors TrN ist durch einen Kondensator C11 zum Einstellen einer Zeitkonstanten an den Kolektor des Transistors TrP angeschlossen. Weiterhin sind die Emitter beider Transistoren TrP und TrN entsprechend an Plus und Minus einer Gleichspannungsquelle angeschlossen und die Glühlampe 10 ist zwischen dem Kollektor des PNP-Transistors TrP und dem Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen.
  • Die DE-1 166 101 beschreibt einen selbstanlaufenden Schwinger für einen Überwachungsmechanismus, wobei der Schwinger durch eine Oszillationsschaltung mit zwei bipolaren Transistoren gesteuert wird, wobei die Basis jedes Transistors an den Kolektor des anderen Transistors angeschlossen ist. Zusätzlich beschreibt dieses Dokument alle Merkmale des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
  • Die EP-A-0 208 986 beschreibt eine Solarenergie-betriebene Vorrichtung, wie eine Uhr, wobei eine Solarzelle einen Kondensator auflädt Eine Schwellwertschaltung liefert die Spannung von dem Kondensator zu mehreren Schaltungen, wie einem Zierpendel in einem Uhrenmechanismus, nur dann, wenn die Spannung über dem Kondensator einen vorbestimmten Pegel erreicht hat.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist erwünscht, dem Pendel 8, welches durch eine relative elektromagnetische Kraft des Permanentmagneten und einen Elektromagneten oder die Antriebsspule 4 angetrieben wird, zu erlauben, nach Fortfall einer Haltekraft des Pendels ohne Beschränkung der zeitlichen Bereitstellung elektrischer Energie selbst automatisch anzulaufen.
  • Es ist weiterhin erwünscht, eine Schaltung anzugeben, welche eine Solar-Battene verwendet, nämlich Lichtenergie, um ein automatisches Anlaufen der Schwingbewegung zu erlauben, um dadurch die Herstellung eines wartungsfreien, schwingenden Zierelements als Innenausstattung oder Werbung zu ermöglichen.
  • Es ist weiterhin erwünscht, eine Spannungsversorgungsschaltung in einer Antriebsvorrichtung zum Selbstanlauf anzugeben, wobei die Schaltung auch dann keine Fehlfunktion zeigt, wenn sie als eine Mehrzweck-Gleichspannungsquelle zusammen mit einer bestimmten elektronischen Schaltung verwendet wird, welche an der Spannungsversorgungsseite ein Rauschsignal abgibt, und wobei die Schaltung die erfindungsgemäße Vorrichtung daran hindert, ein Rauschsignal abzugeben.
  • Es ist zusätzlich erwünscht, eine energiesparende Pendel-Antriebsvorrichtung mit hoher Effizienz anzugeben, bei welcher ein elektrischer Strom, welcher in einer Schaltung während einer Schwingbewegung erzeugt wird und das Pendel dämpfend beeinflußt, von einer Diode blockiert wird.
  • Somit ist erfindungsgemäß eine schwingende Vorrichtung vorgesehen, wie in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in der Lage, eine Aufwands-Verringerung, eine hohe Lebensdauer, eine Energieeinsparung und hohe Zuverlässigkeit zu verwirklichen; weiterhin wird ohne Verwendung der konventionellen Erfassungsspule eine feine Antriebsspule mit einer großen Anzahl von Windungen verwendet, welche jedes Mal erregt wird, wenn ein konventioneller Permanentmagnet den Antriebsspulen gegenüberliegt, und die Wicklung einer solchen Antriebsspu(e kann dicker und mit einer größeren Anzahl von Windungen ausgeführt werden, um die Aufwands-Verringerung zu verwirklichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Figur 1 ist ein Schaltbild mit einer perspektivischen Ansicht eines Pendels im Stand der Technik;
  • Figur 2 ist ein Schaltbild eines weiteren Standes der Technik;
  • Figur 3 ist ein Schaltbild mit einer perspektivischen Ansicht eines Pendels gemäß einer ersten Vorrichtung, welche zur Unterstützung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung beschrieben wird;
  • Figur 4(A) ist ein Graph, welcher die Änderungen in der Basisspannung eines in Figur 3 in der ersten Vorrichtung dargestellten Transistors TrN in Beziehung zu der Zeit zeigt, und
  • Figur 4(B) ist ein Graph, welcher die Änderungen der in einer Antriebsspule durch die Schwingbewegung eines in Figur 3 dargestellten Permanentmagneten Inder ersten Vorrichtung induzierten Spannung ebenfalls im Bezug zur Zeit zeigt;
  • Figur 5 ist ein Graph, welcher die Änderungen der Basisspannung des Transistor TrN in Figur 3 in bezug auf die Zeit und in einem von dem in Figur 4 abweichenden Pendel-Schwingungszyklus zeigt;
  • Figur 6 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Vorrichtung, welche zum Unterstützen des Verständnisses der vorliegenden Erfindung beschrieben ist;
  • Figur 7 ist ein Schaltbild mit einem zugehörigen Bezugsdiagramm eines Permanentmagneten und einer Antriebsspule, welche beide in den Figuren 9 und 10 in der zweiten Vorrichtung dargestellt sind;
  • Figur 8 ist eine vertikale, geschnittene Seitenansicht der zweiten Vorrichtung;
  • Figur 9 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht der zweiten Vorrichtung;
  • Figur 10 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Figur 11 ist ein Schaltbild mit einem zugehörigen Bezugsdiagramm eines Permanentmagneten und einer Antriebsspule, welche beide in der ersten Ausführungsform verwendet werden;
  • Figur 12 ist ein Schaltbild mit einer perspektivischen Ansicht eines Pendels gemäß der zweiten Ausführungsform;
  • Figur 13 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Figur 14 ist eine Vorderansicht der dritten Ausführungsform;
  • Figur 15 ist eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Figur 16 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht der vierten Ausführungsform;
  • Figur 17 ist eine Vorderansicht einer fünften Ausführungsform;
  • Figur 18 ist eine teilweise geschnittene, teilweise vergrößerte Vorderansicht der fünften Ausführungsform;
  • Figur 19 ist eine teilweise geschnittene, teilweise vergrößerte Vorderansicht einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Figur 20 ist eine perspektivische Ansicht einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Figur 21 ist eine teilweise vergrößerte Querschnitts-Draufsicht der siebten Ausführungsform;
  • Figur 22 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht einer achten Ausführungsform;
  • Figur 23 ist eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • Figur 24 ist eine vertikale, geschnittene Seitenansicht einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung wird für eine Antriebsvorrichtung für ein Aushängeschild mit schwingenden Design-Platten als Teil des Aushängeschildes gemäß einer ersten Vorrichtung gegeben, welche, während sie nicht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, beschrieben ist, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Wie in Figur 3 gezeigt, ist eine in einem Aushängeschild befestigte Antriebsspule 4 in einer schwer zu wartenden, hohen Position eines Aushängeschildes installiert, und ein der oberen Oberfläche der Antriebsspule an einem schmalen Spalt gegenüberliegender Permanentmagnet 7 ist an dem unteren Ende eines Pendels 8 angebracht, welches an einem Mittelteil einer horizontalen Pendeachse 8a befestigt ist und der Schwerkraft unterliegt, wobei beide Enden der horizontalen Pendelachse 8a aus Lager-Öffnungen hervorstehen, die in der rechten und linken Seitenfläche des Aushängeschildes ausgebildet sind.
  • Design-Platten 11, auf die ein Gesicht gezeichnet ist, sind an beiden Enden der horizontalen Pendeachse 8a befestigt und somit weisen die rechten und linken Seiten des Aushängeschildes jeweils einen Teil auf, in welchem das Gesicht mit der Schwingbewegung des Pendels 8 schwingt.
  • Andererseits ist eine Schaltungs-Komponentengruppe 26 mit einer gedruckten Schaltkreisplatte in dem Aushängeschild aufgenommen und die Antriebsspule 4 ist als Last an diese Oszillationsschaltung angeschlossen. Als Spannungsquelle für diese Schaltung ist eine Gleichspannungsquelle 1 2 mit 3 Volt mit zwei Trockenzellen in einer Position vorgesehen, wo die Wartungsarbeit des Batterieaustausches leicht ist. Die Gleichspannungsquelle 12 ist durch einen Leitungsdraht 23 an einen Einschalter 9 angeschlossen.
  • Wenn der elektrische Strom von der Gleichspannungsquelle 12 durch Betätigen des Schalters 9 in die Schaltung fließt, wird ein magnetischer Pol der gleichen Polarität wie derjenige des gegenüber der oberen Oberfläche der Antriebsspule 4 liegenden Permanentmagneten 7 durch den fortgesetzten Betrieb der Schaltung erzeugt und bewirkt, daß der Permanentmagnet 7 abstoßend beschleunigt wird, wodurch die Schwingbewegung des Pendels 8 zusammen mit den Design-Platten 11 anlaufen kann.
  • Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung wird unten beschrieben.
  • Wenn die Antriebsspule 4 und der Permanentmagnet 7 sich an einem schmalen Spalt gegenüberliegen und der Permanentmagnet 7 an dem unteren Ende der Schwingseite (dem unteren Ende des Pendels) liegt, mit anderen Worten, wenn die Antriebsspule nahe dem neutralen Punkt der Schwingbewegung des Permanentmagneten liegt, dessen Bewegungsrichtung durch das Pendel beschränkt wird, wenn die Versorgungsspannung von der Gleichspannungsquelle 12 an die halb-freilaufende Oszillationsschaltung mit zwei Transistoren durch Betätigen des Schalters 9 angelegt wird, fließt ein von einem durch einen Widerstand R1 fließenden, geringen Basisstrom verstärkter Kollektorstrom durch einen NPN-Transistor TrN und ein PNP-Transistor TrP, dessen Basis an den Kollektor des Transistors TrN angeschlossen ist, wird ebenfalls EIN-geschaltet und erlaubt dem Kollektorstrom, darin zu fließen. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Teil des Kollektorstromes in dem Transistor TrP durch einen Widerstand R8 als ein Ladestrom für einen Kondensator C11, welcher zum Einstellen einer Zeitkonstanten vorgesehen ist. Da dieser Ladestrom als ein Basisstrom in dem Transistor TrN fließt, sind beide Transistoren durch eine positive Rückkopplung sofort EIN-geschaltet.
  • Mit dem Ladestrom für den Kodensator Cli beginnt die Klemmenspannung dieses Kondensators schnell zu steigen und mit der Verringerung des Ladestromes nimmt die an den Widerständen R8 und R2 eingeprägte Spannung ab. Beide Transistoren bleiben für einen kurzen Zeitabschnitt EIN-geschaltet, bis die Spannung an den Anschlüssen des Widerstandes R2, nämlich die Basisspannung des Transistors TrN, auf einen Pegel von 0,55 Volt oder weniger abfällt und einem Strom erlaubt, durch die Antriebsspule 4 zu fließen. Nach dieser kurzen Zeit (z.B. 0,6 sec. o.ä., obwohl der eingestellte Wert abhängig von Größe und Gewicht des Pendels variiert), schalten beide Transistoren AUS.
  • Dies ist der Fall, da der Basisstrom bei einer Transistor-TrN-Basisspannung von 0,55 Volt oder weniger abnimmt oder fast verschwindet, so daß der Transistor TrN AUS-schaltet und der Transistor TrP ebenfalls AUS-schaltet, da dort keine Basisstromversorgung zur sofortigen positiven Rückkopplung vorhanden ist.
  • Als nächstes fließt die elektrische Ladung in dem Kondensator C11 durch die Antriebsspule 4 und wird durch den Widerstand R1 mit einem hohen Widerstandswert von der Spannungsquelle 1 2 entladen, so daß die Klemmenspannung des Kondensators C11 allmählich abfällt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Basisspannung des Transistors TrN, als eine umgekehrte Basisspannung angelegt zu werden und danach, bis eine Vorwärts-Basisspannung bis annähernd 0,6 Volt an dem Kondensator C11 anliegt, bleiben die zwei Transistoren AUS. Im Mittel ist eine Basisspannung von 0,56 Volt als Spannung für die Aktivierung eines Transistors erforderlich, in der vorliegenden Erfindung wird sie jedoch als eine Spannung nahe 0,6 Volt ausgedrückt, obwohl eine solche Spannung abhängig von der Umgebungstemperatur variiert.
  • Der Aufbau dieser freilaufenden Oszillationsschaltung ist, wie in Figur 3 dargestellt, und der vorstehende elektrische Betrieb zum Anlaufzeitpunkt ist bekannt. Wenn nur die Antriebsspule 4 vorhanden und der Permanentmagnet 7 nicht vorhanden ist, wiederholt diese Schaltung den vorstehenden Ablauf mit bestimmtem Zyklus und bestimmter Frequenz im elektrischen Betrieb.
  • In der Erfindung, in welcher magnetische Pole der gleichen Polarität angeordnet sind, wird jedoch der Permanentmagnet 7 verwendet, welcher in der Lage ist, eine relative Bewegung, bezogen auf die Antriebsspule 4, auszuführen, so daß, wenn bei einem stationären Zustand des Pendels ein elektrischer Strom für eine kurze Zeit in die Antriebsspule 4 eingespeist wird, ein Magnetfeld mit der gleichen Polarität wie derjenigen des Perrnanentmagneten 7 in der Antriebsspule erzeugt wird, so daß eine abstoßende elektromagnetische Kraft zwischen dem Permanentmagneten 7 und der Antriebsspule 4, die diesem an einem schmalen Spalt gegenüberliegt, erzeugt wird. Mit dieser elektromagnetischen Kraft verschiebt sich die Position des Permanentmagneten an dem unteren Ende des Pendels 8 von dem neutralen Punkt der Schwingbewegung und das Pendel beginnt mit seiner Trägheits-Schwingbewegung, während es unter einer Rückstell-Schwerkraft zurückkehrt. In der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls eine andere als die Schwerkraft als Rückstellkraft der Schwingbewegung verwendbar.
  • Die nachfolgende Wirkungsweise der Schaltung variiert abhängig von dem Bewegungszustand des Permanentmagneten 7. Wenn der Permanentmagnet zu dem neutralen Punkt der Schwingbewegung zurückgekehrt ist, wird eine relative Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebsspule und des Permanentmagneten maximal und eine in der Antriebsspule erzeugte elektromotorische Kraft wird ebenfalls maximal. In diesem Zustand erfolgt ein Übergang zu dem Betrieb als halb-freilaufende Oszillationsschaltung, welche nicht einen bestimmten, konstanten Zyklus liefert. Dieser Punkt wird nachfolgend anhand der Figuren 4 und 5 erläutert.
  • In einer konventionellen Pendel-Antriebsvorrichtung für eine Innenausstattung, wie Uhren, läuft die Schwingbewegung eines Pendels an und eine Antriebsspule wird erregt, um zu bewirken, daß sich die Spule und ein Permanentmagnet während einer Umkehr des Pendels gegenüberstehen, so daß es ausreicht, nur einen sehr kleinen Betrag eines Antriebsspulenstromes zum Ergänzen der Energie, welche während der Hälfte der Umkehr des Pendels verlorengegangen ist, zuzuführen. Andererseits ist es bei der vorliegenden Erfindung erforderlich, daß ein zum Anlaufen der Schwingbewegung des Pendels ausreichender elektrischer Strom in der Antriebsspule 4 durch den vorherigen Betrieb fließt, wenn auch für eine kurze Zeit.
  • Wenn eine solche Zuführung eines relativ großen Stromes für eine kurze Zeit jedes Mal wiederholt wird, wenn der Permanentmagnet zu der Antriebsspule zurückkehrt, wie bei der konventionellen Pendel-Antriebsvorrichtung, wird die Energie zu groß und die Schwingbewegung des Pendels überschreitet die erforderliche Amplitude und führt dazu, daß die Schwingbewegung unnatürlich wird und irgendwo anschlägt. In der vorliegenden Erfindung wird solch ein Nachteil beseitigt durch Vorsehen einer langen, nicht erregten Periode, so daß elektrische Energie mit einer Frequenz von einer pro zwei bis zehn Umkehrungen der Pendel-Schwingbewegung entsprechend der Höhe des durch Lager oder Belastung ausgelösten Verlustes zugeführt wird.
  • Als ein Beispiel zur Erläuterung zeigt der Graph in Figur 4 (A) Änderungen in der Basisspannung des Transistors TrN, welcher Strom mit einer Frequenz von einer pro vier Umkehrungen der Schwingbewegung nach Anlaufen der Pendelbewegung leitet.
  • In der gleichen Figur stellt eine Basisspannungskennlinie, welche als eine durchgezogene Kennlinie in der nicht erregten Periode A von einem Erregungsende-Zeitpunkt 0 bis zu einem Erregungs-Anfangszeitpunkt P dargestellt ist, Änderungen in der Basisspannung während der Periode dar, in welcher der Permanentmagnet 7 die Antriebsspule 4 siebenmal in der Schwingbewegung des Pendels 8 oberhalb passiert.
  • Die gestrichelte Kennlinie in der gleichen Figur stellt die Änderungen in der Basisspannung bei dem Nichtvorhandensein des Pendels und des Permanentmagneten 7 dar und wird als nicht erregte Periode B bezeichnet.
  • In diesem Fall passiert der Permanentmagnet 7 die Antriebsspule 4 oberhalb zweimal während einer Umkehr des Pendels 8, und somit stehen sich der Permanentmagnet 7 und die Antriebsspule 4 während vier Umkehrungen der Schwingbewegung des Pendels achtmal gegenüber. Während der sieben Oppositionen mit Ausnahme der Anfangs-Opposition, in welcher elektrische Energie zugeführt wird, wird kein Strom geleitet und diese Periode ist als nicht erregte Periode A eingestellt, in welcher eine gedämpfte Trägheits-Schwingbewegung des Pendels 8 ausgeführt wird.
  • Wie ebenfalls oben bei der Beschreibung der Wirkungsweise angemerkt, beginnt zum Zeitpunkt des Anlaufs des Pendels, wenn der Permanentmagnet nicht oberhalb der Antriebsspule vorhanden ist, die Spannung bei einer Sperr-Basisspannung von im wesentlichen 0,7 Volt oder ähnlichem der Versorgungsspannung, die in dem negativen Bereich dargestellt ist, in welchem die Spannung eine Sperrspannung für die Basis des Transistors TrN ist, wie durch die gestrichtelte Linie in der Kennlinie dargestellt, infolge der in dem Kondensator C11 zum Einstellen einer Zeitkonstanten geladenen Klemmenspannung; dann wird die Basisspannung allmählich 0 Volt, da der Kondensator C11 allmählich durch den Widerstand R1 entladen wird, wie durch die gestrichelte Kennlinie der Basisspannung gezeigt. Danach steigt durch entgegengesetztes Laden des Kondensators C11 von der Spannungsquelle die Basisspannung des Transistors TrN als Vorwärts-Basisspannung allmählich auf einen Pegel nahe 0,6 Volt an, dargestellt in dem positiven Bereich, woraufhin ein Basisstrom in dem Transistor TrN fließt und die Antriebsspule 4 zum Zeitpunkt Q in der Figur in dem vorstehenden Ablauf erregt werden soll.
  • In der vorliegenden Erfindung hat das Pendel 8 jedoch seine Schwingbewegung bereits begonnen, der Permanentmagnet 7 bewegt sich relativ oberhalb der Antriebsspule 4, eine induzierte elektromotorische Kraft wird in der Antriebsspule induziert und diese Spannung übt einen Einfluß auf die Basisspannung des Transistors TrN durch den Kondensator Cli zum Einstellen einer Zeitkonstanten aus, so daß die Zuführung von Elektrizität nicht stets zu dem vorstehenden Zeitpunkt Q begonnen wird.
  • Die somit in der Antriebsspule durch die Bewegung des Permanentmagneten 7 erzeugte Spannung ist in dem Graphen in Figur 4 (B) gezeigt, in welcher die Durchlaßspannung der Basisspannung positiv dargestellt ist.
  • Wie in dem Graphen (B) gezeigt, wird die induzierte elektromotorische Kraft negativ, unmittelbar, bevor der Permanentmagnet 7 die Position genau oberhalb des Mittelpunktes der Antriebsspule 4 erreicht und sie wird positiv, wenn der Permanentmagnet 7 diese Position verläßt. Wenn sich der Perrnanentmagnet von der Antriebsspule 4 entfernt, nähert sich die induzierte elektromotorische Kraft Null.
  • Eine durch Zusammenfassen der erzeugten Spannung (B) in der Antriebsspule 4 und der Basisspannung in der nicht erregten Periode B, welche durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, erhaltene, induzierte elektrornotorische Kraft entspricht einer Kennlinienänderung in der nicht erregten Periode A bis zu dem Zeitpunkt P, welche durch die durchgezogene Kennlinie in dem Graphen (A) in Figur 4 gezeigt ist.
  • Der Zeitpunkt P in diesem Graphen ist ein Moment, in welchem der Permanentmagnet 7 versucht, die Position genau oberhalb der Antriebsspule 4 zu verlassen. Wenn die induzierte elektromotorische Kraft in der Antriebsspule 4 die Basisspannung des Transistors TrN erhöht, beginnt die Versorgung mit elektrischer Energie früher als der Erregungs-Anfangszeitpunkt Q, welcher in dem Nichtvorhandensein des Permanentmagneten 7 liegt. Somit ist es durch eine kurzzeitige Zuführung elektrischer Energie zu der Antriebsspule 4 möglich, den Permanentmagneten 7 zum wirksamsten Zeitpunkt durch eine abstoßende Kraft anzutreiben und dadurch die Schwingbewegung zu beschleunigen.
  • Wenn die Antriebsspule 4 zum Zeitpunkt Q nach dem Zeitpunkt P erregt wird, soll nur eine schwache elektromagnetische Kraft oder keine Antriebskraft entstehen, nachdem sich der Permanentrnagnet von der Antriebsspule fortbewegt hat.
  • Weiterhin, wie in Figur 5 gezeigt, wird in dem Fall, in welchem sich der Pendel- Zyklus ändert und der Perrnanentmagnet 7 die Position genau oberhalb der Antriebsspule 4 zu dem Zeitpunkt Q einnehmen will, in welchem die Zuführung elektrischer Energie bei Nichtvorhandensein des Permanentmagneten beginnen soll, wenn die Antriebsspule 4 in solch einem Zustand erregt wird, der Permanentmagnet 7 durch eine abstoßende Kraft von der Antriebsspule 4 verzögert, darin resultierend, daß die Bewegung des Pendels abgeschwächt oder angehalten werden kann.
  • In der vorliegenden Erfindung werden jedoch die Position und die Bewegungsrichtung des Permanentrnagneten 7, welcher eine Bewegung relativ zu der Antriebsspule 4 ausführt, unter Verwendung einer in der Antriebsspule durch die Bewegung des Permanentmagneten 7 erzeugten Spannung erfaßt und die Zuführung elektrischer Energie wird während der vorstehenden, ungünstigen Periode gestoppt, in welcher die Schwingbewegung verlangsamt wird, dann wird der Erregungszeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt P&sub1; hinter dem Zeitpunkt Q zum Beschleunigen der Schwingbewegung verzögert.
  • Dies ist der Fall, da, wenn der Permanentmagnet die Position genau oberhalb der Antriebsspule 4 einnehmen will, die erzeugte Spannung in der Antriebsspule derart wirkt, daß sie die Durchlaß-Basisspannung des Transistors TrN verringert und der Zeitpunkt Q, in welchem in dem Fall einer eher freilaufenden Oszillationsschaltung die Basisspannung sich unvermeidlich an 0,6 Volt annähert und die zwei Transistoren EIN-schaltet, wird vermieden, danach kann die Zuführung elektrischer Energie zu der Antriebsspule bis zu dem Zeitpunkt P1 verzögert werden, welcher ein Moment der Ankunft des Permanentmagneten 7 in der Position genau oberhalb der Antriebsspule 4 ist.
  • Somit ist die Vorrichtung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine Pendel-Antriebsvorrichtung, welche eine relative Bewegung der Antriebsspule und des Permanentmagneten einbezieht. Gemäß dieser Vorrichtung zum Selbstanlauf wird die Antriebsspule für eine kurze Zeit unter Verwendung ausreichender elektrischer Energie durch die freilaufende Oszillationsschaltung erregt, dann wird während des Betriebs nach dem Anlaufen des Pendels die Energie (Positionsenergie oder kinetische Energie im Fall der Verwendung einer Feder als Rückstell kraft), welche infolge mehrerer Umkehrungen der Schwingbewegung des Pendels verloren wurde, durch Zufiihrung elektrischer Energie zu der Antriebsspule für eine kurze Zeit durch die halb-freilaufende Oszillationsschaltung ergänzt, wobei der Zyklus und die Frequenz der Pendel-Schwingbewegung entsprechend der Konfrontationszeit des Permanentmagneten und der Antriebsspule variieren, um dadurch dem Pendel zu erlauben, eine kontinuierliche Schwingbewegung auch bei Amplitudenvariationen auszuführen.
  • Als nächstes ist in Verbindung mit der Erfindung, in welcher magnetische Pole der gleichen Polarität angeordnet sind, die folgende Beschreibung für die Wirkungsweise der Vorrichtung vorgesehen, welche eine Einrichtung zum Verwirklichen einer hohen Wirksamkeit beinhaltet, wobei die Einrichtung als Teil der elektronischen Schaltung hinzugefügt ist.
  • Diese Einrichtung verwendet eine in den Schaltbildern in den Figuren 7 und 11 gezeigte Diode D1, auf welche später bei der Erläuterung dieser Vorrichtung Bezug genommen wird. Die Diode D1, die Antriebsspule 4, der Kondensator C11 zum Einstellen einer Zeitkonstanten und der Basis-Emitter-Widerstand R2 des Transistors TrN sind in Reihe geschaltet. Da eine Durchlaßrichtung der Diode D1 in einer Richtung eingestellt ist, in welcher elektrische Energie beim Anlegen einer Durchlaß-Basisspannung des Transistors TrN von 0,5 Volt oder mehr abgegeben wird, wird der durch die Antriebsspule 4 fließende Entladestrorn des Kondensators C11, welcher in den Widerstand R2 fließen soll, durch die vorausgehende Sperr-Basisspannungskomponente des Transistors TrN der in der Antriebsspule durch die Bewegung des Permanentmagneten 7 erzeugten Wechselspannung blockiert.
  • Allgemein unterliegt eine zur Spannungserzeugung erforderliche Längsbewegung magnetischer Kraftlinien eines Permanentmagneten, bezogen auf eine Spule, einer Dämpfung entsprechend der Höhe des Laststromes, welcher durch die Höhe des Widerstandswertes eines Lastwiderstandes in einer Schaltung bestimmt ist, die in Reihe mit der Spule geschaltet ist. Gemäß der Verwendung einer Einrichtung mit einem hohen Wirkungsgrad kann die zwischen der Antriebsspule und dem Permanentmagneten ausgeübte Dämpfung beseitigt werden durch Blockieren eines erzeugten Stromes, welcher den Widerstand R2 durchfließen soll, während einer Transistor-AUS-Periode bis zum Anstieg der Basisspannung des Transistors TrN von der Sperrspannung auf eine Durchlass-Spannung nahe 0,6 Volt. Bis die Basisspannung des Transistors TrN einen Pegel nahe 0,6 Volt erreicht, fließt der in der Antriebsspule erzeugte Strom nicht durch den Widerstand R2 und den Transistor als dessen Basisstrom. Somit ist es möglich, daß ein Antriebsspulenstrom fließt, welcher eine Antriebskraft erzeugt, die ausreichend größer als die resultierende Dämpfung ist, und somit ist es möglich, die Schwingbewegung mit einem höheren Wirkungsgrad zu bewirken.
  • Anders als die in Reihe mit der Erfassungsspule angeschlossene konventionelle Diode zum Schutz vor der SCR-Gate-Sperrspannung ist die fragliche Diode nicht zum Schutz des Transistors vorgesehen. In dem Fall, in welchem die elektromotorische Kraft in der Antriebsspule in einer Beziehung zu dem Permanentmagneten und bei dem Nichtvorhandensein einer Antriebskraft während mehrerer Schwingbewegungen des Pendels, wie in den bevorzugten Ausfühungsformen der vorliegenden Erfindung, mehrfach erzeugt wird, erlaubt die Verhinderung des Flusses eines solchen erzeugten Stromes die Minimierung der Abnahme der Amplitude des Pendels und Einsparen des Antriebsspulen-Strorn es, welcher die Abnahme der Amplitude kompensiert.
  • Eine zweite Vorrichtung, welche nicht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, und welche als Spielzeug oder Tanzpuppe für Werbung ausgeführt ist, wird unten beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu fördern.
  • Diese Vorrichtung betrifft ein energiesparendes Spielzeug, welches eine bemerkenswert verlängerte Lebensdauer von UM-4-Trockenzellen ermöglicht, welche in einer Basis 13 aufgenommen sind, und welches ebenfalls für POP-Werbung oder als Prämie verwendbar ist.
  • Bei diesem Spielzeug wird z.B. eine Aluminiumdose 22 für Dosenbier als Körper und Kopf des Spielzeugs verwendet. Ein Permanentmagnet 7, welcher magnetische Kraftlinien abwärts abgibt, und eine Joch-Eisenplatte 7a sind in der Mitte der oberen Oberfläche des Puppen-Kopfabschnittes befestigt, während ein ringförmiges Gewicht 14 und ein zylindrischer Rahmen 15 mit einem Flansch-Abschnitt an seinem unteren Ende an der Umfangs-Oberfläche des unteren Teiles des Puppenkörpers befestigt sind. Weiterhin erstreckt sich ein Kragarm 15b von einer Seite des oberen Abschnittes des zylinderischen Rahmens 15 zu dem Mittelpunkt des Körpers hin und eine Drehachse 16 ist abwärts an dem unteren Abschnitt des Kragarms 15b befestigt.
  • Andererseits erhebt sich ein senkrechter Druckguß-Aluminiumrahmen 17 mit zwei Beinen auf der Basis 13 und an dessen oberen Ende ist eine Antriebsspule 4 durch einen schmalen Spalt dem am Kopf der Puppe angebrachten Permanentmagneten 7 gegenüber liegend vorgesehen. Weiterhin ist ein aus gehärtetem Stahl hergestelltes Drehlager 18 an dem senkrechten Rahmen 17 in einer Position nahe dem Mittelpunkt des Puppenkörpers befestigt und eine scharfe Spitze der Drehachse 16 an der Puppenseite ist in das Drehlager eingesetzt.
  • Ein Designmerkmal dieser Puppe liegt in einer Brille 1 9 mit Augen, Nase und Mund, wobei die Brille unter Verwendung elastischer Kräfte eines elastischen Bandes 119 an der Aluminiumdose 22 angebracht ist. Ein weiteres Merkmal liegt in einem Band 21 mit einer Frackschleife und Händen, welche ein Design-Mittel bilden, um eine Grenze zwischen dem Kopf und dem Körper zu schaffen. Das Band 21 ist gebildet aus einem gesteppten Band oder einem Klebeband mit Aufdrucken, so daß es leicht um die Aluminiumdose gewickelt werden kann.
  • Die elektrischen Verbindungen dieser Ausführungsform werden jetzt beschrieben. Zwei Leitungsdrähte 123 erstrecken sich von der Antriebsspule 4 abwärts entlang des senkrechten Rahmens 17 und werden entlang eines Beines in die Basis 13 geführt. Die Leitungsdrähte 123 und Beinabschnitte des senkrechten Rahmens 17 werden mit einer Kunststoff- Beinabdeckung 20 bedeckt.
  • Die so in die Basis 13 eingeführten Leitungsdrähte 123 der Antriebsspule 4 werden angeschlossen, wie in dem Schaltbild in Figur 7 gezeigt.
  • Eine in dieser Vorrichtung verwendete halb-freilaufende Oszillationsschaltung ist gekennzeichnet, in dem ein Widerstand R4 zwischen dem Kollektor eines NPN Transistors TrN und der Basis eines PNP-Transistors TrP eingefügt ist, um einen ungewollten Basisstrom, der zusätzlich zu dem erforderlichen in den Trans istor TrP fließt, zu beschränken, und daß ein CdS-Fotoleiter 24 zwischen der Basis des NPN- Transistors TrN und der positiven Seite der Trockenzellen 112 in Reihe mit einem Widerstand R11 angeschlossen ist.
  • In dieser Vorrichtung wird kein Schalter verwendet, so daß zum Anhalten der Bewegung der Puppe ein schwarzes Band oder eine Licht-Abschirmplatte auf den Cds-Fotoleiter 24 angebracht werden muß, welcher an der Vorderseite der Basis 13 angebracht ist. Solange das Innere des Raumes, in welchem die Puppe plaziert ist, hell ist und der CdS-Fotoleiter 24 nicht gegen Licht abgeschirmt wird, zeigt die Puppe fortgesetzt eine Tanzbewegung als Innenausstattung.
  • Da die Betriebsdauer dieser Innenausstattung für ein Spielzeug untypisch lang ist, wurden Maßnahmen zum Minimieren des Energieverbrauchs der darin enthaltenen zwei UM-4-Trockenzellen 112 und zum Verwirklichen einer lebhaften Bewegung ergriffen. Als eine Maßnahme ist eine Germaniumdiode D1 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors TrN in Reihe mit einem Widerstand R 12 angeschlossen. Durch diese Diode D1 wird der durch die Bewegung des Permanentmagneten 7 erzeugte elektrische Strom daran gehindert, in die Antriebsspule 4 zu fließen, während der Antriebsstrom nicht in die Antriebsspule 4 fließt, um eine Dämpfungskraft für die auf den Permanentmagneten 7 ausgeübte Krafterzeugung zu beseitigen (obwohl ein kleiner, erzeugter Strom den Widerstand R12 und die Diode D1 durchfließt, wenn die Basisspannung des Transistors TrN 0,6 Volt erreicht, ist er für die Dämpfungskraft vernachlässigbar klein), um dadurch das Maß der Verringerung der Amplitude der Puppen-Schwingbewegung klein zu halten, den Antriebsspulen-Strom und zusätzliche Energie zu verringern und die Lebensdauer der Trockenzellen zu verlängern.
  • Eine weitere, zum Minimieren des Energieverbrauchs und Verwirklichen eines lebhaften Betriebs ergriffene Maßnahme ist das automatische Anhalten der freilaufenden Oszillation der Schaltung, wenn das Innere des Raumes nachts dunkel wird, so daß die Trockenzellen im wesentlichen nicht benutzt werden. Diese Wirkungsweise wird unten beschrieben.
  • Es wird eine weitere Gegenmaßnahme zum Verringern des verbrauchten Stromes beschrieben. Wenn das Innere des Raumes hell wird, wird der Widerstandswert des Fotoleiters 24, welcher 1500 kΩ oder ähnliches im dur klen Zustand betrug, bei einer Beleuchtung 1 Lux etwa 40kΩ, und wenn die Versorgungsspannung von 3V unter Verwendung des Gesamtwiderstandswertes von 200kΩ aus dem 40kΩ und den 160kΩ des Widerstandes R11 ebenso wie des Widerstandswertes des Widerstandes R12 geteilt wird, wird die Spannung des Widerstandes R12 plus einer Durchlaßspannung von 0,1 V der Diode D1 als eine Basis-Emitter-Spannung des Transistors TrN angelegt. Wenn diese Spannung einen Pegel nahe 0,6 V erreicht, beginnt eine intermittierende Versorgung der Antriebsspule 4 mit elektrischer Energie in der vorstehenden Weise.
  • Daher wird durch eine zwischen dem Permanentmagneten 7, der an dem Puppenkopf angebracht ist, und der erregten Antriebsspule 4 ausgeübte elektromagnetische Kraft die Puppe kontinuierlich wie tanzend in jede Richtung neigbar schwingen, mit der Mitte des Körpers oder einer nahegelegenen Position als Mittelpunkt der Rotation, d.h., wie Tanzen während der Drehung in verschiedene Richtungen, während die Spitze der Drehachse 16 von dem an dem senkrechten Rahmen 17 befestigten Drehlager 18 drehbar getragen wird. Die durch Pfeile oder strichpunktierte Linien mit zwei Punkten in der Zeichnung gezeigten Bewegungen stellen einen Teil des Schwingzustands der Puppe dar und tatsächlich führt die Puppe komplizierte Bewegungen als Kombinationen davon aus.
  • Das Bezugszeichen 7a in der Zeichnung bezeichnet eine Joch-Eisenplatte mit dem an ihrer Unterseite zentral befestigten Permanentmagneten 7. Die Joch-Eisenplatte 7a ist so angeordnet, daß ihre gesamte Unterseite als S-Pol wirkt, um die zwischen ihr und der Antriebsspule 4 ausgeübte elektromagnetische Antriebskraft zu erhöhen.
  • Die folgende Beschreibung wird jetzt für eine Puppe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren 10 und 11 gegeben. Bei dieser Puppe, wie in diesen Figuren gezeigt, ist eine Solar-Battene 25 mit einer niedrigen Beleuchtung zum Innen-Einsatz auf der oberen Oberfläche einer quadratischen College-Kappe einer Studenten-Puppe angeordnet. Eine an eine Schaltungskomponentengruppe 126 mit einer in dem Puppen körper aufgenommenen, gedruckten Schaltkreisplatte angeschlossene Antriebsspule 4 ist an dem mittleren Teil der Unterseite der Solarbattene 25 befestigt und ein an dem oberen Ende eines senkrechten Rahmens 117, der sich senkrecht aufwärts über etwas längere Beine zur Stabilisierung erstreckt, befestigter Permanentmagnet 7 liegt, Unterseite der Antriebsspule 4 an einen schmalen Spalt gegenüber. Wie bei der oben beschriebenen zweiten Vorrichtung werden der gesamte Körper und der obere Teil der Puppe von dem vertikalen Rahmen 11 7 in der Mitte des Inneren des Körpers getragen, damit sie frei neigbar und horizontal drehbar sind.
  • Figur 11 ist ein Schaltbild einer in dieser Ausführungsform verwendeten, halbfreilaufenden Oszillationsschaltung. Zum Sparen unnötigen Stromes ist ein Widerstand R4 zwischen dem Kollektor eines NPN-Transistors TrN und der Basis eines PNP-Transistors TrP eingefügt und zur Versorgung mit elektrischer Energie sind ein 470µF-Elektrolytkondensator C12 zur Energieversorgung und die Solarbattene 25 parallel geschaltet. Im Inneren der Solarbattene 25 sind mehrere Zellen in Reihenschaltung angeordnet und eine Spannung von 3V und ein Ausgangsstrom von 25µA werden durch eine Entladungslampen-Beleuchtung mit 200 Lux oder eine Glühlampen-Beleuchtung mit 40 Lux erhalten. Der Leistungskondensator C12 wird mit einem elektrischen Strom von 25µA im Mittel während einer im wesentlichen nicht erregten Periode von etwa 12 Sekunden geladen und ein elektrischer Strom von etwa 2 mA fließt in der Antriebsspule 4 mit einer Impulsbreite von etwa 0,15 Sekunden, welche etwa einem Achtzigstel der Ladeperiode entspricht, um eine elektromagnetische Antriebs kraft zwischen der Antriebsspule und dem Permanentmagneten 7 zu erzeugen.
  • Die Wirkungsweise der halb-freilaufenden Oszillationsschaltung ist, wie vorher beschrieben und wird hier nicht erläutert, aber ein kennzeichnendes Merkmal dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Antriebsspule 4 auf der Seite der schwingenden Puppe vorgesehen ist, während sich der Permanentmagnet 7 an der stationären Seite an der Spitze des senkrechten Rahmens 117 befindet. Diese Anordnung erlaubt einen Verzicht einer Puppen-Montage und da die Solarbattene 25 und die Schaltungskomponentengruppe 126 mit der gedruckten Schaltkreisplatte an der Schwingseite angeordnet sind, ist es einfach, eine Verdrahtung des Inneren der Puppe zu bewirken. Da weiterhin ein länglicher und kraftvoller Alnico-Magnet als Permanentmagnet 7 verwendbar ist, kann eine ausreichende elektromagnetische Antriebskraft auch durch eine kurzzeitige Erregung der Antriebsspule 4 erhalten werden. Weiterhin ist zum Verhindern des Energieverlustes, der durch Energieerzeugung in der Schaltung während der Nichterregungsperiode für die Antriebsspule 4 ausgelöst wird, eine Diode D1 zwischen der Antriebsspule 4 und dem Emitter des NPN-Transistors TrN eingefügt, wie in Figur 11 gezeigt. Obwohl die Positon dieser Diode D1 von derjenigen in der in Verbindung mit Figur 7 beschriebenen zweiten Vorrichtung abweicht, ergibt sich nur eine geringe Differenz im Punkt der Arbeitsspannung und gemäß der Anordnung dieser Ausführungsform (die gleiche Lageranordnung wie bei der zweiten Ausführungsform) wie bei der oben beschriebenen zweiten Vorrichtung, durchfließt ein in der Antriebsspule 4 erzeugter elektrischer Strom, welcher durch eine relative Bewegung des Permanentrnagneten 7 erzeugt wird, den Widerstand R2 und die Antriebsspule ist während der nichterregten Periode blockiert, um die resultierende Dämpfungskraft zu beseitigen und dadurch den Verlust mechanischer Energie des Lagerteiles, welches die Schwingbewegung der Puppe trägt, zu verhindern. Zusammen mit dieser Konstruktion ist es möglich, die Verringerung der Amplitude der Puppen-Schwingbewegung während der nichterregten Periode der Antriebsspule zu verringern und eine kontinuierliche Schwingbewegung der Puppe nur mit der Innenbeleuchtung zu erzeugen.
  • Wenn die Umgebung der Vorrichtung heller wird, wird die in der Solarbattene erzeugte Energie groß und die Ladung des Elektrolytkondensators C12 zur Energieversorgung wird fortgesetzt. Wenn die aufgeladene Spannung einen großen Betrag annimmt, beginnt die Puppe zu schwingen. Diese Wirkungsweise wurde bereits in Verbindung mit der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt ebenfalls die Verbindung einer Einkristall-Silikon- Solarbattene zur Außenverwendung. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als wartungsfreie Schautafel-Schwingvorrichtung verwendet werden, welche sich nach direkter Sonnenlicht-Bestrahlung lebhaft und auffallend bewegt. Die Beschreibung wird jetzt auf die Wirkungsweise der Solarbatterie-Verwendungsschaltung gerichtet. Die Anordnung dieser Schaltung ist die gleiche wie diejenige des Basisteiles der oben beschriebenen zweiten Vorrichtung mit Ausnahme ihres Stromversorgungsteiles, mit einer Differenz, die eher in Widerstandswerten der Widerstände und Kapazitätswerte erkennbar ist. Da die in dieser Schaltung benutzte Energiequelle die miteinander parallel geschaltete Solarbattene und den Elektrolytkondensator C12 umfaßt, treten Änderungen in der Versorgungsspannung auf, die von derjenigen beim Betrieb abweicht, bei weichem magnetische Pole der gleichen Polarität angeordnet sind und solche mit unterschiedlicher Polarität angeordnet sind, und somit ergibt sich eine Abweichung im Punkt der elektrischen Wirkungsweise während des Antriebs des Pendels, wobei der Unterschied unten anhand der Figuren 10 und 11 erläutert wird.
  • Da die Umgebung der Vorrichtung allmählich hell wird, wird eine Spannung in der Solarbattene induziert und ein kleiner Ladestrorn fließt in den Leistungskondensator C12, welcher direkt an die positiven und negativen Anschlüsse der Solarbatterie angeschlossen ist, darin resultierend, daß langsam eine Spannung an dem Kondensator C12 als eine Versorgungsspannung in der halb-freilaufenden Oszillationsschaltung auftritt, wie die Gleichspannungsquelle in der vorstehenden Haupt- Erfindung. Zu diesem Zeitpunkt bleiben die zwei Transistoren noch AUS, so daß der Ladestrom in einen Zeitkonstanten-Einstellkondensator C11 zu fließen beginnt und die Spannung des Kondensators C11 allmählich ansteigt. Dann steigt ebenfalls die Basisspannung des NPN-Transistors TrN in Figur 11 auf einen Pegel nahe 0,6 V an und es fließt ein Basisstrorn darin, so daß die zwei Transistoren durch die oben beschriebene Verstärkung und die positive Rückkopplung EIN-geschaltet werden.
  • Abweichend von der DC-Spannungsquelle 12, die in der obigen Beschreibung der Wirkungsweise berücksichtigt wurde, liefert die Solarbattene jedoch einen kleinen Strom in der Einheit µA, so daß, wenn die Antriebsspule 4 für eine kurze Zeit nach EIN-schalten der zwei Transistoren erregt wird, die in dem Leistungskondensator C12 gespeicherte elektrische Ladung abgebaut wird und somit die Spannung des Kondensators C12 verringert. Der Spannungsabfall beträgt jedoch etwa 20% und es bleiben 80% der Spannung erhalten, obwohl dies abhängig von der Kapazität des Leistungskondensators C12 oder dem Widerstandswert der Antriebsspule abweicht. Der Kondensator C12 wird mit dem kleinen Strom von der Solarbattene während einer nichterregten Periode basierend auf dem gleichen Ablauf wie oben bei der Wirkungsweise der Haupt-Erfindung erläutert, geladen, um den Spannungsabfall auszugleichen und dies wird wiederholt. Eine Durchschnittsspannung des Kondensators C12 nimmt zu, wenn die Umgebung heller wird, so daß der Entladestrom zu der Antriebsspule 4 ebenfalls zunimmt. Wenn die Helligkeit eine vorbestimmte Beleuchtung erreicht, wirkt die auf den Perrnanentmagneten 7 ausgeübte elektromagnetische Kraft als eine relative abstoßende Kraft, bezogen auf die Antriebsspule 4, die zum Anlaufen des Pendels erforderlich ist und bewirkt so ein Selbstanlaufen des Pendels.
  • Dies ist der Fall, da der Betrag des an die Solarbatterle abgegebenen elektrischen Stromes gering ist und damit eine kurzzeitige Erregung der Antriebsspule vor der Erzeugung einer ausreichenden Spannung in dem Leistungskondensator C12 auf. Bei den anfänglichen Malen der Abgabe der Elektrizität an die Antriebsspule von dem Leistungskondensator C12 ist die elektromagnetische Kraft in der Anfangsstufe aufgrund des kleinen Betrages der an die Antriebsspule abgegebenen elektrischen Stromes schwach und es tritt nur eine geringe Schwingung auf und diese Schwingung endet vor der nächsten Erregung der Antriebsspule, auch wenn eine kleine Schwingung erhalten bleibt, kann es unmöglich sein, den Betrieb in Gang zu setzen, da keine wirksame Energieerzeugung in der Antriebsspule durch den Permanentmagneten vorhanden ist.
  • Somit wird der von der Solarbattene erzeugte kleine Strom in dem Elektrolytkondensator C12 zur Spannungsversorgung gespeichert, um eine Spannungsquelle mit kleinem Innenwiderstand bereitzustellen, und nach Selbstanlauf entsprechend der vorstehenden Wirkungsweise fließt die elektrische Ladung, welche in kleinen Schritten gespeichert wurde, als Entladestrom in die Antriebsspule in der gleichen Weise, wie bei der Haupterfindung und zu einem für die Beschleunigung der Schwingbewegung wirksamsten Zeitpunkt und erzeugt dadurch eine kontinuierliche Schwingbewegung des Pendels.
  • Die obige Wirkungsweise gleicht die Eigenschaft der Solarbattene aus, die nicht in der Lage ist, infolge einer Gleichspannungsquelle mit einem großen Innenwiderstand einen relativ großen Strom abzugeben. Andersherum ist es aber auch möglich, wenn elektrische Energie durch Herstellen und Verwenden einer Gleichspannungsquelle mit einem großen Innenwiderstand allmählich in den Leistungskondensator C12 eingespeist wird, die gleiche Pendel-Schwingbewegung zu erhalten. Gemäß dieser gerade oben erwähnten Anordnung ist anstelle der kombinierten Anordung der Solarbattene und des Elektrolytkondensators zur Spannungsversorgung eine beliebige Gleichspannungsquelle 12a durch einen Widerstand R5 mit einem hohen Widerstandswert an den Leistungskondensator C12 angeschlossen.
  • Die Wirkungsweise der Vorrichtung, welche die Spannungsversorgungsschaltung verwendet, wird jetzt beschrieben. Wenn ein elektrischer Strom von der Spannungsquelle durch Betätigen eines Schalter eingespeist wird, fließt ein elektrischer Strom, welcher durch den Widerstand R5 auf einen kleinen Strom begrenzt wurde, durch den Leistungskondensator C12, so daß die Spannung des Kondensators allmählich ansteigt. Dann ändert sich, wie beim Betrieb der vorstehenden Solarbatterie-Spannungsquelle die Klemmenspannung des in Figur 1 2 gezeigten Leistungskondensators C12 und es fließt ein Strom in der Antriebsspule 4. Nach mehrmaliger Erregung läuft das Pendel selbst an und die Amplitude des Pendels wird erhöht, um eine kontinuierliche Schwingbewegung zu erzeugen.
  • Der Grund, warum in diesem Fall der Spannungsquellenteil beliebig ist, ist, daß dadurch, daß der elektrische Strom allmählich von der Spannungsquelle 12 über den Widerstand R5 zu dem Elektrolytkondensator C12 abgegeben wird, wobei die Spannung des in der Spannungsquelle 12 enthaltenen Impulsformates von dem Widerstand R5 gedämpft wird und keinen nachteiligen Einfluß auf die in der Haupt- Konstruktion der Erfindung verwendete halb-freilaufende Oszillationsschaltung ausübt. In der vorliegenden Erfindung wird eine irrtümliche Erregung durch ein externes Rauschsignal während anderer Perioden als zu dem Zeitpunkt, in welchem der elektrische Strom in der Antriebsspule 4 das Pendel am wirksamsten erregt, verhindert.
  • Weiterhin wird ein von dem Antriebsspulen-Strorn im Impuls-Format ausgelöstes und von der elektronischen Schaltung der Erfindung erzeugtes Rausch-Signal von dem Elektrolytkondensator C12 zur Spannungsversorgung absorbiert und aufgrund des Vorhandensein des hohen Widerstandes R5 besteht weiterhin keine Gefahr, daß das Rauschsignal durch Verwenden der beliebigen Gleichspannungsquelle 12 als eine gemeinsam genutzte Spannungsquelle an andere elektronische Vorrichtungen abgegeben wird.
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt anhand des Schaltbildes in Figur 12 beschrieben. Die Pendel-Antriebsvorrichtung in dieser Ausführungsform weist einen relativ großen Ausschlag auf, bei welcher Design- Platten 11 die als schwingende Teile einen Teil eines Aushängeschildes bilden, an einem Pendel angebracht sind, welches auch bei ungünstigen Bedingungen wie z. B. Wind arbeitet. Wo es erwünscht ist, die Vorrichtung ohne Kabel ortsveränderlich zu machen, wie ein Standschild, wird eine 12 V Autobatterie 12a verwendet.
  • Da diese Ausführungsform keine Energieeinsparung benötigt, ist es möglich, das Pendel ausreichend lebhaft zu betreiben. Auch in dem Fall, in dem das Pendel manuell angehalten wird, läuft es selbst an, erhöht allmählich seine Amplitude und kann zu der ursprünglichen lebhaften Schwingbewegung zurückkehren.
  • Ein kennzeichnendes Merkmal dieser Ausführungsform liegt in der hier verwendeten Spannungsquelle. Insbesondere wird ein elektrischer Strom in einer freilaufenden Oszillationsschaltung durch Entladen eines Elektrolytkondensators C12 (2200µF) mit großer Kapazität zur Spannungsversorgung abgegeben und ein elektrischer Strom wird allmählich als Ladestrorn von der Gleichspannungsquelle, der Autobatterie 12a durch den Widerstand R5 zu dem Kondensator C12 abgegeben, um den durch die Entladung ausgelösten Spannungsabfall auszugleichen.
  • Gemäß einer solchen Spannungsquellenanordnung werden Rauschsignale, die spannungsquellenseitig von verschiedenen elektronischen Vorrichtungen, welche die Autobatterie 12a verwenden, eintreten, durch den Widerstand R5 gedämpft, um zu verhindern, daß der Strom in der Antriebsspule 4 in anderen Perioden als der Antriebsperiode verwendet wird.
  • Der Elektrolytkondensator C12 mit großer Kapazität weist einen Anfangs-Innenwiderstand von fast Null auf und seine Spannung ist relativ hoch, so, daß nach EIN- Schalten ds Transistors ein Spitzenwert eines Anfangsladestromes eines Zeiteinstellkondensators C11 die festgelegten maximalen Ströme der zwei Transistoren überschreitet. Daher muß ein solcher Ladestrorn begrenzt werden und zu diesem Zweck wird ein Widerstand R8 verwendet.
  • Der Grund, warum eine Einrichtung zum Verwirklichen einer hohen Wirksamkeit unter Verwendung einer Diode D1 in dieser Ausführungsform abweichend von der vorherigen ersten Vorrichtung und der ersten Ausführungsform nicht vorgesehen ist, ist, daß eine ausreichende Spannungsquellen kapazität sichergestellt ist, so daß es nicht erforderlich ist, Energie zu sparen und daß, da der Widerstandswert des Widerstandes R2 relativ hoch ist und der in der Antriebsspule erzeugte elektrische Strom niedrig gehalten wird, der Energieverlust klein ist.
  • Als nächstes wird in Verbindung mit der Erfindung hinsichtlich der Anordnung der magnetischen Pole der unterschiedlichen Polarität in eine dritte Ausführungsform anhand der Figuren 13 und 14 unten beschrieben.
  • Wenn ein Pendel 180 stillsteht, wie in Figur 13 gezeigt, wird eine Kante 190 einer Messerkante genau oberhalb des Schwerpunktes des Pendels durch einen Lagerabschnitt eines Balkens 150 geschaffen und der Balken 150 wird in der Rahmenform durch rechte und linke Rahmen 120 eines Grundrahmens 130 zum Bilden eines stationären Seitenrahmens 160 gehalten und ist damit verbunden. Weiterhin ist eine Antriebsspule 140 an der oberen Oberfläche des Grundrahmens 130 in einer Position genau unter dem Pendel 180 befestigt. Eine freilaufende Oszillationsschaltung (nicht dargestellt), welche die gleiche wie die in der ersten Ausführungsform verwendete ist, ist an die Antriebsspule 140 angeschlossen.
  • Andererseits ist eine Design-Platte 110 an dem oberen Ende des Pendels 180 angebracht, während an dem unteren Ende des Pendels ein Magnet-Montageelement 181 angebracht ist, welches sich im wesentlichen im rechten Winkel zu der Längsrichtung des Pendels nach links erstreckt, und ein Permanentmagnet 170 ist an der Unterseite an einer Seite des Magnet-Montageelementes 181 befestigt.
  • In solch einem Positions-Zustand wie in Figur 13 wird ein s-Pol an der oberen Oberfläche der Antriebsspule 140 erzeugt, wie in der gleichen Figur gezeigt, so daß der an dem unteren Ende des Permanentmagneten 170 positionierte N-Pol durch den s-Pol angezogen wird und das Pendel 180 sich bewegt, wie in Figur 14, wenn die Antriebsspule 140 durch den oben beschriebenen Schaltungsbetrieb kurzzeitig erregt wird. Wenn der N-Pol am unteren Ende des Permanentmagneten 170 mit der Mittelachse in der Antriebsspule 140 ausgerichtet ist, ist es, wenn die Zuführung elektrischer Energie zu der Antriebsspule 140 beendet wird, möglich, eine Schwingbewegung in der Pfeilrichtung in der Figur durch die Trägheit des Pendels in Gang zu setzen.
  • Durch Einstellen der Kapazität des Zeitkonstanten-Einstellkondensators auf einen relativ kleinen Wert kann die Erregungszeit für die Antriebsspule 140 so eingestellt werden, daß sie die zwischen der Antriebsspule und dem Permanentmagneten ausgeübte elektromagnetische Kraft in einer relativ frühen Stufe beseitigt und dadurch dem Permanentrnagneten erlaubt, die obere Oberfläche der Antriebsspule ohne Widerstand zu passieren und dem Pendel den Beginn einer Schwingbewegung durch Trägheitswirkung zu erlauben. Auch wenn die Versorgung der Antriebsspule 140 mit elektrischer Energie geringfügig verlängert wird, wirkt die in der Antriebsspule erzeugte Spannung, wenn der N-Pol des Permanentmagneten den Mittelpunkt der Antriebsspule verläßt, als Sperr-Basisspannung des NPN-Transistors TrN in der Schaltung der ersten Ausführungsform, um den Basisstrom dieses Transistors zu stoppen und die Schaltung AUS-zuschalten, wodurch der Antriebsspulenstrom, der so wirkt, daß er den die Antriebsspule verlassenden Permanentmagneten 170 zurückhält, abgeschaltet wird und dadurch die Bremskraft für den Permanentmagneten 170 bei einem Minimum gehalten wird.
  • In der Erfindung mit der Anordnung magnetischer Pole unterschiedlicher Polaritäten sind der Permanentmagnet und die Antriebsspule entfernt voneinander an der Pendelseite und der stationären Seite angeordnet und nach Erregung der Antriebsspule durch den vorstehenden Betrieb der Schaltung wirkt eine elektromagnetische Anziehungskraft auf diese, so daß sich zum Anlaufen der Schwingbewegung des Pendels der Permanentmagnet und die Antriebsspule relativ zueinander bewegen. In dem Fall, in dem der Permanentmagnet 170 an dem Pendel angebracht ist, wenn die Einrichtung zum Bewegen des Permanentmagneten 170 eine Anordnung aufweist, welche die bewegte Einrichtung die obere Oberfläche der Antriebsspule 140 passieren läßt, wird es durch Bestimmen der Kapazität des Zeitkonstanten- Einstellkondensators C11 zum Beenden der kurzzeitigen Erregung der Antriebsspule genau unmittelbar bevor der Permanentmagnet 170 der Antriebsspule an einem schmalen Spalt gegenübersteht, möglich, die zwischen der Antriebsspule und dem Permanentmagneten ausgelibte elektromagnetische Kraft zu beseitigen, um dem Permanentmagneten 1 70 zu ermöglichen, die obere Oberfläche der Spule zu passieren und bewirkt, daß die Schwingbewegung des Pendels durch Trägheit anläuft.
  • Obwohl die Amplitude der Schwingbewegung nach dem Anlauf anfangs klein ist, da die relative Bewegungsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt, wenn der Permanentmagnet 170 zu der oberen Oberfläche der Antriebsspule 140 zurückkehrt, maximal wird, wird die nahe dem Neutralpunkt der Schwingbewegung liegende elektromotorische Kraft der Antriebsspule 1 40 ebenfalls groß bis zu dem Ausmaß, in dem ein periodischer Erregungszeitpunkt in der freilaufenden Oszillationsschaltung verschoben wird. In dem Fall, in welchem der Permanentmagnet 170 sich anschickt, die obere Oberfläche der Antriebsspule 140 in dem periodischen Erregungs-Zeitpunkt in der Schaltung zu verlassen, wird die Zuführung elektrischer Energie beendet, um die Erzeugung einer elektrornagnetischen Kraft, welche als Bremskraft wirkt, zu verhindern, der Beginn der Erregung wird verlängert bis zur Rückkehr von der nächsten Schwingbewegung und bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Permanentmagnet 170 versucht, sich der Antriebsspule 140 zu nähern, wird die Schwingbewegung durch eine elektromagnetische Anziehung zwischen dem Permanentmagneten und der Antriebsspule, welche durch die Erregung der Antriebsspule induziert wird, beschleunigt, wobei die Schwingbewegung durch Trägheit fortgesetzt wird bis zum Erreichen des nächsten periodischen Erregungs-Zeitpunktes der freilaufenden Oszillationsschaltung, dann wird ein Zeitpunkt, welcher eine effiziente Schwingbewegung erlaubt, aus Zeitpunkten vor und nach jedem der periodischen Erregungs-Zeitpunkte der freilaufenden Oszillationsschaltung selektiert, welche aufeinanderfolgend auftreten, und die Antriebsspule wird zum Fortsetzen der Schwingbewegung erregt.
  • In Verbindung mit der Erfindung, welche die Anordnung der magnetischen Pole unterschiedlicher Polaritäten betrifft, wird nachfolgend eine vierte Ausführungsform anhand der Figuren 15 und 16 beschrieben.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird, wenn ein Pendel 180 stillsteht, wie in Figur 15 gezeigt, eine Kante 190 einer genau oberhalb des Schwerpunktes des Pendels angeordneten Messerkante durch einen Lagerteil eines Trägers 150 gebildet und der Träger 150 wird von einem Grundrahmen 130 in einer Rahmenform durch rechte und linke Tragrahmen zum Bilden eines stationären Seitenrahmens 160 getragen. Weiterhin ist eine ringförmige Luftkern-Antriebsspule 140 an der oberen Oberfläche des Rundrahmens 130 in einer Positon genau unter dem Pendel 180 durch ein Spulen-Halteelement 130a so befestigt, daß deren ringförmige Flächen nach rechts und links zeigen. An die Antriebsspule 140 ist eine frei laufende Oszillationsschaltung (nicht dargestellt) angeschlossen, welche die gleiche ist, wie die in der ersten Ausführungsform verwendete.
  • Andererseits ist an dem oberen Ende des Pendels 180 eine Design-Platte 110 angebracht, während an dessen unterem Ende ein Montageelement 182 angebracht ist, welches sich senkrecht zu der Längsrichtung des Pendels nach rechts und links erstreckt. Das Montageelement 182 weist zwei gekrümmte Enden 282 auf und ein gebogenes Element 183 aus Nichteisenmetall und mit einem Radius entsprechend der Distanz von dem Rotationsrnittelpunkt des Pendels ist an den beiden gekrümmten Enden 282 angebracht, während es sich durch die Antriebsspule 140 erstreckt. Weiterhin ist ein Permanentmagnet 170 mit S- und N-Polen an der linken und rechten Seite an dem gebogenen Element 183 in einer Position fixiert, die von dem Mittelpunkt des gebogenen Elementes versetzt ist.
  • Wenn die Antriebsspule 140 für eine kurze Zeit durch die vorstehende Schaltungs- Wirkung bei solch einem Stillstand des Pendels, wie in Figur 15, welche die obige Anordnung zeigt, erregt wird, wird ein s-Pol an der linken Oberfläche der Antriebsspule erzeugt, wie in dieser Figur gezeigt, so daß der am rechten Ende des Permanentmagneten 170 positionierte N-Pol von dem s-Pol angezogen wird und somit eine Bewegung des Pendels 180 auslöst, wie in Figur 16. Wenn die Zuführung elektrischer Energie zu der ringförmigen Antriebsspule 140 beendet wird, wenn ein mittlerer Teil zwischen den S- und N-Polen des Permanentmagneten 170 den Mittelpunkt der Antriebsspule erreicht hat, kann eine Schwingbewegung in der Pfeilrichtung in der Figur durch die Trägheit des Pendels in Gang gesetzt werden.
  • Durch Einstellen der Kapazität des Zeitkonstanten-Einstellkondensators C11 kann die Erregungszeit für die Antriebsspule 140 eingestellt werden, um die zwischen der Antriebsspule und dem Permanentmagneten ausgeübte elektromagnetische Kraft in einer relativ frühen Stufe zu beseitigen und dadurch dem Permanentmagneten zu erlauben, die ringförmige Spule ohne Widerstand zu durchlaufen und dem Pendel zu ermöglichen, eine Schwingbewegung durch Trägheitswirkung zu beginnen. Auch wenn die Zuführung elektrischer Energie zu der Antriebsspule 140 geringfiigig verlängert wird, wirkt die in der Antriebsspule erzeugte Spannung, wenn der N-Pol des Permanentmagneten 170 sich anschickt, sich weiter von der rechten Seitenfläche der ringförmigen Spule zu entfernen und dessen S-Pol sich anschickt, in die Antriebsspule einzutreten, als eine Sperrichtungs-Basisspannung des NPN-Transistors TrN in der Schaltung der ersten Ausführungsform zum Anhalten des Basisstroms des Transistors und zum AUS-Schalten des Betriebs der Schaltung, wodurch der Antriebsspulenstrom abgeschaatet wird, der den Permanentmagneten 170, welcher die Antriebsspule verläß:, zurückhält, und damit kann die Bremskraft für den Permanentmagneten minimiert werden.
  • Wenn die sich auf die Anordnung der magnetischen Pole unterschiedlicher Polaritäten beziehende Erfindung so angeordnet ist, daß der Permanentmagnet an dem Pendel angebracht ist, wie in Figur 15, und die Einrichtung zum Bewegen des Permanentmagneten das Mittelloch der Antriebsspule durchläuft, wird durch Bestimmen der Kapazität des Zeitkonstanten-Einstellkondensators C11 zum Beenden der Kurzzeit-Erregung der Antriebsspule unmittelbar, bevor der Permanentmagnet von der Antriebsspule angezogen wird und der Mittelteil zwischen den N- und S-Polen des Permanentmagneten den Mittelpunkt der Antriebsspule durchläuft, ermöglicht, die zwischen der Antriebsspule und dem Perrnanentmagneten ausgeübte elektromagnetische Kraft zu beseitigen, um dem Permanentmagneten zu erlauben, die ringförmige Antriebsspule zu durchlaufen und bewirkt, daß das Pendel seine Schwingbewegung durch Trägheitswirkung beginnt.
  • In diesem Fall, wenn die an der stationären Seite angebrachte ringförmige Antriebsspule auf der Mittelachse des Pendels liegt, während das Pendel durch sein eigenes Gewicht stillsteht, ist der Permanentmagnet an dem Pendel in einer von der Pendelachse abweichenden Position angebracht. Mit anderen Worten, wenn die Mittenposition des Permanentrnagneten in einem Ruhezustand des Pendels unter der Wirkung der Rückstellkraft wie der Schwerkraft in einem Neutralpunkt der Schwingbewegung angenommen wird, ist die Antriebsspule an der stationären Seite in einer von dem Neutralpunkt abweichenden Position angeordnet.
  • Dies ist der Fall, da der Permanentmagnet zum Zeitpunkt des Anlaufs der Pendel- Schwingbewegung in die Antriebsspule hinein angezogen wird und dadurch der Beginn der Schwingbewegung des Pendels ausgelöst wird.
  • Wenn jedoch die Erfindung hinsichtlich der Anordnung der magnetischen Pole der gleichen Polarität eine Anordnung aufweist, in welcher der Permanentmagnet an dem Pendel angebracht ist und die Permanentmagnet-Bewegungseinrichtung das Mittelloch der ringförmigen Spule durchläuft, ist es möglich, die vorstehende Abweichung der Permanentmagnet-Montageposition von der Pendelachse zu minimieren (dieser Punkt wird detaillierter später in einer fünften Ausführungsform beschrieben).
  • Somit sind in der Erfindung hinsichtlich der Anordnung der Magnetpole unterschiedlicher Polaritäten der Permanentmagnet und die Antriebsspule durch einen relativen Abstand voneinander beabstandet, welcher erlaubt, daß sich beide gegenseitig anziehen, wenn die Antriebsspule in einem Ruhezustand des Pendels erregt wird, so daß das Pendel seine Schwingbewegung selbst durch Wirkung einer relativen elektromagnetischen Anziehung zwischen dem Permanentmagneten und der Antriebsspule beim Betrieb der freilaufenden Oszillationsschaltung in der Erfindung, welche der Anordnung der magnetischen Pole der gleichen Polarität zugeordnet ist, beginnen kann.
  • Nach dem Anlauf der Schwingbewegung kehrt sich die in der Antriebsspule erzeugte Spannung mit deren relativer Bewegung, bezogen auf den Permanentmagneten, um, so daß die Erfindung in der Wirkungsweise der Anordnung der magnetischen Pole mit der gleichen Polarität, wie in Figur 5 gezeigt, entspricht, und der Permanentmagnet und die Antriebsspule versuchen, sich gegenseitig anzuziehen, wenn eine elektromotorische Kraft erzeugt wird, welche als eine Durchlaß-Basisspannung in dem NPN-Transistor TrN wirkt, während, wenn der Permanentmagnet sich anschickt, die Antriebsspule zu verlassen, eine elektromotorische Kraft erzeugt wird, welche als eine Sperr-Basisspannung in dem Transistor wirkt (diese Phänomen tritt infolge einer Polaritätsanordnung des Permanentmagneten auf, die umgekehrt zu derjenigen ist, in welcher magnetische Pole gleicher Polarität angeordnet sind). Daher wird es durch Verschieben des Erregungszyklus in der freilaufenden Oszillationsschaltung durch Selektieren eines Zeitpunktes, in welchem die elektromagnetische Anziehung zwischen dem Permanentmagneten und der Antriebsspule für die Beschleunigung der Schwingbewegung und Erregung der Antriebsspule zu diesem Zeitpunkt am wirksamsten ist, ermöglicht, die Schwingbewegung zu beschleunigen und fortzusetzen.
  • Der Grund, warum eine solche optimale Erregungszeit-Selektion in der Schaltung ungeachtet der magnetischen Polanordnung ausgeführt werden kann, ist, daß die Antriebsspule 4 als eine Spannungserzeugungs-Erfassungseinrichtung an die Basis an dem vorderen NPN-Transistor TrN in der freilaufenden Oszillationsschaltung angeschlossen ist und ebenfalls an die Antriebsstrom-Schaltung angeschlossen ist, welche von dem PNP-Transistor TrP in der Ausgangsstufe von der Spannungsquelle 12 gebildet wird. Die Flußrichtung (Durchlaß-Basisstrom-Richtung) des in der Antriebsspule durch eine relative Bewegung der Spule, bezogen auf den Permanentmagneten, erzeugten elektrischen Stromes und die Ausgangs-Antriebsstrom- Richtung sind einander entgegengesetzt, so daß der Zeitpunkt, in dem der Strom in der Durchlaß-Basisstrom-Richtung erzeugt wird, dem Zeitpunkt entspricht, in dem der Antriebsstrorn in der Antriebsspule 4 fließen kann, und somit ist es möglich, daß die Antriebsspule 4 die Funktion einer Erfassungsspule übernehmen kann.
  • In der vorliegenden Erfindung ist es optional, ob der Permanentmagnet oder die Antriebsspule an der stationären Seite oder dem Pendel angeordnet sind, und auch, wenn die oben in der Erläuterung des Betriebs erwähnte Permanentmagnet-Bewegungseinrichtung durch eine Antriebsspulen-Bewegungseinrichtung ersetzt wird, kann ein Selbstanlauf des Pendels verwirklicht werden.
  • Als nächstes ist in Verbindung mit der Erfindung hinsichtlich der Anordnung der magnetischen Pole gleicher Polarität die folgende Beschreibung vorgesehen für eine fünfte Ausführungsforrn, dargestellt in den Figuren 17 und 18 und eine sechste Ausführungsform, dargestellt in Figur 19.
  • Die fünfte Ausführungsform weist die gleiche Anordnung wie die obige vierte Ausführungsform auf, mit Ausnahme einer Längsposition eines Permanentmagneten, bezogen auf die Antriebsspule in einem Ruhezustand des Pendels und die Anordnung der NS-Pole des Permanentmagneten. Figur 18 zeigt, daß, wenn das Pendel stillsteht, eine Mittellinie zwischen den jeweils an der linken und rechten Seite angeordneten N- und S-Polen eines Permanentmagneten 270 eine Distanz d von einer vertikalen Mittellinie einer Luftkern-Antriebsspule 140 beabstandet ist. Wenn die Antriebsspule 140 erregt wird, wird ein Magnetfeld mit magnetischen Polen, die mit s und n auf der magnetischen Achse an der linken und rechten Seite der Spule bezeichnet sind, erzeugt. Als Ergebnis verlaufen die Richtungen von s, n in dem Magnetfeld und die Richtung von S, N des Permanentrnagneten 270 entgegengesetzt und der Permanentmagnet unterliegt einer elektromagnetischen abstoßenden Kraft in der Pfeilrichtung in der Figur und wird dadurch beschleunigt und bewegt sich.
  • Die Anlaufrichtung ist die Richtung, in welcher die in der Figur gezeigte Abweichung d vorhanden ist, und eine relative Position des Permanentmagneten 270, bezogen auf die Antriebsspule 140 in einem Ruhezustand des Pendels, welche durch eine Mittenposition des Pendels bestimmt ist, ist durch die geringe Abweichung d angezeigt. Die Richtung der Abweichung ist die Anlaufrichtung. Wenn das Pendel in Längsrichtung ohne Abweichung exakt im Gleichgewicht ist, so daß der Mittelpunkt des Permanentmagneten in der Längsrichtung vollständig mit demjenigen der Antriebsspule in einem Ruhezustand des Pendels übereinstimmt, kann sich der Permanentmagnet 270 weder nach rechts noch nach links bewegen und das Pendel kann nicht selbst anlaufen. In dem Fall, in dem das Pendel-Lager eine Messerkante ist, ist es unmöglich, das Pendel so vollkommen anzuhalten oder auszubalancieren, so daß der Selbstanlauf kein Problem ist. Wenn eine Lageranordnung eine Reibungskraft erzeugt, macht es dieses schwierig, den Selbstanlauf des Pendels zu bewirken, eine Anordnung zum Vermeiden dieses Nachteils ist ausgebildet durch Aufheben des Gleichgewichtes des Pendels zum Vorsehen der Abweichung d.
  • Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt anhand von Figur 19 beschrieben. Diese Ausführungsform weist denselben Aufbau auf, wie die vorstehende fünfte Ausführungsform, mit Ausnahme einer Längsposition eines Permanentmagneten, bezogen auf die Antriebsspule in einem Ruhezustand des Pendels und die Anordnung der NS-Poie des Permanentmagneten. Figur 19 zeigt, daß, wenn das Pendel still steht, eine magnetische Mittelachse der oberen und unteren N, S-Pole eines Permanentmagneten 270 von derjenigen einer Luftkern- Antriebsspule 140 um einen Abstand d beabstandet ist. Wenn die Antriebsspule 140 erregt wird, wird ein Magnetfeld der durch s und n bezeichneten magnetischen Pole auf der magnetischen Achse an der oberen und unteren Seite der Spule erzeugt. Als ein Ergebnis sind die Richtungen von s, n in dem Magnetfeld und die Richtungen von N, S des Permanentmagneten 270 entgegengesetzt gerichtet und der Permanentmagnet unterliegt einer elektromagnetischen Abstoßkraft in der Pfeilrichtung in der Figur und wird dadurch beschleunigt und bewegt sich.
  • In diesem Fall ist die Anfangsrichtung die Richtung, in welcher die in der Figur gezeigte Abweichung d vorhanden ist, und eine relative Position des Permanentmagneten 270, bezogen auf die Antriebsspule 140 in einem Ruhezustand des Pendels, welcher durch eine zentrale Position des Pendels bestimmt ist, ist durch die geringfügige Abweichung d bezeichnet. Diese Abweichungsrichtung ist die Anlaufrichtung. Wenn das Pendel in der Längsrichtung exakt ohne Abweichung ausbalanciert ist, so daß der Mittelpunkt des Perrnanentmagneten in der Längsrichtung vollständig mit demjenigen der Antriebsspule in einem Ruhezustand des Pendels übereinstimmt, kann sich der Permanentmagnet 270 weder nach rechts noch nach links bewegen und das Pendel kann nicht selbst anlaufen.
  • Die Beschreibung richtet sich jetzt auf eine siebte Ausführungsform hinsichtlich der Anordnung der magnetischen Pole, welche beide gleiche und abweichende Polaritäten aufweisen. Diese in den Figuren 20 und 21 dargestellte Ausführungsform weist die gleiche Anordnung auf, wie die obige dritte Ausführungsform, mit Ausnahme einer relativen Positionsbeziehung zwischen dem Permanentmagneten und der Antriebsspule.
  • Auf diese Differenz wird jetzt Bezug genommen. Ein Magnet-Montageelement 181 ist an einem unteren Abschnitt eines Pendels 180 angebracht und ein ]-förmiges Eisenjoch 184 ist anstelle des in der fünften Ausführungsform verwendeten Permanentmagneten an der Unterseite an einer Seite des Magnet-Montageelementes 181 in solch einer Weise angebracht, daß der offene Abschnitt des Joches nach unten zeigt. Zwei Permanentmagnete 170a und 170b, welche flach sind, sind jeweils an der inneren Oberfläche der zwei abhängigen unteren Teile des Joches befestigt, so daß ihre gegenüberliegenden Seiten S- und N-Pole sind, wie in Figur 21 gezeigt.
  • Weiterhin ist ein ]-förmiges Eisenjoch 184 an der Unterseite einer gegenüberliegenden Seite des Magnet-Montageelementes 181 in einer Position genau unter dem Pendel in solch einer Weise angebracht, daß dessen offener Abschnitt nach unten zeigt. Zwei flache Permanentmagnete 170c und 170d sind jeweils an den inneren Oberflächen der zwei abhängigen unteren Teile des Joches befestigt, so daß ihre gegenüberliegenden Seiten N- und S-Pole sind, wie in Figur 21 gezeigt.
  • Andererseits ist eine Antriebsspule 140 in einer Position im wesentlichen genau unter dem Pendel und innerhalb eines Raumes, welcher durch die Permanentmagnete 170a, 170b, 170c und 170d gebildet ist, beabstandet von diesen Permanentmagneten, und ist an einem Grundrahmen 130 durch ein Spulen-Halteelement 130a befestigt. In einem Ruhezustand des Pendels ist eine Abweichung d zwischen einer Mittellinie durch die magnetischen Pole der Permanentmagnete 170c und 170d, welche genau unter dem Pendel angeordnet sind, und einer Mittellinie durch die Antriebsspule 140, wie in Figur 21 gezeigt, vorgesehen.
  • Die Abweichung d liegt auf der rechten Seite, bezogen auf den Mittelpunkt der Antriebsspule 140, so daß, wenn die Antriebsspule erregt wird, magnetische Pole erzeugt werden, welche in der Figur durch n und 5 dargestellt sind, so daß die genau unter dem Pendel angeordneten zwei Permanentmagnete 170c und 170d einer abstoßenden elektromagnetischen Kraft unterliegen, welche in der Figur von der Antriebsspule 140 nach rechts wirkt, während die an einer Seite des Pendels angeordneten zwei Permanentmagnete 170a und 170b einer anziehenden elektromagnetischen Kraft unterliegen, welche in der Figur von der Antriebsspule 140 nach rechts wirkt. Eine resultierende Kraft bewirkt den Anlauf des Pendels. Wenn die Mitten der magnetischen Pole der Permanentmagnete 170a und 170b sich der Mitte der Antriebsspule 140 nähern und unmittelbar bevor sie die Spulenmitte erreichen, wird die Zuführung elektrischer Energie zu der Antriebsspule beendet, wodurch eine Schwingbewegung des Pendels durch die Wirkung der Trägheit des Pendels anläuft.
  • In dieser Ausführungsform ist kennzeichnend, daß der Spalt in dem magnetischen Kreis minimiert werden kann und daß in dem durch die vier Permanentmagnete erzeugten, starken magnetischen Feld die elektrische Energie in der Antriebsspule ohne Verlust in mechanische Energie umgewandelt werden kann. Auch wenn diese Ausführungsform entsprechend der Erfindung hinsichtlich der Schaltung unter Verwendung einer Solarbattene mit einem kleinen lichtempfindlichen Bereich zur Innenverwendung eingesetzt wird, kann das Pendel mit einer großen und relativ schweren Gestaltungsplatte mit einer großen Amplitude schwingen.
  • Das in der oben beschriebenen zweiten Vorrichtung verwendete Eisenjoch 7a wird hier als Joch zum Ausführen der Erfindung hinsichtlich der Anordnung der magnetischen Pole gleicher und unterschiedlicher Polaritäten erwähnt, wobei in dieser Ausführungsform die Unterseite der scheibenförmigen Eisenplatte 7a ein ringförmiger S-Pol ist, da die Bewegungsrichtung des Permanentmagneten nicht definiert längs und quer ist. Wenn aber die Bewegungsrichtung des Permanentrnagneten eine Richtung ist, kann ein sich in dieser Richtung erstreckendes, papierstreifenartiges Eisenjoch mit drei in der Reihenfolge SNS angeordneten magnetischen Polen verwendet werden.
  • Daß die vorliegende Erfindung nicht nur bei einem Pendel, welches Schwerkraft als Rückstellkraft verwendet, sondern auch bei einem Pendel, welches eine andere Kraft als Schwerkraft als Rückstellkraft verwendet, anwendbar ist, wird unten anhand einer achten Ausführungsforrn der Erfindung anhand von Figur 22 dargestellt.
  • Es ist ein Innenraum-Spielzeug, das in Figur 22 gezeigt ist. Dies ist ein aus einem Nichteisenmetall hergestellter Spielzeughase 200, und schwingt aufwärts und abwärts. Die Federkraft einer Spiralfeder 202 wird als Rückstellkraft verwendet.
  • Gemäß der Anordnung dieses Spielzeugs sind in Figur 7 gezeigte Trockenzellen und elektronische Komponenten der Schaltung, obwohl sie in Figur 22 nicht gezeigt sind, in einer zylindrischen Basis 204 aufgenommen. Weiterhin ist ein spulentragender Zylinder 206 in der Mitte der oberen Oberfläche der zylindrischen Basis 204 befestigt und eine ringförmige Antriebsspule 4 ist an dem oberen Ende des Zylinders 206 angebracht, so daß deren ringförmige Oberfläche horizontal verläuft.
  • Andererseits ist eine Schraubenfeder 202 auf die obere Oberfläche der zylindrischen Basis aufgesetzt, um die Antriebsspule 4 zentriert und diese umfassend, und ihr unteres Ende ist an der oberen Oberfläche der zylindrischen Basis 204 befestigt. Das obere Ende der Feder 202 ist an der Unterseite des aus einem Nichteisen- Metall durch Blasformen ausgebildeten Hasen 200 befestigt. Der Hase 200 kann einer freien Schwingung in der vertikalen Richtung auf der Basis einer Eigenfrequenz unterliegen, welche durch die Masse des Hasen 200 und die Federkraft der Feder 202 bestimmt ist.
  • Zum Selbstanlauf einer solcher vertikalen Schwingung ist ein Permanentmagnet 270 mit NS-Polen in oberen und unteren Positionen an dem unteren Ende eines Magnet-Montagestabes 201 befestigt, welcher von der Unterseite des Hasen 200 vorsteht. Der Permanentmagnet 270 ist so angeordnet, daß ein Mittelpunkt zwischen den N- und S-Polen des Permanentmagneten nahe dem Mittelpunkt der ringförmigen Antriebsspule 4 positioniert ist.
  • Wenn die Umgebung des Spielzeugs hell wird, wird die Antriebsspule 4 intermettierend erregt, wie vorstehend bei der zweiten Ausführungsform erläutert und die Unterseite des Hasen 200 wird zum Anlauf und zum Fortsetzen der freien Schwingung des Hasen 200 nach unten oder oben durch die gleiche Wirkung wie die elektromagnetische Wirkung gedrückt, die zwischen der ringförmigen Antriebsspule 140 und dem Permanentmagneten 270 induziert wird, welcher sich durch die Antriebsspule bewegt, welche in der die siebte Ausführungsform darstellenden Figur 17 gezeigt ist.
  • Das hier erwähnte Pendel bezeichnet nicht ein konventionelles Uhrenpendel, sondern bezeichnet einen Oszillator, welcher durch die Wirkung einer willkürlichen Rückstellkraft schwingt, wie in dieser Ausführungsform.
  • Als nächstes wird eine neunte Ausführungsforrn der vorliegenden Erfindung unten anhand der Figur 23 beschrieben.
  • Diese Ausführungsform betrifft einen Innenraum-Ziergegenstand mit einem Design eines Erd-Globus und derjenigen eines Kommunikationssatelliten. Solarbatterien 302 sind als Flügel eines Kommunikationssatelliten angeordnet. Ein sehr kleiner Betrag der von dem Raum licht erzeugten elektrischen Energie wird in eine in einem hohlen Erd-Globus 306 ausgebildete elektronische Schaltung über Sateltentrag- Drähte 304 eingespeist, welche aus einem verchromten Metall hergestellt sind und von einer Parabolantenne, welche unterhalb des Satelliten 300 vorgesehen ist, ausgestrahlte Radiowellen nachbilden.
  • In dem Erd-Globus 306 mit dem an der Nordpol-Position angebrachten Satelliten 300 ist ein ringförmiger Permanentmagnet 320 an der inneren Oberfläche eines offenen Teiles, welcher in dem unteren Ende als der Südpol des Erd-Globus ausgebildet ist, befestigt. Eine Antriebsspule 4 ist an einer linken inneren Oberfläche des Äquators des Globus 306 in einem eingezeichneten Zustand befestigt, während ein Kragarm 308 an einer rechten inneren Oberfläche des Globus 306 befestigt ist. Ein proximales Ende des Kragarmes 308 ist in der Mitte des Globus 306 positioniert und an einem oberen Abschnitt 408 des proximalen Ende des Kragarmes 308 ist das untere Ende einer länglichen, dünnen Blattfeder 310 aus gehärtetem Stahl angebracht, die von einem oberen Ende eines gebogenen Aluminiumrahmens 312 herabhängt. Der Erd-Globus 306 mit dem Satelliten 300 als dem Nordpol ist als schwingende Seite durch die Blattfeder 310 aufgehängt.
  • Als eine stationäre Seite ist andererseits das untere Ende des gebogenen Rahmens 312 an dem oberen Ende eines Messingrohres 316 befestigt, welches sich zentral auf einer Scheibenbasis 314 erhebt und die an der inneren Oberfläche des Äquators befestigte Antriebsspule 4 und ein der Antriebsspule an einem schmalen Spalt gegenüberliegender Permanentmagnet 107 ist an einem Mittelteil zwischen den oberen und unteren Enden des gebogenen Rahmens 312 befestigt.
  • Weiterhin ist ein stabförmiger Permanentmagnet 318 im Inneren des Messingrohres 316 in solch einer Weise fest aufgenommen, daß sein N-Pol in der Mitte des ringförmigen Permanentmagneten 320 positioniert ist.
  • In dieser Ausführungsform, wie in der Figur dargestellt, ist die innere Umfangsfläche des ringförmigen Permanentmagneten 320 als N-Pol magnetisiert, so daß dieser N-Pol den N-Pol des stabförmigen Permanentmagneten 318, welcher innerhalb des Messingrohres 316 angeordnet ist, abstößt, und somit bildet die äußere Umfangsfläche des Messingrohres 316 ein berührungsloses Lager ohne Berührung mit der inneren Oberfläche des Öffnungsabschnittes des Erd-Globus. Daher ergibt sich kein mechanischer Reibungswiderstand und eine langsame horizontale Schwingung des Globus kann mit einer kleinen Antriebskraft fortgesetzt werden, welche einem außerordentlich kleinen Luftzug widersteht.
  • Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform wird hier nicht erläutert, da sie bereits in der dritten Ausführungsform erläutert wurde. In dieser Ausführungsform führt der durch die Blattfeder 310 aufgehängte Erd-Globus 306 mit dem Satelliten als Nordpol eine stabile horizontale Schwingung bei dem Vorhandensein eines ringförmigen Zink-Gewichtes 322 aus, und obwohl das Trägheitsmoment des hohlen Globus 306 und das des ringförmigen Gewichtes 322 relativ groß sind, ist das Torsionsmoment der Blattfeder 310 klein, so daß der Globus eine langsame und stetige horizontale Schwingung mit einer langen Periode und einer großen Amplitude als Innenraum-Ziergegenstand, im Vergleich mit der ersten Ausführungsform, ausführt.
  • Als die Rückstellkraft des Oszillators, welche ein bestimmendes Element der vorliegenden Erfindung ist, ist es möglich, ein magnetisches Moment eines Permanentmagneten für den Erd-Magnetismus zu verwenden. Als ein Beispiel dafür wird nachfolgend ein Zier-Erdglobus gemäß einer zehnten Ausführungsform anhand von Figur 24 beschrieben.
  • Figur 24 ist eine Seitenansicht mit vertikalem Schnitt. Gemäß der Anordnung dieser Ausführungsforrn sind in Figur 7 dargestellte Trockenzellen und die elektronischen Komponenten der Schaltung im Inneren einer zylindrischen Basis 304 aufgenommen, obwohl sie nicht dargestellt sind. Eine Tragachse 324 mit einer Drehachse 116 an dem oberen Ende erhebt sich mittig auf der oberen Oberfläche der zylindrischen Basis 304 und ein L-förmiges Messingrohr 326 ist an der linken Seite der zylindrischen Basis 304 befestigt, mit einer an dem oberen Ende des Messingrohres 326 befestigten Antriebsspule 4. Ein Leitungsdraht 23 erstreckt sich von der Antriebsspule 4 durch das Messingrohr 326 und wird in die zylindrische Basis 304 geleitet, in welcher er an die vorstehende Schaltung angeschlossen ist.
  • An der Oszillatorseite ist eine Öffnung in dem unteren Ende entsprechend dem Südpol eines durch Blasformen ausgebildeten Erd-Globus ausgebildet und ein ringförmiges Zinkgewicht 422 ist an der inneren Umfangs-Oberfläche der Öffnung befestigt. Linke und rechte Permanentmagnete 328, 330 sind an der inneren Oberfläche des Äquators des Erdglobus 406 befestigt. Die linken und rechten Permanentmagnete sind magnetisch durch ein Eisenjoch 332 verbunden, so daß die linke Seite des linken Permanentrnagneten 328, nämlich die Befestigungsseite an der inneren Oberfläche des Globus, als N-Pol wirkt, und die rechte Seite des rechten Permanentmagneten 330 als S-Pol wirkt.
  • Ein aus gehärtetem Stahl in der Form einer Schale ausgebildetes Drehlager 118 ist an der Unterseite eines Mittelabschnittes des Eisenjoches 332 angebracht.
  • Die Drehachse 116 an dem oberen Ende der Tragachse 324, welche sich durch die Öffnung des Erdglobus erstreckt, wird in Berührung mit dem Drehlager 118 gebracht und wird dadurch zum Tragen der Oszillatorseite zur freien Drehbewegung in der horizontalen Richtung getragen. Als Ergebnis dreht sich der Erdglobus 406 horizontal und nimmt einen stabilen stationären Zustand in solch einer Weise ein, daß unter dem Einfluß des Erdmagnetfeldes der Perrnanentmagnet 330 des S-Poles nach Norden und der Permanentmagnet 328 des N-Poles nach Süden weist.
  • In diesem Zustand wird, wenn die Antriebsspule 4, welche der Äquatoroberfläche an der Südseite des Globus an einem schmalen Spalt gegenüberliegt, durch Betrieb der in Figur 7 in der zweiten, oben beschriebenen Vorrichtung gezeigten Schaltung erregt wird, der N-Pol durch Erregung der Nordseite der Antriebsspule erzeugt. Dieser N-Pol und der N-Pol des Permanentmagneten 328 stoßen sich ab, so daß die Oszillatorseite mit dem Globus sich horizontal dreht.
  • Als Ergebnis unterliegen die zwei Permanentmagnete 328 und 330 einem in einer Rückstellrichtung in die Ausgangsposition wirkenden magnetischen Moment in Beziehung zu dem Erdmagnetismus und durch die Wirkung dieser Rückstellkraft führt der Erd-Globus 406 eine Eigendrehung in der horizontalen Richtung mit niedriger Geschwindigkeit aus. Während die Antriebsspule 4 und der Permanentmagnet 328 sich mehrfach gegenüberliegen, wird ein Zeitpunkt, welcher eine wirksame Beschleunigung des Permanentmagneten 328 erlaubt, entsprechend dem vorstehenden Betrieb selektiert und die Antriebsspule 4 wird zu diesem Zeitpunkt erregt, wodurch die horizontale Drehschwingung beschleunigt wird und eine Zunahme ihres Amplitudenwinkels auftritt.
  • In dieser Ausführungsform ist kennzeichnend, daß, wenn der Amplitudenwinkel des Erd-Globus 406, welcher allmählich mit einer solchen Erregungsfrequenz zunimmt, daß der Globus eine halbe Drehung oder mehr erreicht, der Globus automatisch eine horizontale Rotationsbewegung beginnt. Dies ist der Fall, da die Rückstellkraft oder das magnetische Moment in der entgegengesetzten Richtung bei einem Winkel von 180º oder mehr der magnetischen Achse des Permanentmagneten wirkt.
  • Während einer solchen Rotation des Erd-Globus wird die Rotation nicht nur durch den Betrieb der Vorrichtung mit einer magnetischen Polanordnung der gleichen Polarität, sondern auch durch den Betrieb der Vorrichtung mit einer magnetischen Polanordnung unterschiedlicher Polaritäten zum Anlaufzeitpunkt beschleunigt. Dieser Punkt wird unten erläutert.
  • Wenn die Rückstellkraft sich bei einer Amplitude einer halben Rotation oder mehr des Erd-Globus umkehrt, verschwindet eine vorherige Rückkehrungs-Umkehr und der Permanentmagnet 330 beginnt, einen Einfluß auf die Spannungserzeugung in der Antriebsspule 4 auszuüben. Wenn der periodische Erregungszeitpunkt der in Figur 7 dargestellten, freilaufenden Oszillatorschaltung naht, zieht der an der rechten Seite der Antriebsspule 4 erzeugte N-Pol den S-Pol des Permanentmagneten 330 bei der Erregung der Antriebsspule in der Erfindung entsprechend der Anordnung der magnetischen Pole unterschiedlicher Polaritäten an, wodurch die Rotation des Globus beschleunigt wird. Auf diese Weise wird die Rotation des Globus fortgesetzt, während beide Wirkungen abwechselnd oder zufällig ausgeführt werden.
  • Ein kennzeichnendes Merkmal während der Rotationsbewegung in dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Rotationsgeschwindigkeit des Erd-Globus nicht übermäßig zunimmt. Dies ist der Fall, da, solange der periodische Erregungszeitpunkt der freilaufenden Oszillatorschaltung nicht erreicht ist, elektrische Energie nicht an die Antriebsspule 4 abgegeben wird, ungeachtet dessen, wie häufig die Antriebsspule und die Permanentmagnete 328, 330 einander gegenüberliegen und passieren. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit zunimmt, nimmt weiterhin ebenso der Luftwiderstand zu, so daß der Erd-Globus stabil mit einer Geschwindigkeit rotiert, welche den Globus als Ziergegenstand leicht erkennbar macht.
  • Wenn die Umgebung dieses Ziergegenstandes dunkel wird, wird der Erregungszyklus der freilaufenden Oszillatorschaltung lang, und damit ist es nicht länger möglich, die Rotation des Globus fortzusetzen, wobei wieder eine Verschiebung zu der horizontalen Drehschwingung ausgeführt wird. Wenn die Umgebung dunkler wird, wird die Schwingungsamplitude des Globus kleiner und schließlich kommt der Globus zum Stillstand, während der N-Pol des Permanentmagneten 328 gegenüber der Antriebsspule 4 nach Süden zeigt.
  • Wenn die Umgebung hell wird, läuft die horizontale Drehschwingung wieder an, wenn die Umgebung heller wird, nimmt die Schwingungsamplitude zu und wenn die Umgebung noch heller wird, wird die Rotation des Globus in der oben beschriebenen Weise ausgeführt.
  • Da die vorliegende. Erfindung wie oben aufgebaut sein kann, unterliegt das Pendel 8, welches durch eine relative elektromagnetische Kraft zwischen dem Permanentmagneten 7 oder einem Elektromagneten und der Antriebsspule 4 angetrieben wird, einer Beschränkung zum Zeitpunkt der Anwendung der Energie und kann nach Fortfall einer Haltekraft, welche das Pendel anhält, automatisch selbst anlaufen. Dies erlaubt, daß die Vorrichtung als Pendel-Antriebsvorrichtung für ein Aushängeschild verwendet werden kann, welches durch Wind angehalten werden kann, etc. oder zur POP-Werbung. Da das Pendel nicht angehalten bleibt, ist es möglich, die Werbewirkung zu verbessern.
  • Wenn eine Solarbattene verwendet wird und diese Solarbatterie und ein Elektrolytkondensator zur Energieversorgung parallel geschaltet sind, um eine Spannungsquelle zu bilden, erlaubt die obige Selbstanlaufwirkung einen automatischen Anlauf, sobald der Innenraum hell wird. Während der Innenraum hell ist, bietet die Vorrichtung somit den Vorzug einer Innendekoration, welche semipermanent ohne das Erfordernis der Aufmerksamkeit des Verbrauchs der Trockenzellen, etc. die Bewegung fortsetzt. Auch an einer Stelle, an der eine Wartung schwer auszuführen ist, z.B. an einer Stelle, an der ein Außen-Aushängeschild angebracht ist, ist es möglich, eine große Design-Platte unter Verwendung einer Solarbattene zur Außenanwendung schwingen zu lassen. Zum Bewegen einer äußeren Form ist die Vorrichtung der Erfindung ebenfalls als Vorrichtung anwendbar, welche Vorteile bietet und hohe Aufmerksamkeit auf sich zieht.
  • Auch, wenn Trockenzellen als Spannungsquelle verwendet werden, wird die Zuführung elektrischer Energie zu der Antriebsspule für eine kurze Zeit mit einer Frequenz von Eins pro mehreren Umkehrungen des Pendels zu einem Zeitpunkt ausgeführt, welcher der wirksam sten Ausübung einer abstoßenden (oder anziehenden) elektromagnetischen Kraft zwischen dem Permanentmagneten und der Antriebsspule entspricht, so daß der Energieverbrauch verringert und der Verbrauch der Trockenzellen, etc. ebenso verringert wird, wodurch es ermöglicht wird, die energiesparende und matenalsparende Wirkung zu verbessern.
  • Weiterhin ist es möglich, die Dämpfungskraft zu beseitigen, welche die Schwingbewegung deutlich dämpft, da eine Einrichtung zum Verhindern des Flusses des in der Antriebsspule erzeugten elektrischen Stromes zu einer anderen Position als erforderlich vorgesehen ist, um eine hochwirksame Vorrichtung zu verwirklichen, um die Vorrichtung auch mit einer sehr kleinen Energiemenge wie bei Raumbeleuchtung anzutreiben und dadurch die Verwendung kleinerer und weniger teuerer Trockenzellen zu erlauben.
  • Abweichend vorn Stand der Technik ist es möglich, die Verringerung des Aufwands und der Größe zu verwirklichen, da eine Erfassungsspule mit einer großen Anzahl von Windungen zur intermittierenden Erregung nicht verwendet wird.
  • In der konventionellen, elektromagnetischen Pendel-Antriebsvorrichtung wird die Antriebsspule zweimal bei jeder Umkehr des Pendels erregt, während es bei der vorliegenden Erfindung möglich ist, einen relativ großen Strom für eine kurze Zeit unter Verwendung einer relativ dicken Antriebsspulenwicklung fließen zu lassen, da das Erregungs-Zeitverhältnis klein ist, wie vorstehend erwähnt. Daher kann eine Antriebsspule aus einem relativ dicken, isolierten Kuperdraht mit einer relativ kleinen Anzahl von Windungen in einem hochergiebigen Wicklungsvorgang bei niedrigen Kosten erhalten werden. Im Fall der Anwendung in einem Spielzeug oder einem Display zur POP-Werbung unter Verwendung einer Solarbattene für niedrige Beleuchtung war es im Fall einer konventionellen Antriebsspule erforderlich, einen außerordentlich feinen oder leicht geschnittenen Draht mehrere zehntausendmal zu wickeln, während in der vorliegenden Erfindung, bei welcher das Verhältnis der Erregungszeit zu der Nichterregungszeit 1/50 beträgt, die Anzahl der Windungen nur zehntausend oder weniger beträgt (eine einzelne Abgabe elektrischer Energie ist einige Vielfache oder mehr größer als bei der konventionellen Vorrichtung). Somit kann auch bei der Verwendung einer Solarbattene mit einem sehr kleinen Ausgangssignal ein Kurzzeit-Entladestrom als Antriebsspulen-Strom durch die Speicherung der Elektrizität während der langen, nicht erregten Periode in einem Elektrolytkondensator zur Spannungsversorgung mit niedrigen Kosten verwendet werden. Somit ist es ohne Verwendung einer teuren Speicherbattene möglich, eine umweltverschmutzungsfreie Langlebigkeit und eine ökonomische Wirkung zu erreichen.
  • Auch in dem Fall, in welchem die vorliegende Erfindung unter Verwendung einer Spannungsquelle gemeinsam mit verschiedenen elektronischen Geräten verwendet wird, welche Rauschsignale an der Spannungsversorgungsseite ausgeben, kann die Vorrichtung der Erfindung als Pendel-Antriebsvorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit verwendet werden, welche durch die Verwendung eines Elektrolytkondensators zur Spannungsversorgung und eines Widerstandes vor Fehlfunktionen bewahrt werden kann. Auch ohne Verwendung einer solchen rauschsignalfreien, teueren Spannungsstabilisierung wie der Spannungsquelle für Computer ist es möglich, eine irrtümliche Erregung zu einem anderen Zeitpunkt als dem Zeitpunkt, in welchem der elektrische Strom in der Antriebsspule 4 das Pendel am wirksamsten antreibt, zu verhindern.
  • Weiterhin werden Rauschsignale nicht an verschiedene elektronische Geräte, welche eine Spannungsquelle gemeinsam mit der Erfindung verwenden, abgegeben, so daß die Spannungsquelle beliebig ist, und somit ist es möglich, eine Pendel- Antriebsvorrichtung für Wechselstrom und Gleichstrom bei geringen Kosten zu erhalten.
  • In der vorliegenden Erfindung gilt weiterhin die Beliebigkeit der Rückstellkraft der Schwingung, bezogen auf sich bewegende Werbeartikel, bewegende Teile von Spielzeug und bewegende Designelemente von Ziergegenständen und somit ergibt sich eine Anpaßbarkeit in der Anwendungsform.

Claims (1)

1. Selbstanlaufender Schwinger, mit:
einem schwingenden Teil (8, 11) und einem stationären Teil;
einer freilaufenden Oszillatorschaltung mit einem ersten Transistor (z.B. TrP) und einem zweiten Transistor (z.B. TrN), wobei die Basis jedes Transistors (TrP, TrN) an den Kollektor des anderen der Transistoren (TrP, TrN) angeschlossen ist, und ein Kondensator (C11) eine Zeitkonstante bestimmt und zwischen der Basis des ersten Transistors (z.B. TrN) und dem Kollektor des zweiten Transistors (z.B. TrP) angeschlossen ist;
einer Antriebsspule (4), welche an den Kollektor des zweiten Transistors (z.B. TrP) als eine Last an dem Transistor (z.B. TrP) angeschlossen ist;
einer Gleichspannungsquelle (25; 12a, R5), welche an die freilaufende Oszillatorschaltung angeschlossen ist; und
einem Permanentmagnet (7) mit der gleichen oder der entgegengesetzten Polarität, bezogen auf das in der Antriebsspule (4) erzeugte Magnetfeld, wenn ein elektrischer Strom darin eingespeist wird, wobei der Permanentmagnet (7), bezogen auf die Antriebsspule (4), bewegbar ist und in der Lage ist, eine relative Schwingbewegung unter der Wirkung einer beliebigen Rückstellkraft auszuführen, wobei der Permanentmagnet (7) oder die Antriebsspule (4) gegenüber dem schwingenden Teil (8, 11) befestigt sind und der andere, bezogen auf den stationären Teil in einer Position nahe, jedoch außerhalb von einer Gleichgewichtsposition in der Schwingbewegung des schwingenden Teiles (8, 11) befestigt ist;
dadurch gekennzeichnet, daß:
die Vorrichtung weiterhin einen Leistungskondensator (C12) umfaßt, welcher an die Gleichspannungsquelle (25; 12a, R5) angeschlossen ist, zum Aufnehmen eines Ladestromes davon, wobei die Anordnung derart ist, daß, wenn die Schwingvorrichtung stationär ist, die Ladung von der Spannungsquelle (25; 12a, R5) gleichzeitig in dem Leistungskondensator (C12) und dem Zeitkonstanten-bestimmenden Kondensator (C11) während einer Erregungsperiode gesammelt wird, bis die Spannung über dem Zeitkonstanten-bestimmenden Kondensator (C11) einen vorbestimmten Pegel entsprechend einer Anlaufspannung der Schaltung erreicht, wobei zu diesem Zeitpunkt der zweite Transistor (z.B. TrP) leitend gemacht wird, um dadurch zu ermöglichen, daß ein Entladestrom von dem Leistungskondensator (C12) zu der Antriebsspule (4) abgegeben wird, um dadurch eine elektromagnetische Kraft zwischen der Antriebsspule (4) und dem Magneten (7) zu erzeugen; und daß die Spannungsquelle entweder eine Solarbattene (25) umfaßt, wobei die Ladung durch die Wirkung der Beleuchtung der Solarbatterle (25) in dem Leistungskondensator (C12) gesammelt wird, oder
eine Reihenschaltung einer Batterie (12a) und eines Widerstandes (R5).
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