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Elektrische Uhr Die Erfindung betrifft eine elektrische Uhr mit einem
mit der Unruh verbundenen, zweckmäßig gleichachsig mit ihr angeordneten Magnetanker,
der zwischen den Polen eines Elektromagneten schwingend angeordnet ist, wobei der
Elektromagnet über einen mit dem schwingenden System während eines Teils der Schwingung
in Kontakt stehenden Schaltanker steuerbar ist.
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Uhren elektrisch über einen mit der Unruh verbundenen Magnetanker
anzutreiben, ist bereits bekannt. Bei den bekannten Konstruktionen wird das schwingende
System meist über einen in der Mittellage des Systems angeordneten federnden Kontakt
gesteuert, der eine bestimmte Strecke durch das System mitgenommen wird und dann
wieder in seine Mittellage zurückschnappt. Bei dieser Konstruktion hat es sich als
nachteilig erwiesen, daß der Magnetanker schon vor Erreichen seiner Mittellage eingeschaltet
wird und so eine gewisse, wenn auch kurze Zeit, der IJnruhfeder entgegenwirkt. Dadurch
erhält das ganze schwingende System einen Stoß in der falschen Richtung, wodurch
die ruhige Schwingung der Unruh beeinträchtigt wird. Außerdem wird unnötig Energie
verbraucht.
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Diese Nachteile werden durch die elektrische Uhr gemäß der Erfindung
dadurch vermieden, daß sich der Teil der Schwingung, währenddessen ein Kontakt zwischen
Schaltanker und schwingendem System besteht (Kontaktbereich), ausschließlich im
Bereich des Eingangs jeder Halbschwingung befindet, so daß der Elektromagnet nicht
wirksam wird, bevor das schwingende System die Mittellage erreicht hat.
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Um die Stromschlüsse herzustellen, wird zweckmäßig auf dem Magnetanker
ein stiftförmiges Kontaktstück angeordnet und dem Schaltanker eine zur
Mittellage
des Kontaktstückes symmetrische, beispielsweise winkelförmige Aussparung gegeben,
an deren Seiten bzw. Sehenkeln Kontaktflächen als Gegenkontakte für das Kontaktstück
vorgesehen sind.
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Der schwenkbar angeordnete Schaltanker hat so viel Selbsthemmung,
daß er im wesentlichen in-der jeweils durch Schwenkung mittels des Kontaktstückes
erreichten Stellung verbleibt, wobei der durch die Trägheit über die positive Verdrehung
hinaus zurückgelegte Weg des Schaltankers von der :luftreffgeschwindigrkeit der
Unruh abhängt. Das Kontaktstück und der Schaltanker mit seiner Aussparung sind dabei
so zueinander angeordnet, daß durch die schwingende Bewegung des Kontaktstückes
der Schaltanker abwechslungsweise in der einen und der anderen Richtung verschwenkt
wird.
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Parallel zu den Kontakten ist zweckmäßig ein liondensator bzw. ein
Kondensator und Widerstand angeordnet, wobei der Kondensator zur Verringerung der
Kontaktdauer den Strom nach der Kontaktunterbrechung noch eine gewisse Zeit aufrechterhält.
Der nach öffnen der Kontakte aus dem Kondensator fließende Strom wird damit zur
Aufrechterhaltung des Feldes und zum Antrieb der Unruh ausgenutzt. Die Kontaktzeiten
'können bei geeigneter Bemessung des Kondensators wesentlich kleiner gehalten werden,
als dies sonst notwendig wäre.
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Zweckmäßig ist der Elektromagnet vor Erreichen der Mittelstellung
des Magnetankers gegenüber den Polen des Elektromagneten durch Weiterschwingen des
Kontaktstückes über die Gegenkontaktfläche des Schaltankers hinaus abzuschalten,
und diese Abschaltung sollte so rechtzeitig erfolgen, daß der in der Wicklung nach
Kontaktöffnung fließende; vom Kondensator gespeiste Strom vor Erreichen dieser '.Mittelstellung
im wesentlichen abgeklungen ist.
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Zur Speisung der Feldwicklung des Elektromagneten wird zweckmäßig
ein mit dem Stromnetz .-erl>undener, spannungsregelnder Transformator vorgesehen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt; es zeigt Fig. i eine schematische Ansicht des magnetischen
Systems mit der elektrischen Schaltung, Fig. 2 bis 4 verschiedene Stellungen von
Magnetanker und Schaltanker.
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In einem nicht dargestellten Uhrwerk ist der Magnetanker i gleichachsig
mit der ebenfalls nicht dargestellten Unruh angeordnet und mit ihr verbunden. Der
Magnetanker i hat drei ausgeprägte Pole 13, 14, 15 und kann um seine Achse zwischen
den zwei Polen 16, 17 eines Elektromagneten 2 mit Erregerspule 3 schwingen. Der
Magnetanker i hat unterhalb seiner Achse einen gegen den Magnetanker isolierten
Kontaktstift 4, der sich innerhalb der Gabel des Schaltankers 5 befindet. Der gegen
Masse und den Magnetanker isolierte Schaltanker 5 ist auf einer Achse 6 schwenkbar
und hat auf den Innenflächen der Gabelzinken Kontaktflächen 7 und B.
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Ein Ende der Magnetspule 3 ist mit Erde verbtlnden. Vom anderen Ende
führt eine Leitung zum Stift 4; eine weitere Leitung verbindet den gegen den Stift
4 isolierten Schaltanker 5 mit dem Pluspol der als Stromquelle dienenden Batterie
io, deren anderer Pol an Erde liegt. Zum Kontaktstift und dem Schaltanker ist ein
Kondensator i i und Widerstand 12 parallel geschaltet.
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- Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt: In Fig. i ist der
Zlagnetanker i in Ruhestellung dargestellt. Der Pol 14 befindet sich in seiner obersten
und der Kontaktstift 4 in seiner untersten Stellung. Die Pole 16 und 17 des Elektromagneten
2 sind in der Mitte zwischen den beiden Zinken der Gabel des Schaltankers 5. Wird
nun die Unruh durch geeignete Mittel in Schwingung versetzt, so gerät auch der mit
ihr starr verbundene und auf der gleichen Achse sitzende Magnetanker i in Schwingung.
Beim Ausschlag desselben, beispielsweise nach links, trifft nun der Kontaktstift
4 auf die linke Kontaktfläche 7 der Gabel des Schaltankers 5 auf. Damit ist der
Stromkreis der Spule 3 des Elektromagneten 2 geschlossen. Der nunmehr fließende
Strom erregt den Elektromagneten 2, und das Magnetfeld übt auf den Magnetanker i
ein Drehmoment aus, das dem schwingenden System einen Impuls in der Richtung der
Schwingung erteilt. Das Drehmoment dauert an, solange der Stromschluß zwischen dem
Kontaktstück .4 und der Kontaktfläche 7 aufrechterhalten wird. Der gegen den Schaltanker
5 anschwingende Stift 4 drückt nun den Schaltanker mit seiner Gabel nach links,
so daß der Schaltanker um einen gewissen Winkel a um seine Achse 6 geschwenkt wird.
Der Kontaktstift 4 schwingt dabei an der Kontaktfläche 7 vorbei (Fig. 2). Der Schaltanker
5 hat eine nicht dargestellte Hemmeinrichtung, durch die er im wesentlichen in der
Stellung verbleibt, in die er durch den Stift 4 geschoben wird. Nach Vorbeischwingen
des Kontaktstiftes 4 an der Kontaktfläche 7 wird der Stromkreis zwischen Spule 3
und Stromquelle io unterbrochen. Durch den aus (lern Kondensator i i fließenden
Strom wird Jedoch das Magnetfeld noch eine gewisse Zeit aufrechterhalten, so daß
das auf den Magnetanker i ausgeübte Drehmoment auch nach öffnen der Kontakte noch
eine gewisse Zeit anhält. Die Abschaltung des Magnetankers muß daher so rechtzeitig
erfolgen, daß der Kondensatorstrom auf einen kleinen Wert abgeklungen ist, bevor
die Mitte des Poles 14 die Mittelstellung des Poles 16 erreicht hat. Durch geeignete
Bemessung des Kondensators kann die Kontaktdauer entsprechend verkürzt werden.
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Bei Umkehr der Unruh schwingt der Kontaktstift 4 an der Kontaktfläche
7 vorbei, ohne einen Stromschluß herzustellen, und trifft beim Weiterschwingen auf
die Kontaktfläche 8 der Gabel des Schaltankers 5 auf (Fig. 3). Der Magnetstromkreis
wird dadurch wieder geschlossen, und die Unruh erhält einen Impuls in der Richtung
der Schwingung. Beim Vorbeischwingen des Kontaktstiftes 4 wird der Schaltanker 5
um einen Winkel a in der anderen Richtung verschwenkt (Fig. .4). Nun wiederholt
sich das Spiel in ähnlicher Weise, wie bereits beschrieben.
Die
Hemmung des Schaltankers 5 wird zweckmäßig so eingestellt, daß der Schaltanker entsprechend
der ihm erteilten Geschwindigkeit durch seine eigene Trägheit noch einen gewissen
verhältnismäßig kleinen Winkel weiterscbwingt. Dadurch wird erreicht, daß bei zu
großer Auftreffgeschwindigkeit des Kontaktstiftes q. auf den Schaltanker 5, d. h.
bei zu großer Amplitude der Unruh, der Stromschluß zwischen dem Stift 4 und der
Kontaktfläche 6 oder 7 rascher unterbrochen wird, als dies bei kleiner Auftreffgeschwindigkeit
der Fall wäre. Der dem Magnetanker erteilte Impuls dauert so eine kürzere Zeit,
und die @inplitude der Unruh wird kleiner. Umgekehrt wird die Hemmung des Schaltankers,
wenn die Auftreffgeschwindigkeit und damit die Amplitude der Unruh zu klein ist.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß sich die Amplitude der Unruh und des mit
ihr verbundenen Magnetankers selbsttätig regelt und nur innerhalb verhältnismäßig
geringer Grenzen schwankt.