NO133468B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et batteridrevet ur med et elektromekanisk oscillatorarrangement som er konstruert som uro-enhet med forholdsvis lav frekvens og med en drivspole som samarbeider med. et magnetarrangement, idet spolen forbindes med en strøm-

kilde minst én gang i- lopet av hver full svingning av uro-

enheten, og idet konstruksjonen er slik at tidspunkt og varighet av drivspolens forbindelse med strømkilden på den ene side •styres av pulsrekkefblgen fra en frekvensstandard i form av en krystalloscillator etterfulgt av en frekvensdeler, og på den annen side styres av uro-enhetens svingeamplitude på en slik måte at det i middel tilveiebringes en forutbestemt frekvens for svingningene av uro-enheten som driver en tidsindikerende mekanisme.

Bruken av en krystalloscillator eller lignende oscil-lator med meget stabil frekvens i forbindelse med en frekvens-

deler for å styre frekvensen av en svingende anordning har lenge vært kjent. En sådan anordning er angitt i US patent 3 110 853

og også i patenter av tidligere dato, men hittil har anvendelsen.. av denne Bnskelige anordning for styring av et elektrisk ur vært beheftet med problemer.

Forholdsvis nye eksemplér på foreslåtte lesninger

kan finnes i de amerikanske patenter 3 212 252, 3 282 0<*>f2,

3 292 061+ og 3 1*51 210. I disse anordninger drives urets hjul ved hjelp av enten et konvensjonelt, svingende balansehjul eller en stemawgaXfelenhet hvor svingefrekvensen er forholdsvis uav-hengig av svingeamplituden, og som impulseres periodisk ved et kontrollort punkt i svlngesyklusen n&r batteristrOm tilfares til drivspolen 1 den alsktromagnetiske drivenhet. Kontrollen av strømpulsene til drivspolen medforer imidlertid bruk av en ekstra oppfangnings- eller avfolingsspole for å styre en transistor som den stromkontrollerende bryter, og samkjoringen med tidsbasisenheten.medforer enten en kombinasjon av signaler i transistorens utgangssignal, eller spesielle kretser ved hjelp av hvilke pulser fra avfolingsspolen kombineres på en eller annen måte med det frekvensdelte utgangssignal fra krystalloscillatoren, for å utvikle et kombinert signal for tilforsel til transistorens basis.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et forenklet og effektivt system for anvendelse av en sådan tidsbasisenhet i et batteridrevet ur ved at en sådan enhet kombineres på en ny måte med utvalgte, spesielle funksjonsenheter for den batteridrevne drivenhet i uret, omfattende folgende: 1. En balansehjul- eller uro-enhet for direkte over-foring av drivkrefter på kjent måte til. hjulene i uret, hvor uro-enheten er av den type i hvilken svingefrekvensen gjores avhengig av svingeamplituden, f.eks. ved hjelp av et arrangement av vanlige reguleringstapper i sådan nær fysisk forbindelse med balansefjæren at de hviler variabelt på denne for å endre den naturlige svingefrekvens når svingeamplituden varierer, idet en sådan uro-enhet er i og for seg kjent fra US patent 2 183.062. 2. En elektromagnetisk drivenhet for balansehjulet, bestående av en drivspole og en permanent magnet, idet spolen fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis, gjor tjeneste som det bevegelige element og derfor er det element som er montert på balansehjulet. Drivenheten er enten av énveispulstypen som benytter to poler av motsatt polaritet til å generere samtidige pulser på de to sider av spolen, én gang for hver hel svingning, slik som angitt i US patent 2 976 <*>+35j eller den er av toveis-typen, slik som angitt i fransk patent 1 277 507» hvor det benyttes tre poler og. en dobbeltvirkende kontakt, men med den samme topolsvirkning i en gitt retning én gang i hver halv-svingning, i samsvar med Fery's prinsipp, slik som angitt i fransk patent 677 30>+ og dettes tillegg nr. 36 0J6 og 36 k^ h. 3. En kontakt som er innkoblet i en seriesloyfe sammen med batteriet og drivspolen, og som lukkes kortvarig . for å gi en.ledende tilstand ved et spesielt punkt eller spesielle punkter i hver halv eller hel svingning, ved sammenkobling av en ledende tapp på balansehjulet eller dettes aksel med den frie ende av en fjærende, fast kontakt, slik som i de patenter som er nevnt i avsnitt 1 og 2 ovenfor.

h. En triodetransistor med en styre-elektrode og to andre elektroder som er innkoblet i den seriesloyfe som inneholder batteriet, drivspolen og kontakten, slik at den sammen med kontakten danner en OG-krets i den mening at strom flyter i sloyfen bare når både kontakten og transistoren er ledende, idet transistorens styre-elektrode, dvs. dens basis, er direkte forbundet med frekvensdelerens utgang for mottagelse av et tog' av pulser med stabil frekvens som gjor transistoren periodisk ledende i tidsintervaller med fast varighet.

Nærmere bestemt er et batteridrevet ur av den inn-ledningsvis angitte type ifolge oppfinnelsen kjennetegnet ved at det på i og for seg kjent måte er tilveiebragt en kontakt som er tilpasset til å påvirkes av uro-enheten, idet kontakten er koblet i serie med en bryter som er tilpasset til å påvirkes av frekvensdelerens utgangssignal, og også er koblet i serie med drivspolen, og at uro-enheten er slik konstruert ;at dens svingefrekvens i et forutbestemt arbeidsområde vil endres med dens svingeamplitude.

Med dette arrangement oppnås stabilisering av tid-tagningen ved hjelp av virkningen av den av kontakten og transistoren dannede OG-krets, idet denne fastlegger varigheten (bredden) av de strompulser som tilfores til drivspolen i drivenheten. Varigheten av- disse pulser med konstant likespenning bestemmer svingeamplituden som på sin side styrer svingefrekvensen på grunn av den spesielle amplitude-frekvenskarakteri-stikk for uro-enheten. Når svingefrekvensen varierer (uret går for fort eller for sakte), varierer varigheten av strompulsene i spolen på grunn av den resulterende faseforandring mellom kontaktens ledende perioder med variabel varighet og transistorens ledende perioder med fast varighet, med resulterende for-andring av varigheten av deres sammenfallende ledende perioder.

Det er tidligere kjent synkrbniseringssystemer hvor impulseringsvarigheten,for en drevet enhet varieres ved å variere de sammenfallende, ledende perioder for to anordninger som er plasert i energitilforselsledningen til en drivspole,

og som har avbrutte ledende perioder, idet de ledende perioder for den ene anordning bestemmes av den drevne drivenhet, og de ledende perioder for den annen anordning bestemmes av et refe-ransesignal. Det henvises her til det foran nevnte US patent 2 183 062, hvor en kontakt som drives intermitterende ved hjelp

av et bålansehjul, er koblet i serie med en likeretter som slipper gjennom halvbolgene av et mottatt vekselstromsignal for drift av drivenheten.

Det henvises også til US patent 3 207 965, fig.

10 - Ihy som beskriver et hoved- og slavesystem hvor hovedoscillatoren er av stemmegaffeltypen og drives ved intermitterende tilforsel av likestrom til en drivspole 1<>>+ gjennom en transistor TR-1 som styres ved hjelp av pulser generert i en folerspole 13 som er knyttet til stemmegaffelen, og den synkroniserte "mottager"- eller slave-enhet som er enten en svingende eller roterende drivenhet, drives ved hjelp av spoler 3*+ - 3° som er koblet parallelt med hoveddrivspolen l<1>*, og som mottar strom under de sammenfallende ledende perioder for ( transistoren TR-1 ved hovedoscillatoren og en anordning (enten en ytterligere transistor TR-2 eller en "kretsbryter") som drives av mottagerens drivenhet (f.eks. gjennom en oppfangings-spole 37)» idet det eventuelt finnes en frekvensdeler mellom hovedenheten og mottagerenheten. Se også fransk patent 1 092 hil (fig. 12), det 6. tillegg nr. 73 591 til dette patent, og fig. 38 i det 3. tillegg nr. 80 213 til fransk patent 1 090 <<>?6h.

Oppfinnelsen skal i det folgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, der fig. 1 er et skjematisk bilde av et bålansehjul og dets balansefjær med reguleringstapper tilpasset til å gjore balansehjulets naturlige svingefrekvens avhengig av dets svingeamplitude over et effektivt område for svingefrekvensvariasjoner, fig. 2 er et sideriss av en del av anordningen ifolge fig. 1, fig. 3 er en skjematisk fremstilling av det elektriske system, omfattende drivenheten

for balansehjulet, en OG-krets og en tidsbasisenhet, fig. h er et diagram i tre deler hA til kC av de relative lukke-eller ledeintervaller for kontakten og transistorbryteren,

og av strømmen som tilfores til drivspolen under de intervaller da de to enheter er samtidig lukket, dvs. begge er ledende, og fig. 5 er et diagram av svingefrekvensen som funksjon av amplituden for bålansehjul- eller uro-enheten på fig. 1 og 2.

På tegningen er et batteridrevet ur ifølge oppfinnelsen vist å inneholde en hoyfrekvensoscillator 10 som tjener som tidsbasis eller kilde for synkroniseringssignaler, og som mottar energi f-ra en lokal kilde 15, fortrinnsvis det batteri som tilforer drivstrom til urets motor. Oscillatoren 10 kan være en krystalloscillator med en frekvens i området ^9.000 Hz eller hvilken som helst annen egnet høy frekvens. Krystalloscillatoren 10 avgir et meget stabilt høyfrekvent signal til en frekvensdeler 11.

Frekvensdeleren 11 omfatter et antall delekretser, fortrinnsvis av den komplementære metalloksydhalvleder- eller MOS-type som deler ned den høyfrekvente pulshastighet fra oscillatoren 10' til et lavere multiplum av balansehjulets frekvens. En utgangsfrekvens på ca. 6 Hz vil være tilfredsstillende for et synkroniseringssignal som tilfores til OG-kretsen 12.

I et tretakts ur for eksempel vil frekvensdelerens utgangsfrekvens da være det dobbelte av balansehjulets frekvens.

OG-kretsen 12 består av. en transistor 13 hvis basis lk er forbundet med frekvensdeleren 11. Transistorens kollektor 16 er koblet i serie med en bryter eller kontakt 17, mens emitteren 18 er koblet til jord. For å minske kretsens strøm-forbruk kan en felteffekttransistor benyttes i dette tilfelle. Transistoren 13 og kontakten 17 utgjor en OG-krets for til-førsel av drivpulser til spolen 19.

De aktualle deler ay uret ifølge oppfinnelsen er vist på figé-1 og 2. Uret inneholder en frontramme 31 med en på denne montert urskivering 32 og en balansebro 33 som er ad-skilt fra rammen 31. En bålansehjulsa^sel $ h er lagret i et lager 36 1 f rontraamen.. 31 og 1 at léger, 37 i balarisebroeri 33.

Balansehjulakselen 3<*>+.bærer balansehjulet eller uroen 21,

som inneholder den elektriske spole 19 som er rund, trapesformet eller har annen form, og som består av mange viklinger av tynn tråd. En magnet 25 er festet til urskiveringen 32 på den ene side av spolen, mens en magnetisk shunt 38 er anbragt under spolen 19.

En balanse- eller urofjær 39 er koblet til balanse-hjulakseleh eller balansedelen 3^ for å regulere bevegelsen av balansehjulet 21, som inneholder en. på dette montert kontakt-

stift hl. Stiften hl er forbundet med den ene ende av spolen 19 ved en leder h2, mens den andre leder i+3 fra spolen 19 er forbundet med balansehjulet 21 ved hh.

En kontaktfjærmontasje ^6 er montert nær opp til balansehjulet 21 og omfatter et basislegeme h7 av et isolerende materiale, en fjærkontaktarm hS for kontakt med battericellen 15 og en kontaktf jær *+9. Kontaktf jæren *+9 er festet til legemet h7 ved hjelp av en festeanordning 51» mens kontaktarmen h8 er festet til legemet ved hjelp av en anordning 52. Fjæren ^9

strekker seg i rett vinkel til. sin basis 53j mens en mellom-liggende del fastholdes av en dempearm 5h. Den frie endedel av fjæren ^9 kontakter stiften <!>+l under balansehjulets 21

rotasjon, og slutter således OG-kretsen 12.

Under drift mates en synkroniseringspuls til driv-

spolen 19 som frembringer et magnetfelt som vekselvirker med feltet fra magneten 25. Denne vekselvirkning av magnetiske felt forårsaker en puls.til balansehjulet 21 når magneten 25

er på plass. Magneten 25 er vanligvis et enkelt stykke av keramikk som i virkeligheten danner tre magneter og frembringer tre magnetfelt gjennom hvilke spolen 19 svinger. De tre magnet-

felt er anordnet med vekslende polariteter, f.eks. syd-nord-

syd, ved magnetoverflaten for å frembringe toveis impulsering til balansehjulet 21. Kontaktfjæren h9 og kontaktstiften ^1 er anbragt slik i forhold til magnetene at selvstarting tilveiebringes.

Balansehjulet 21 virker mot tilbakeforingskraften

fra en ikke-lineær fjær 39 som kan utvelges eller innstilles ved hjelp av en innstillingsanordning slik at balansehjulets 21

amplitude oker med frekvensen og påvirker lukkeperioden for kontakten 17, se fig. 5- Alternativt kan fjæren 39 velges slik at den gir balansehjulet en isokronismekarakteristikk hvor amplituden avtar med frekvensen. Som en mer praktisk sak kan en konvensjonell, lineær fjær anvendes sammen med en spesiell regulator (ikke vist) for å tilveiebringe den ønskede ikke-lineære isokronismekarakteristikk.

Som vist på fig. 2 og 3» består kontakten 17 av kontaktf jæren >+9. som er montert på montasjen <*>f6 og rager ut fra denne. Fjæren ^-9 bringes intermitterende i berøring med kontaktstiften <!>+l som er montert på det svingende bålansehjul 21, for å fullfore kretsbanen gjennom transistoren 13 til spolen 19. Utgangssignalet fra frekvensdeleren 11 tilfores til drivspolen 19 i form av en puls,med variabel bredde bare under det tidsintervall hvor kontakten 17 er lukket og transistoren 13 er aktivert for å tilfore pulser til spolen.

Ved betraktning av fig. 3 °g fig- hA, kB og ^C innses at transistoren 13 arbeider under kontroll av frekvensdelerens 11 utgangssignal for å tilveiebringe en rekke synkroniserings-pulser med fast og meget stabil frekvens og en varighet som er vist som P^ på fig. kB. Frekvensdeleren 11 reduserer frekvensen fra høyfrekvens- eller krystalloscillatoren 10 til 6 Hz-området, fra en inngangsfrekvens i området ^9 kHz. I drivspolen 19 flyter strøm bare når transistoren 13 er ledende og kontakten 17 er lukket. Kontakten 17 og transistoren 13 utgjor således en OG-krets for å styre drivpulsene til spolen 19 ved reguler-ing av pulsbredden.

De lukkede kontaktintervaller P^ På fig» ^-A og strøm-pulsen P^ på fig. hC varierer med balansehjulets 21 bevegelse. Dersom således balansehjulets 21 hastighet øker, vil pulsintervallet P^ ha en tendens til å bli smalere, mens det vil ha en tendens til å bli bredere dersom balansehjulets 21 hastighet synker. Strømpulsen P^ til drivspolen 19 er den del av pulsen som tilføres under pulsintervallet P^. Dersom balansehjulet 21 derfor øker hastigheten, blir strømpulsen P^ smalere fbrdi det lukkede kontaktintervall avsluttes tidligere i forhold til P^. Strømpulsen P^ .varieres følgelig i bredde for å tilveiebringe mer eller mindre drivbevegelse til balansehjulet 21 i samsvar med den puls som overfores i løpet av kontaktens

17 lukkede intervall.

Balansehjulet 21 er koblet til et ikke-lineært arrangement under styring for eksempel av en utvalgt balansefjær 39 eller en balansefjær som er gitt en ikke-lineær karak-teristikk ved hjelp av en spesiell regulator, hvorved balansehjulets frekvens varierer med amplituden. Endringene i puls-bredde som tilfores til spolen 19, forårsaker endringer i balansehjulets 21 mekaniske amplitude som på grunn av ikke-lineariteten i det mekaniske system forårsaker at balansehjulet 21 går tilbake til den synkroniserte frekvens. Kurven for et sådant system, frekvens som funksjon av amplituden, er vist på fig. 5-

Sammenfatningsvis inneholder det forbedrede ur en frekvensstandard omfattende en krystalloscillator 10 og en frekvensdelerenhet 11 som på en ny og forenklet måte er koblet sammen med utvalgte funksjonsenheter. Et svingende bålansehjul 21 med. en svingefrekvens som er avhengig av svingeamplituden, er en sådan enhet, mens en annen enhet er en elektromagnetisk drivenhet som driver balansehjulet 21. Drivpulsene for: drift, av balansehjulet 21 styres både med hensyn til varighet og synkronisering ved. hjelp av OG-funksjonseffekten for en kontakt 17 i serie med en transistor 13. Utgangssignaiet fra frekvensdeleren 11 gjor transistordelen av OG-kretsen avbrutt ledende i perioder med fast varighet. Den resulterende strømpuls varierer med hastigheten av balansehjulet fordi det lukkede kontaktintervall avsluttes tidligere eller senere i forhold til pulsene fra transistoren 13. Balansehjulet 21 som driver hjulene i uret, synkroniseres dermed ved hjelp av pulsene fra krystalloscillatoren 10.

Den foreliggende oppfinnelse, slik den er beskrevet

i det foregående, tilveiebringer således et meget nøyaktig, synkronisert ur som arbeider under styring av synkroniserings-pulser fra en krystalloscillator.

Claims (3)

1. Batteridrevet ur med. et elektromekanisk oscillatorarrangement som er konstruert som uro-enhet med forholdsvis lav frekvens og med en drivspole som samarbeider med. et magnetarrangement, idet spolen forbindes med en strømkilde minst én gang i løpet av hver full svingning av uro-enheten, og idet konstruksjonen er slik at tidspunkt og varighet av drivspolens forbindelse med strømkilden på den ene side styres av pulsrekke-følgen fra en frekvensstandard i form av en krystalloscillator etterfulgt av en frekvensdeler, og på den annen side styres av uro-enhetens svingeamplitude på en slik måte at det i middel tilveiebringes en forutbestemt frekvens for svingningene av uro-enheten som driver en tidsindikerende mekanisme, karakterisert ved at det på i og for seg kjent måte er tilveiebragt en kontakt (17) som er tilpasset til å påvirkes av uro-enheten, idet kontakten (17) er koblet i serie med. en bryter (13) som er tilpasset til å påvirkes av frekvensdelerens ■(11) utgangssignal, og også er koblet i serie med drivspolen (19), og at uro-enheten er slik konstruert at dens svingefrekvens i et forutbestemt arbeidsområde vil endres med dens svingeamplitude.

2. Ur ifølge krav 1,karakterisert ved at uro-enheten omfatter et urolegeme (21) og en spiralfjær (39)? og at det med spiralfjæren (39) er forbundet en regulator som er slik innrettet at urolegemets (21) amplitude økes med svingefrekvensen.

3. Ur ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at magnetanordningen omfatter en flerpolet magnet (2?) av keramisk materiale som er festet overfor drivspolen (19) til en faststående byggedel (32). h. 'Ur ifølge et av kravene l-3?karakterisert ved at den av uro-enheten (21, 3<*>+» 39) manøvrerbare, kontakt (17) er utformet som brytekontakt og omfatter en kontaktstift ( kl) som er festet til urolegemet (21), og en kontaktf jær (<*>+9) hvis ene ende er festet til et basislegeme C+7) av isolerende materiale, og hvis andre, frie ende kan bringes i berøring med kontakt-i stiften (1+1). 5. Ur ifolge et av kravene 1 - l+, karakterisert ved at den av frekvensdelerens (11) utgangssignal manøvrerbare bryter er en transistor, særlig en felteffekttransistor (13). -6. Ur ifolge ét av kravene l-5jkarakterisert ved at oscillatoren (10) er en piezoelektrisk krystalloscillator med en frekvens på ca. *+9 kHz, og at frekvensdeleren (11) avgir et utgangssignal med en frekvens på 6 Hz. 7. Ur ifolge et eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at regulatoren gir urolegemet (21) en ikke-lineær isokronismekarakteristikk.