DE1673768A1 - Elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Geraet - Google Patents

Description

• Elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Gerät Die Patentanmeldung betrifft ein elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Gerät, mit mechanischem Schwinger, z.B. Gangregler- anordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormales usw., mit einer in Relativbewegung zu einem Permanentmagnetaysten befindlichen induktiv beaufschlagten Steuerspule, welche über eine Halbleiter- schaltung, insbesondere eine Transistorschaltung, die Bestronung einer Triebspule bewirkt, wodurch rückwirkend das Permanentmagnet-System elektrodynamisch beaufschlagt und damit die.Relativbewegung zwischen dieser und der Steuerspule aufrechterhalten wird.
• Elektrisch kontaktlos angetriebene zeithaltende Geräte, haben ihrer Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit wegen auf dem Markt für elektrische Uhren erhebliche Bedeutung erlangt. Diese Zuverlässigkeit der elektronischen Steuerung ermöglicht einen langjährigen, zeitgenauen Betrieb von elektrischen Uhren und es ist deshalb Zweck der vorliegenden Erfindung, den Stromverbrauch bei lelektronischen Uhren erheblich zu senken und trotz verringertem Stromverbrauch die Anlaufsicherheit beim Anlegen der Speisespannung zu gewährleisten und den Isochronismus des Zeitmessers zu erhöhen. Es sind bereits elektrisch kontaktlos angetriebene zeithaltende Geräte mit mechanischem Schwinger mit einer i n Relativbewegung zu einem Permanentmagnetsyatem befindlichen induktiv beanfschlagten Steuerspule, welche über eine Halbleiterschaltung, insbesondere eine Transistorschaltung, die Bestromnag einer Triebspule bewirkt, bekannt, wobei rückwirkend das Permanentmagnetsystem elektrodynamisch beaufschlagt und damit die Relativbewegung zwischen dieser und der Steuerspule aufrechterhalten wird.
• Diese Steuersysteme haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht ohne weiteres selbsttätig anlaufen und außerdem eine im Verhältnis zur Periodenzeit große Impulsdauer und damit einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen. Man hat zwar versucht, durch besondere Ausgestaltung der Spule und des Magnetsystemes,.inabesondere der Magnetflußführung, die relative Beaufachlagung der Steuerspule durch das Permaaentsagnetsysten zeitlich einzuengen und damit den Wirkungsgrad zu begässtigen. Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß sie sehr stark von der Amplitude abhängig sind, und praktisch darin bestehen, daß eine im Verhältnis zu den geometrischen Abmessungen der Spule und des Permanentmagnetsystemes große Amplitude gewählt wird. Eine wesentliche Verringerung des Stromverbrauches konnte mit diesen Einrichtungen nicht erreicht worden. Es ist weiter eine Steuerschaltung für einen mechanischen Schwinger bekanntgeworden, der unter Verwendung einen als Kippschaltung geschalteten Halbleiterschalters arbeitet. Die Ilalbleiterschaltung ist derart dimensioniert, daß diese dauernd unabhängig von der Bewegun1: den mechanischen Schwingers Antriebsimpulse erzeugt, von welchen der Schwinger aus der Ruhelage angeworfen werden kann.
• Hat der mechanische Schwinger eine gewisse Mindestamplitude erreicht, so wird rückwirkend über diesen die hippachaltung synchronisiert, so daß diese im Rhythmus der Schwingerfrequenz arbeitet.
• Bei dieser Schaltungsanordnung ist es nachteilig, daß beim Anlauf die Kippfrequenz höher als die Schwingerfrequenz gewählt werden muß, dadurch die Phasenlagen ungleich sind und damit oft nur ein verzögerten Anwerfen des mechanischen Schwingern ermöglicht wird.
• Es ist ferner eine elektrische Uhr bekanntgeworden, bei welcher die in Itelativbewegunfi 7u einem Permanentmaßnetayatem befindliche induktiv besufschlagte Steuerspule mit der Triebspule induktiv gekoppelt ist, so dass durch die Transistorschaltung ein sogenannter Itelazationsoszillator gebildet wird, der durch entsprechende Dimensionierung und Bedämpfung im Rhythmus der Schwingungen den mechanischen Schwingern Impulszüge erzeugt, welche zum Anlauf den Schwingers führen, wobei bei zunehmender Amplitude die Schaltung als Yerstärkerschaltung arbeitet und den endgültigen Antrieb des Schwingers bewirkt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dah sie temperaturempfind- lich ist und die Anlaufbedingungen nicht immer konstant erreicht werden können Es ist ferner ein elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Gerät mit mechanischem Schwinger bekanntgeworden, mit einer in Relativbewegung zu einem Permanentmagnetsystem befindlichen induktiv beaufschlagten Steuerspule, welche über eine Halbleiterschaltung, insbesondere eine Transistorschaltung, die Bestromung einer Triebspule bewirkt, bei derartig enger Kopplung zwischen Trieb- und Steuerspule, daß sich bei kleinen Amplituden den Schwingers in der Triebspule Schwingungszüge ausbilden, die den Anlauf des mechanischen Schwingers bewirken und daß bei Erreichen einer -größeren Amplitude die Transistor-Schaltung als reiner Verstärker arbeitet, wobei im Steuerkreis des elektronischen Elementes in Reihe mit der Steuerspule ein Kondensator geschaltet ist, dessen mit der Steuerelektrode des elektronischen Elements in Verbindung stehende Belegung über einen widerstand mit einem Pol der Speisetromquelle verbunden ist" auch diese Anordnung hat den Nachteil gewisser Temperaturabhängigkeit, außerdem ist ihr ein noch zu hoher Stromverbrauch eigen. Im Gegensatz zu den vorgenannten Einrichtungen will nun die Erfindung eine Anordnung schaffen, die es ermöglicht, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile, bei kleinem Stromverbrauch, hoher Zeitgenauigkeit einen sicheren -inlauf des Schwingers zu erreichen. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Triebspule mit einer Kapazität in Serie liegend, während der einen durch den Schwinger des zeithaltenden Gerätes bewirkten induktiven Beaufschlagungsphase der Steuerspule durch einen von letzterer, über ein erstes steuerbares Halbleiterelement einleitbaren, einer Stromquelle entnommenen Ladestromstoß in der einen Magnetisierungsrichtung und während der anderen induktiven Beaufschlagungsphase durch einen über ein unter dem Einfluß des hierbei in der Steuerspule erzeugten induktiven Spannungsimpulses entgegengesetzten Vorzeichens zweites steuerbares Halbleiterelement der Kapazität wieder entnomenen Ladestromstoß in der anderen Magnetisierungsrichtung kurzzeitig bestroabar und dadurch das Permanentmagnetsystes während beiden Funktions- phasen der Schaltung durch Impulse stets antreibende Wirkung beaufschlagbar ist, und daß im Moment der Anachaltung der Speisespan- nung bei ruhendem Gangordner das die Ladung der Kapazität bewirkende Halbleiterelement über diese Kapazität steuerbar ist, so daß die Triebspule über die mit ihr in Reihe liegende Kapazität kurzzeitig bestrombar und durch die damit verbundene Beaufschlagung des Peraanentmagnetsystems der Schwinger selbsttätig anwerfbar ist, und ferner die Schaltung bei angehalten oder gebremst gewesenem Schwinger durch den Emitter-Basisatrecken der Transistoren vorgeschaltete Kondensatoren selbsttätig auf höhere Empfindlichkeit bzw, Verstärkung regelbar und damit der Schwinger aus der Ruhelage oder kleinen Amplitude heraus verstärkt beaufschlagbar ist. Eine zweckmäßige erfinderische Ausführungsform kann darin gesehen werden, daß die Triebspule und die Steuerspule an je einem ihrer Enden miteinander verbunden und an die Emitter zweier Komplementär- transistorea angeschlossen sind, wobei das andere Ende der Steuerspule über je einen Kondensator an den Basen der beiden Transistoren liegt und daß die Kollektoren dieser Transistoren mit den Polen der Spannungsquelle-und das andere Ende der Triebspule über einen ent- sprechend bemessenen Kondensator mit einem der Pole der Spannungsquelle verbunden ist, und daß die Kollektor- und Basisstrecke des die Aufladung des Kondensators bewirkenden Transistors durch einen Wider- stand überbrückt ist, der zusammen mit dem Kondensator so bemessen ist, daß beim Anschalten der Speisespannung über den durch den in Reihe mit der Triebspule liegenden Kondensator, die Steuerspule und den der Basis des mit den Trieb- und Steuerspulen direkt verbundenen Transistors vorgeschalteten Kondensator und den diesen Transistor überbrückenden Widerstand gebildeten Ausgleichskreis dieser Transistor geöffnet und durch den sich hieraus ergebenden Ladestromstoß das Permanentmagnet- System des Schwingers beaufschlagbar und damit dieses selbdtätig anwerfbar ist, und daß ferner die Schaltung bei angehalten oder gebremst gewesenem Schwinger durch einerseits den Emitter Bassiastrecken der Transistoren vorgeschaltete, andererseits über diese parallel zur Steuerspule geschaltete Kondensatoren selbsttätig auf höhere Empfind- lichkeit bzw. Verstärkung regelbar und damit der Schwinger aus der Ruhelage oder kleinen Amplituden heraus verstärkt besufschlagbar ist, Eine andere zweckmäßige Ausführungsform kann darin gesehen werden, daß Kondensator und Triebspule miteinander in Reihe liegend, mit dem freien Spulenende an die zusammengeschalteten Kollektoren zweier Komplementärtransistoren geschaltet sind, deren Emitter an den ent- sprechenden Batteriepolen liegen, daß das freie Kondensatorende mit einem der l.mitter und der Steuerspule zusammengeschaltet ist, deren anderes t:nde über zwei Kondensatoren mit den Basen dieser Transistoren verbunden ist, dal_ die miteinander verbundenen Anschlüsse von Kondensator und Triebspule über einen Widerstand :ach der Basis des mit der Trieb- spule direkt. verbundenen Transistors geführt sind und der Kollektor des anderen Transi.tors durch einen Widerstand an dessen Basis geschaltet ist, die über einen weiteren Widerstand nach dem, mit dem Emitter nicht verbundenen Batteriepol geführt.ist, und da13 im Moment der Anschaltung der Speisespannung der mit der Triebspule direkt verbundene Transistor durch, einerseits durch die mit der Triebspule in Reihe liegende Kapazität und den mit dieser und der Basis dieses Transistors verbundenen Widerstand und andererseits durch die Steuerspule und den der Basis dieses Transistors vorgeschalteten Kondensator gebildeten Ausgleichs- kreis geöffnet und durch den sich hierbei ergebenden Ladestromstoß über diesen Transistor das Permanentmagnetsystem des Schwingers beaufschlagbar und damit dieser selbsttätig anlaufbar ist und daß ferner die Schal- tung bei angehalten oder gebremst gewesenem Schwinger durch den Emitter-Basisstrecken der Transistoren vorgeschaltete Kondensatoren auf höhere Empfindlichkeit bzw. Verstärkung regelbar und damit der Schwinger aus der Ruhelage oder kleinen Amplituden heraus verstärkt beaufschlagbar ist. In den den Anmeldeunterlagen beigegebenen zeichnerischen Darstellungen ist-die Erfindung näher erläutert.
• Es stellen darä Figur 1 die Schaltungsanordnung einer Ausführungsform der Erfindung; Figur 2 die Schaltungsanordnung einer anderen Ausführungsform der Erfindung; Figur 3 eine zur Anwendung bei der Erfindung besonders zweckmäßige Ausbildung der Anordnung des mechanischen Schwingers.
• In der Schaltungsanordnung nach Figur 1 sind die Triebspule L2 und die Steuerspule L1 an je einem ihrer finden miteinander verbunden' und an die Emitter zweier Komplementärtransistoren T11 T2 ang.schlossen. Das andere Ende der Steuerspule L1 ist über je einen Kondensator C11 C2 mit den Basen der beiden Komplementärtranaistoren T11 T2 verbunden. Die Kollektoren der beiden Transistoren T11 T2 sind mit den Polen der Spannungsquelle B und das andere i;nde der Triebspule L2 über einen entsprechend bemessenen Kondensator C3 mit einem der Pol e. der Spannungs- quelle B verbunden, Die hollektor-Basisstrecke des die Auf ladung de $ Kondensators C3 bewirkenden Transistors 11 ist durch einen Widerstand 111 überbrückt, der zusamen mit dem Kondensator Cl an bemessen ist, daß beim .Anschalten der ~lieise.pannung über den durch die Bauelemente C3, 1.2, 1.1, Cl und ;1l gebildeten _=usgleicliskreis der Transistor get;ffnet und durch den sich hieraus ergebenden Ladestromstoß für C'.3, 1,2 und Tl das l'ermanentmagnetsystem dc ß Schwingeis beaiifsc:lilagt. lind dieser damit .angeworfen wir(,: Die Funktionsweine ist im einzelnen folgende; Beim Anlegen der Batteriespannung entsteht über +B Kondensator C3, Triebspule L2, Steuerspule L1, Kondensator C1 und Widerstand S1 zurück nach Bein Ladekreis mit aperiodischen Eigenschaften. Kondensatoren C3 und C1 werden hierdurch aufgeladen, wobei Kondensator C1, seiner geringeren Kapazität wegen, die höhere Spannung erreicht. Bei Überschreiten der Schwellspannung der Emitter Basisstrecke des Transis- tors T1 wird dieser plötzlich leitend, wobei sich von +B, Kondensator C3, Triebspule L2, Transistor T1 zurück nach B ein weiterer Ladekreis ausbildet, der zu einem plötzlichen Anstieg des Stromes in der Trieb- spule L2 führt, wodurch das Permanentmagnetsystem des Schwingers beaufschlagt und dieser einleitend aus seiner Ruhelage ausgelenkt wird. Gleichzeitig kommt über den Widerstand 1i,2 ein Stromfluß von +B, Transistor T2, Transistor T1 zurück nach B zustande, Der ausgelenkte Schwinger induziert bei seiner Auslenkbewegung über sein Magnetsystem in der Steuerspule L1 eine zusätzliche Steuerspannung, welche sich zu derjenigen an dieser durch den Ladekreis abfallenden Spannung addiert und damit zu einem Strom über die Steuerspule L1, Emitter Basisstrecke des Transistors T1, Kondensator C1 zurück zur Steuerepule L1 führt, Durch diei-en Strom wird der Kondensator C1 um einen gewissen Betrag entladen und gleichzeitig die Leitfähigkeit des Transistors T1 erhöht, so daß über Kondensator C3 und Triebspule L2 ein zusätzlicher Lade- stromstoß entsteht, welcher eine zusätzliche Beaufschlagung des I'ermanentmagnetsystemes des Schwingers bewirkt" Über den Widerstand R2

  hat der Kondensator C3 übel' C1 1111t1 itl eine 1.:t(luiig erfahren, und bei

  (Iter litln f u l v,enden I lnl;:#Iii# t14 .@cit, inpers nach irreichen tie- gen Lnd-

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  die nun zwar über die Emitter-BBasisatrecke des Transistors T1 keinen StronfluB erzeugen kann, sehr wohl aber zu einen StroafluB über C2, Eaitter-Basisatrecke von Transistor T2 und zurück zur Steuerspule L1 führt, Hierbei wird die Leitfähigkeit von Transistor T2 kurzzeitig erhöht, so daß die an sich schon durch die während des Anlaufes noch gegebene Leitfähigkeit des Transistors T2 bedingte Entladung des Kondensators C3 momentan stark erhöht wird.
• Durch die wechselnde Besufschlagung der Steuerspule L2 und durch die an dieser auftretende Spannung wechselnder Polarität, wird also abwechselnd einmal über den ausgelösten Transistor T1 der Kondensator C3 über die Triebspule L2 kurzzeitig geladen und damit Biber die Triebspu- le L2 das Permanentmagnetsystea des Schwingers beaufschlsgt und damit dessen Schwingungsbewegungen aufrechterhalten und andererseits bei der Beaufsehlagung des Transistors T2 über die Steuerspule L1 der Kondensator C3 über die Triebspule L2 wieder entladen. Dadurch ent- steht eine kurzzeitige,@weäselnde Bestronung der Triebspule L2 und dadurch wird das Permanentmagnetsystem während beider Funktionsphasen der Schaltung durch Impulse stets antreibender Wirkung besufschlagt, Durch die wechselweise an der Steuerspule L1 induzierte Steuerspannung, werden während des Anlaufes die Ladungen der Kondensatoren C1 und C2 fortlaufend abgebaut und schließlich in ihrer Richtung umgekehrt. Damit wird am Transistor T1 eine positive Vorspannung erzeugt, am Transistor 121 liine#äen eine solche negative Polarität. Diese Vorspannungen bedingen, daß die Transistoren T1 und T2 i.ur noch während ganz kurzer Augenblicke, nämlich in den Spitzen der induzierten Steuerspannungsverte leitend werden, und damit der hondensator C3 :_ur noch um einen geringen Betrag geladen bzw. entladen wird, womit ein Betrieb günstigsten Wirkungsgrades verbuc:den ist. Hierzu kann die Ausgleichszeit des aus dem Kondensator C3 und der ihm nachgeschalteten ohnschen widerstände gebildeten Ausgleichskreises größer als die Impulszeit der Transistoren gewählt werden,-wodurch sich eine besonders günstige llegelmtiglichkeit und eine besonders günstige Beaufschla`ung während der Phase des Anlaufen des mechanischen Schwingers ergibt. Bleibt andererseits aus irgendeinem Grund der Schwinger stehen, bei- spielsweise durch mechanisches Anhalten, so erfahren die Kondensatoren C1 und C2 Über die widerstände ltl und R2, cowie über die Batterie B, eine tispolung ihrer Ladungen, so daß die Arbeitspunkte beider Transistoren wieder in einen Bereich dauernder Leitfähigkeit ver- schoben werden, wodurch die Schaltung sich automati.-ch wieder auf äußerste Empfindlichkeit regelt und bei Auftreten der geringsten Störfunktion deti Anlauf des Schwingern zur Folge hat. Hierbei wiederholt Ach das vorstehend beschriebene Funktionespiel, d.h. die Kondensatoren C1 und C 2 werden fortlaufend wieder entladen und schlieUlich deren Ladung in der rolarität umgekehrt. Dadurch :erden die Arbeitspunkte der Transistoren T1 und T2 wieder in einen Bereich unterhalb der Leitfähigkeit verschoben, so daV nach Erreichen der Endelongation die Beaufschlagung des Schwingers nur noch in den Spitzen der in der Steuerspule LI, erzeugten Steuerspannung durch die in der Triebspule L2 ausgelösten Lade- und Lntladestromstöl:e des Kondensators C -i bewirkt Um eine möglichst weitgehende Entladung des Kondensators C3 und damit auch eine möglichst wirksame Ladung dieses Kandensaters zu erreichen, ist es zweckmäßig, den die Ladung bewirkenden Transistor TI sla einen NPN-Silizium-Transistor, den die Entladung dieses Kondensators bewirkenden Transistor T2 hingegen als PNP-Germanium-Transistor vorzusehen, Folgende Dimensionierung ergab bei der Schaltungsanordnung nach Fig, 1 gute Ergebnisse:

  L L1 ca. 13 BH

  ALi s 90 D

  1L1 16oo wdg., o,o5 Sk Cul.

  L L2 = ca.13 nH

  1;L2 9o 0 Li

  n L2 16oo Wdg., o,o5 Cul.

  C3 47 wF

  H1 Zoo k&

  it2 38o kL

  0 1o hF

  C 2 2 gF

  C4 33 wF

  Spulen Außendurchmesser 10 mm Spulenhöhe 1,5 mit Spulen-Innendurchmesser 2,5 mm Unruhe-Durchmesser ca. 20 nm Transistoren T1, BCY 57 Fa. Siemens T2, 0C 305 der Fa. ITT Stromverbrauch bei 1,3 V kleiner als 30 9A Schlagzahl: 36 000, Frequenz 5 Hz Amplitude der Unruhe: 36o0 Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 zeigt eine andere mögliche Ausführungsform der Erfindung.
• In dieser Schaltungsanordnung sind Kondensator C3 1 und Triebspule L21, die miteinander in Reihe liegen, mit dem freien Spulenende an die zu::ammengeschalteten Kollektoren zweier Komplementärtransistoren T1', T2' geschaltet, Die Emitbr dieser Transistoren sind mit den entsprechenden Batteriepolen verbunden. Das freie Kondensatorende von C3' ist mit einem der Emitter und der Steuerspnle L11 zusammengeschaltet, deren anderes Ende über zwei Kondensatoren C11, C2' mit den Basen dieser Transistoraa T1', T2' verbunden ist.
• Die miteinander verbundenen Anschlüsse von Kondensator C3' und Triebspule L2' sind über einen Widerstand R1t nach der Basis des mit der Triebspule L2' direkt verbundenen Transistors geführt, wobei der Kollektor des anderen Transistors durch einen Widerstand R3' an dessen Basis geschaltet ist und. über einen weiteren Widerstand R31 nach dem mit dem Emitter nicht verbundenen Batteriepol geführt ist. Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig, 2 ist folgendes Beim Anlegen der Batteriespannung werden über Kondensator C3' und 'Widerstand B1' sowohl als auch über Steuerspule L1' und Kondensator C1' zwei duegleichskreise wirksam, welche beide auf die Basis des Transistors T1' einwirken, Der Transistor T1' wird dadurch sofort geöffnet, da er über die vorgenannten Ausgleichsglieder über die volle Batteriespannung beaufschlagt wird, wodurch über +B, C3', L2', Kollektor Emittergtrecke von T1' ein Ladestromkreis'für C3@ zustande kosalt, dessen StromatoB über die Triebspule 1,21 das Permanentmagnetsystem des Schwingers beaufschlägt und damit diesen einleitend anwirft. Der Transistor T2' erfährt über B2' und -B eine Vorspannung, durch welche dessen Arbeitspunkt in den Bereich der Leitfähigkeit verschoben und dieser so schwach leitend wird. Bei der Schwingeruakehr, nach Erreichen dessen Endlage, nach erfolgter einleitender Beaufschlagung, wird der Transistor T2' über den Steuerimpuls von L1' aufgesteuert und bewirkt in dieser Funktionsphase momentan eine Entladung des Kondensators C3' über die Triebspule L2t und die Enitter Kollektor- strecke von T2'. Auf diese Weise wird eine starke Beaufschlagung beim Anlauf und eine sichere und rasche Auschaukelung des mechanischen Schwingers bewirkt.-Durch die über die Steuerspule L1l an die Basen der Transistoren T1' und T2' übertragenen-- Steuerimpulse, werden die Kondensatoren C1' und C2' durch die Diodenwirkung deren Basin-Emitterstrecken aufgeladen. 1.E wird so den Basen der beiden Transistoren eine Vorspannung übermittelt, die mit zunehmender Amplitude des Schwingers ansteigt und den Arbeits- punkt der Transistoren in den Bereich unterhalb der Leitfähigkeit verschiebt, so dass eine Besteuerung der Transistoren T1', T2', durch die bteuersljule 1:14 nur noch in den Spitzen der von dieser erzeugten :teuerspannungsispulee möglich ist. Der Kondensator C3' wird dadurch nur kurzfristig geladen und entladen, wodurch sich ein Antrieb des Schwingers mit sehr günstigem Wirkungsgrad und damit sehr geringes, Stromverbrauch ergibt. Hei atillateheaden, also gebremstem oder blockiert gewesene» Schwinger erfolgt ein teilweiser Ausgleich der Ladungen der Kondensatoren C1', C2' über Hat, L2', 11149 sowie über die Transistoren. Dadurch wandert aber der Arbeitspunkt der Transistoren T1'. 1`2t wieder in den Leitfähigkeitabereich, wodurch sich die Empfindlichkeit b:v. die Verstärkung der Schaltung bedeutend erhöht und dadurch der stillstehende oder nur mit kleiner Amplitude schwingende Gangregler oder Schwinger über den nunmehr stärker geladenen und entladenen Kondensator C3' verstärkt beaufschlagt, so daß der Gangregler in relativ kurzer Zeitseine radamplitude wieder erreicht. Wird andererseits die Speisespannung abgeschaltet, so erfolgt ei eine Entladung ä von C3' über den Transistor 721, dessen Basis über den Widerstand A3' über die Ladung des Kondensators C3' vorgespannt wird. Auf Grand der besonderen Ausbildung dieser Schaltung eignet sich diese insbesondere für die Anwendung von Silizium-Transistoren, denn durch den Widerstand Bit und den Kondensator C3' wird die Basis des Transistors Tit unmittelbar durch die Speisespannung von ca. 1,5 V beaufschlait, andererseits liegt die Basis des Transistors T21 über den Wider- stand R2' ebenfalls an der Speisespannung, so da Lt in beiden Fällen das ausgeprägte Schwellwertsverhalten des Silizium-Transistors sich nicht nachteilig auswirken kann, andererseits aber die Vorteile der Silizium-Transistoren, beispielswlAgse hohe Stromverstärkung und geringe Temperaturabhängigkeit voll zur Geltung kommen können.
• Der in beiden Schaltungen sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 vorgesehene Kondensator G4, dient zur Unterdrückung von unerwünschten Rückkopplungsschwingungen, die sich durch Streit- und Kopplungsfelder ausbilden können und ggf. von Nachteil sind.
• Die den zeichnerischen Unterlagen weiter beigegebene Figur `.'a zeigt eine Abwandlung der Schaltungsanordnung nach Figp 2 dahingehend, daL die liteuerspule 1.1' nicht an den l:mitter von Transistor T2", angeschlossen, sondern statt dessen an den 1,mitter von T1' geführt ist. Line derartige Schaltung ermöglicht ebenfalls einen günstigen Wirkungsgrad und damit kleinen Stromverbrauch bei sicherem Anlauf und einwandfreiem Betrieb des Gangordners. Lediglich hinsichtlicL der Betriebsweise ergeben sich einige, jedoch unwesentliche 1;nterschiede. In der Fig. - der zeichnerischen Unterlagen ist eine besonders zweckmäßige aclawingeranordnung dargestellt. Auf einer Unruhewelle 1 sind zwei gegenüberliegende balkenförmige Platten 2 und 3 aufgebracht, welche an den beiden laden kleine zylindrische oder quaderförmige Magnete 4, 5, Ei und i mit gegenüberliegend axialer ungleichnahmiger folung aufgebracht erhalten, Zwischen 4, 5 einerseits und 6,; andererseits, sind Steuerspule 1.1 und Triebspule L2 unterge- bracht, welche beide von den si _1a ergänz _nden 1 e ldern der Magnete 4-7 beauf-schlagt werden, Die Spulen L1 und L2 sind diametral gegenüberliegend angeordnet, und die Ruhestellung des unter einer Rückstellkraft stehenden Gangordners wird so gewählt, dass jeweils ein diametral gegenüberliegendes twicklungsbündel von trieb- und Steuerspule inittig im iuftspalt der Dauermagnete liegen, Die länglichen Teile `._' und i können aus weichmagnetischem %Itteri<<1 hergestellt werden. Zur Erreichung einer besseren .iussteuerunb durch die Steuerspule L1, sowie zur Verbesserung des lsochronismusverhaltens wird dem Gangordner zweckmäßigerweise eine über den normalen Unruheschwingerfreduenzen liegende Frequenz, beispielsweise von j ltz zugewiesena Die Polarisierun- der Magnete 4 - ; und die @lnschluf.)fole der Spulen L1 und 1-1 wird zweckmäßig so gewählt, daß der einleitende Antriebsimpuls, welcher den Schwinger zum Anlaufen bringt, eine Bewegung des Magnetsystemes 6, 7 vom Mittel der Triebspule L2 wegbewirkt, die Magnete 6,7 also praktisch eine Abstoßung von der Triebspule L2 erfahren, Die Steuerspule L1 soll hierbei so angeschlossen sein, daß der in ihr durch die gleichzeitig einhergehende Bewegung der Magnete 4,5 erzeugte induktive Spannungsimpuls die Wirkung des in der Triebspule L2 erzeugten Ladestromstoßes unterstützt, also den Transistor T1 zusätzlich beaufschlagt. Durch eine solche Beschaltung werden unerwünschte Überlagerungen zwischen dem den Antrieb einleitenden

  Ladestromstoß in der Triebspule L2 und 90 beim Überschwingen der

  Steuerspule L1 bei nach dem Mittel zu gerichteter Anfangsbewegung sich ergebenden hntladestromstoß vermieden, und gleichzeitig durch die positive itückwirkung der Anlaufvorgang begünstigt. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Trägerplatten 2 und 3 aus hochpermiablem magnetischen Werkstoff gefertigt sind und bei den vorgenannten Funktionsbedingungen die axial ungleichnahmig polarisiert gegenüberliegenden Magnete 4, 5 und 6, 7 innerhalb der Platten `_' und 3 so angeordnet sind, daß sich die beiden von diesen 4 Magneten erzeugten Felder addieren; die Platen 2 und 3 praktisch als Rückschlüsse wirken, Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß einmal wesentlich höhere Induktionswerte in den Luftspalten erreicht werden können und damit die Erzeugung einer höheren Steuerspannung in der Steuerspule L1 möglich und gleichzeitig eine intensivere Beaufschlagung des Magnetsyatemes durch die Triebspule L2 erreichbar ist. Hinzu kommt, daß die bei einer solchen Polarisierung unter Beachtung der vorstehend vorgeschlagenen Funktionsweise sich ergebende Anachlußfolge der Spulen L1 und L2 eine die Anlauf- und Betriebsbeaufschlagung des Schwingers unterstützende direkte induktive bzw. tranaformatorische Kopplung zwischen den Spulen L1 und L2 über das magnetische Feld, welches durch die 4 Magnete 4 - 7 gebildet wird' mit sich bringt. Es ist grundsätzlich möglich, anstelle der in der-Fig. 3 gezeigten getrennten gegenüberliegenden Anordnung der beiden Spulen LI und L2 eine kombinierte Anordnung derart vorzusehen, daß beispielsweise je eine Trieb- und Steuerspule entweder in konzentrischer Anordnung oder in einer Ausbildung als aufeinanderliegende flache Scheiben auf beiden Seiten anstelle von nur jeweils einer Steuerspule L1 und einer Triebspule L2 angeordnet sind. Es ist ferner möglich, die

  einzelnen Spulen bifilar zu wickeln, so daßseine besonders enge

  Kopplung zwischen Trieb- und Steuerspule ergibt, und somit - unter Beachtung der entsprechenden Polarisierung und der Anschlußfolgen der einzefäun@;:°Zulen - -eine weitere Begünstigung den Anlaufes und der Betriebsbedingungen möglich ist. Es ist auch eine Anordnung denkbare bei der die Spulen nur auf einer Seite gekoppelt sind, d.h. entweder auf der einen Seite nur eine Steuerspule L1, auf der anderen Seite dagegen eine mit einer weiteren Steuerspule induktiv gekoppelte Triebspule L2 bzw. umgekehrt vorhanden min ist.
• Durch derartige weiterbildende Maßnahmen ist es möglich, die zur Iieaufschlagung der Transistoren notwendige Steuerspannung in der richti- gen Größe zu erzielen, bzw. umgekehrt, die notwendige Deaufschlagung des 1'ermanentmagnetsystemes zu gewährleisten und auf diese Weise eine Abstimmung zwischen Spulen-und l'ersanentmagnetsystem zu erreichen. Durch eine entsprechende Dimensionierung, so der den Basen der Transistoren vorgeschalteten Kondensatoren C1, C2, der Spulen, sowie durch eine entsprechende Bemessung den Magnetkreises des mechanischen Gangordners nach Fit, 3, ist es möglich, gemäß einer zweckmäßigen erfinderischen Weiterbildung den Anmeldegegenstandes, die an eich bei einer _tmplitude von gegen j600 oder darüber sich ergebenden .iehrfachimpul. e unter Nutzung des bei Erreichen dieser Amplitude in der Endlage sich einstellenden Abfalls der hinkelgeschwindigkeit des Gangordners und der bei dieser Aufschaukelung vorhandenen Vorspannuni .der Ragen von T1, T2 (durch Cl, C2) zu unterdrücken. Diese Vorspannung wirkt einer Auslösung des Transistors .entgegen, so daf,' diese durch die erfinderische Diemensionierung nur bei der verhältnismäßig hohen Winkelgeschwindigkeit im 0-Durchgang des Schwingers nutzbar gemacht, im übrigen Bereich des Schwingungsweges hingegen unterdrückt werden kann. Die wesentlichen Vorteile, die durch den Gegenstand der beschriebenen Lrfindung erzielt werden,-sind: i,) Kurzzeitige Beaufechlagung den Schwingers in jeder Beaufsclilagungsphase der Steuerspule, 2,) Selbsttätiger Anlauf des Schwingers, bei Anlegen der Speisespannung, durch die damit verbundene Auslösung des die Ladung des Impulskon-densators C3 bewirkenden Transistors Ti.
• j;) Selbsttätige Regelung der Schaltung auf h<'ihere i@mpfindliclikeit und Verstärkung bei angehalten oder gebremst gewesenem Schwinger. 4,) Günstiger Wirkungsgrad lind damit geringster Stromverbrauch durch die kurzzeitige Beaufschlagung des Schwingers.
• 5,) Durch die symmetrische Beaufschlagung des Gangreglers bzw, Schwingers mittels Impulse stets antreibender Wirkung vor und nach dem 0-Durchgang, werden günstige Isochronismus-Bedingungen erreicht.

Claims (1)

1. Y a t e n t ä n s p r ii c h e 1. elektrisch kontaktlos angetriebenes zeitlialtendes@Gerät, mit mechanischem Schwinger, zaB. Gangregleranordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormales usw., mit einer in ll.elativbewegung zu einem Permanentmagnetsystem befindlichen induktiv beaufschlagten Steuerspule, welche über eine Halbleiterschaltung, insbesondere eine-Transistorschaltung, die Bestromung einer Triebspule bewirkt, wodurch rückwirkend das Permanentmagnetsystem elektrodynamisch beaufschlagt und damit die Relativbewegung zwischen dieser und der Steuerspule aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspule (L`?, L2°) mit einer Kapazität (C3, C3') in Serie liegend; während der einen durch den Schwinger des zeithaltenden Gerätes oder Zeitnormales bewirkten induktiven Beaufschlagungsphase der Steuerspule (L1,1,18) durch einen von letzterer über ein erstes steuerbares Halbleiterelement (T1,T1f@ einleitbaren, einer Stromquelle (B) entnommenen Ladestromstoß in der einen riagnetisierun'gsrichtung und während der anderen indukt; veii Beaufschlagungaphase durch einen über ein unter dem Einfluß des hierbei in der Steuerspule (L1, L1') erzeugten induktiven Spannungsimpulses entgegengesetzten Vorzeichens zweites steuerbares Halbleiterelement (T'.:, P2') der Kapazität (C5,Cj-) wieder entnommenen Entladestromstoß in der anderen !lagnetisierungs- richtung kurzzeitig bestrombar und dadurch das'Yermanentmagnetsystem (Fig, 3; `', 3; 4,5,6 und 7) während beiden Funktionsphasen der Schaltung durch- Impulse .stets antreibender Wirkung beaufachlagbar ist, und daß im Moment der Anschaltung der Speisespannung bei ruhendem Gangordner das die Ladung der Kapazität (C3, C3') bewirkende Halbleiterelement (T1, 1.'1') über diese Kapazität steuerbar ist, so daß,die Triebspule (L2, L2') über die mit ,ihr in Reihe liegende Kapazität (C3, C3') kurzzeitig bestrombar und durch die damit verbundene Beaufschlagung des Permaneutmagnetsystemes der Schwinger selbsttätig anwerfbar ist, und ferner die Schaltung bei angehalten oder gebremst gewesenem Schwinger durch den Emitter-Basisstrecken der Halbleiterelemente (T1, T1', T2, T2') vorge- schaltete Kondensatoren (C1, Cil, C2, C21) selbsttätig auf höhere Empfindlichkeit bzwo Verstärkung regelbar und damit der Schwinger aus der Ruhelage oder kleinen Amplituden heraus verstärkt beaufschlagbar ist, (Figa 1, Fig, 2, 2a)- :?` Elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Gerät, -mit mechanischem Schwinger, zo$@ Gangregleranordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormales neu.. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebspule (L2) und die Steuerspule (L1) an je einem ihrer Enden miteinanider verbunden und an die Emitter zweier homplementärtransistoren (T1, T2) angeschlossen sind, wobei das andere Ende der Steuerepulre (L1) über je einen Kondensator (C1, C2) an den Basen der beiden Transistoren (T1, T2) liegt, und daß die fiolle ktoren dieserTransistoren mit den Polen der Spannungs- quelle (+ü, -D) und das andere Ende der Triebspule (L2) über einen entsprechend bemessenen Kondensator (C3) mit einen der Pole der Spannungsquelle (+ü, -i3) verbunden ist, und daß die Kollektor-ßasisatrecke des die Aufladung des Kondensators (C3) bewirkenden Transistors (T1) durch einen 1tiderstand (R1) überbrückt ist, der zusammen mit dem Kondensator (C1) ao benennen ist, daz beim Anschalten der Speisepannung über den durch den in Reihe mit der Triebspule (L'-') liegenden Kondensator (C3) der Triebspule (L1) und den der Basis des mit den Trieb- und Steuerspulen (L2, 11) direkt verbundenen Transistors (T1) vorgeschalteten Kondensator (C1) und den diesen Transistor überbrückenden Wider- stand (1:1) gebildeten Ausgleichskreis dieser Transistor geöffnet und durch den sich hieraus ergebenden Ladestromstoß das Permanentmagnetsysten des Schwingers beaufschlagbar und damit dieser selbsttätig anwerfbar ist und daß ferner die Schaltung bei angehalten oder gebremst gewesenem Schwinger durch einerseits den Emitter Basisstrecken der Transistoren (T1, T2) vorge- schaltete andererseits über diese parallel- zur Steuerspule (11) geschaltete Kondensatoren (C1, C2) selbsttätig auf höhere Empfindlichkeit bzw. Verstärkung regelbar und damit der Schwinger aus der Ruhelage-oder kleinen Amplituden heraus verstärkt beaufschlagbar ist. (Fig. 1) 3.) Elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Gerät, mit mechanischem Schwinger, z.B. Gangregleranordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormales usw., nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Aufladung des Kondensators (C3) bewirkende Transistor (T1).ein NPN-Silizium-Transistor und der die Entladung bewirkende Transistor (T2) ein PNP-Germanium-Tranaistor ist. (Fig. 1) 4. Elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Gerät, mit mechanischem Schwinger, z.B. Gangregleranordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormales usw", nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daC Kondensätor (C3') und Triebspule (L2') miteinander in Reihe liegend, mit dem freien Spulenende an die zusammengeschalteten Kollektoren zweier Komplementärtranaistoren (T1', T2') geschaltet sind, deren Enitte.r an den entsprechenden Batteriepolen (+B', -B') liegen, wobei das freie Kondensatorende mit einem der Emitter verbunden ist, daß die Steuerspule (L1') einerseits über zwei -Kondensatoren (C1', C2') mit den Basen dieser Transistoren, andererseits mit einem der Emitter bzw. einem der Batteriepole. verbunden ist, dal') die miteinander verbundenen Anschlüsse von Kondensator (C3') und Triebspule (L21 über einen Widerstand (Rli) , nach der Basis des mit der Triebspule direkt verbundenen Transis- tors (T1') geführt sind und der Kollektor .des anderen Transistors durch einen Widerstand (R3°) an dessen@Basis geschaltet ist, die über einen weiteren Widerstand nach dem, mit dem Emitter nicht verbundenen Batteriepol geführt ist und daß im Moment der -Aasschaltung der Speisespannung der mit der Triebspule direkt verbundene Transistor (T1l) durch den durch die mit der Trieb- spule in Reihe liegende Kapazität (C31 und den mit dieser und der Basis des Transistors (T1t) verbundenen Widerstand (R1°) gebildeten Ausgleichskreis geöffnet und durch den über diesen Transistor sich ergebenden Ladestromstoß das Fermanentmagnetsystem dieses Schwingers beaufschlagbar und damit dieser selbsttätig P anwerfbar ist und daB ferner die Schaltung bei angehalten oder gebremst gewesenem Schwinger durch den Emitter Basisstrecken der Transistoren vorgeschaltete Kondensatoren (Clj) (C21 auf höhere Empfindlichkeit bzw, Verstärkung regelbar und damit der Schwinger aus der Ruhelage oder kleineren Amplituden heraus verstärkt beaufschlagbar ist, ( Fig, 2 und: 2a) 5, Elek=trisch kontaktlos angetriebenes zeithaltenden Gerät, mit mechanischem Schwinger, z,8, Gangregleranordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormales usw,, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB Kondensator (C3, C3') und Triebspule (L2,. L2') miteinander in Reihe liegend, mit dem freien Ende der Triebspule ( L2, L2') an die zusammengeschalteten Kollektoren zweier Komplementär- transistoren (T1, T1', T2, T2') geschaltet sind, deren Emitter an den entsprechenden Batteriepolen (+B, -B) liegen, daß das freie Kondensatorende mit einem der Emitter und der Steuerspule'(L1, Lit) zusammengeschaltet ist, deren anderes Ende über zwei Kondensatoren (C1, C2') mit den Basen dieser Transistoren verbunden ist, daß die miteinander-verbundenen Anschlüsse von Kondensator (C3, C3') und Triebspule (L2, L2') über einen Wider- stand (81, 81') nach der Basis des mit der Triebspule (L2, L2') direkt verbundenen Transistors geführt sind und der Kollektor des anderen Transistors (T2, T2') durch einen widerstand (83, 83') an dessen Basis geschaltet ist, die über einen weiteren Wider= stand (82,-821) nach dem, mit dem Emitter nicht verbundenen Batteriepol geführt ist und daB im, Moment der Anschaltung der Speisespannung der mit der Triebspule (L2, L2') direkt verbundene Transistor (T1, TV) durch einerseits durch die mit der Trieb- spule in Reihe liegende Kapazität (C3, C3') und den mit dieser und- der Basis dieses Transistors (T1, T1!) verbundenen Widerstand (81, 81i) und andererseits durch die Steuerspule (L1, L1°) und den der Basis dieses=Transistors (T1, T1') vorgeschalteten Kondensator (C1, C1') gebildeten #usgleichakreise geöffnet , und durch den sich hierbei ergebenden Ladestromstoß über diesen Transistor (T1, T1') das Permanentmagnetsystem des Schwingers beaufschlagbar und damit dieses selbsttätig anverfbar ist und daß ferner die Schaltung bei .angehalten odergebremst gewesenem Sehvinger durch den Eaitter-Daeia Strecken der Transistoren (T1, T1i, T2, T2t) vorgeschaltete Kondensatoren (C1, C1', C2, C2') auf höhere Empfindlichkeit bzv, Verstärkung regelbar und damit der Schwinger aus der Ruhelage oder kleineren Amplituden heraus verstärkt beaufschlagbar ist, ( Fig. 2) 6. Elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Gerät, mit mechanischem Schwinger, z,8. Gangregleranordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormalen usv., nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger aus diametral gegenüberliegenden, flachen Steuer- und Triebspulen (L1,. L2) besteht, daß beiden Spulen beidseitig kleine zylinder- oder quaderförnige gegenüberliegend ungleichnahmig in Richtung parallel zur Schviagerachse magnetisierte Magnete (4, 5, b, 7) zugeordnet sind, welche über gleichzeitig als deren Träger dienende Platten oder Stege (2, 3 ).aus magnetisches Werkstoffioher Permeabilität einen sich ergänzenden Magnetkreis mit zwei Luftspalten bilden und von einer Unruhewelle getragen werden, saß in der Ruhelage jeweils ein diametral gegenüberliegendes Wicklunsebündel von Trieb-'und Steuerspule =ittig in Luftspalt der Dauermagnete liegt und bei der Beaufachlasung im Anlauf von Spulenmittel weg abatoßbar sind und diese Anlaufbewegung durch die gleichseitig in der rteuerspule dnrz;h die Bewegung der Magnete 4, 5 erzeugte Induktionsspannung über die Schaltung rückwirkend unteratützbar ist (Figö 3)a 7. Elektrisch kontaktlis angetriebenes zeithaltenden Gerät, mit mechanischem Schwinger, z.B, Gangregleranordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormalen uswo, nach Anspruch 1 -. 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger eine Eigenfreqüenz von @a. 5 Hz besitzt, B. Elektrisch kontaktlos angetriebenen zeithaltenden Gerät, mit mechanischem Schwinger, z"B.. Gangregleranordnung einer ' elektrischen Uhr, einen Zeitnormalen, :;ach Anspruch 1 - 6, dadurch .gekennzeichnet, daß die beiden diametral gegenüberliegend angeordneten flachen Spulendes Schwingers oder Gangordnern auf beiden Seiten je eine--Steuerwicklung (L1) und eine Triebwicklung (L2) aufweisen, und daß .die Wicklungen entweder konzentrisch ineinander, als flache Scheibenwicklungen aufeinander oder als entsprechend gestaltete Bifilarwicklungen angeordnet bzw. ausgebildet sind. 9; Elektrisch kontaktlos angetriebenen zeithaltenden Gerät, mit mechanischem Schwinger, z.B, Gangregleranordnuna einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormales nsw,, nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden diametral gegenüberliegend angeordneten flachen Spulen des Schwingers oder Gangordners auf einer Seite entweder nur eine Trieb- oder eine Steuerwicklung,anf der anderen Seite hinge'geri- @fe@'#ne"Xnieb- und eine Steuerwicklung aufweinen, welche entweder konzentrisch ineinander, als flache Scheibenwicklungen aufeinander oder als entsprechend gestaltete Bifilarwicklungen angeordnet bzw. ausgebildet sind. loo Elektrisch kontaktlos angetriebenes zeithaltendes Gerät, mit mechanischem Schwinger, z.B. Gangregleranordnung einer elektrischen Uhr, eines Zeitnormales usw., nach Anspruch 1 .. 6, dadurch gekennzeichnet, durch eine derartige Dimensionierung der Schaltung, z.B. durch entsprechende*Bemessung der Kondensatoren (C1 und C2) uawo, . der Spulen, sowie eine derartige Bemessung des Magnetkreises des mechanischen Gangordners; daß die bei einer Amplitude desselben von gegen 36o0 oder darüber sich an und für sich einstellenden Mehrfachimpulse unterdrückbar und nur die, bei der verhältnismäßig hohen Winkelgeschwindigkeit im 0-Durchgang auftretenden Antriebs- impulse nutzbar sind.