DE1673722B2 - Zeitmessgeraet mit einem elektromagnetisch angetriebenen stimmgabelschwinger - Google Patents
Zeitmessgeraet mit einem elektromagnetisch angetriebenen stimmgabelschwingerInfo
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Description
Stimmgabel aus dem gleichen, temperaturkom- Bekannte Zeitmeßgeräte dieser Art (USA.-Patent-
pensierende Eigenschaften aufweisenden Material 35 schrift 3 201 932) weisen einen besonderen Vorteil
hergestellt sind. auf. Durch die Anordnung des magnetischen EIe-
3. Schwinger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ments an der einen Zinke und die Anordnung der
gekennzeichnet, daß das magnetische Element Spule auf der anderen Zinke wirken sich die bei Er-(33)
hufeisenförmig ist und die Spulen (23, 24) in regen der Spule gegenüber dem magnetischen EIeden
durch dessen Pole bestimmten Luftspalt hin- 40 ment auftretenden Kräfte nach dem Gesetz von Akeinragen
(F i g. 6). tion und Reaktion völlig gleichmäßig auf beide Ga-
4. Schwinger nach einem der Ansprüche 1 beizinken aus. Von anderen, in dieser Hinsicht probis
3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich be- blematischeren Zeitmeßgeräten mit einem Stimmgakannter
Weise das magnetische Element als zy- belschwinger (schweizerische Patentschrift 353 311)
lindrischer Becher (18) aus magnetisch leitendem 45 ist es nämlich bekannt, beiden Zinkenenden der
Material mit einem koaxial darin angeordneten, Stimmgabel jeweils ein magnetisches Element zuzupermanentmagnetischen
Zentralstab (19) ausge- ordnen, das mit jeweils einer ortsfest gehaltenen bildet ist (F i g. 4 und 5). Spule zusammenwirkt. Da die für die Größe der auf-
5. Schwinger nach Anspruch 4, dadurch ge- tretenden Kräfte zwischen den magnetischen EIekennzeichnet,
daß in an sich bekannter Weise 50 menten und den zugeordneten ortsfesten Spulen verAntriebs-
und Abfühlspule (23, 24) auf einen antwortlichen, konstruktiven Merkmale nicht vollrohrförmigen
Träger (21) gewickelt sind, welcher kommen gleich ausgebildet werden können, sind
koaxial in den. Luftspalt zwischen dem Becher auch die auf die beiden Zinkenenden durch die An-(18)
und dem Zentralstab (19) hineinragt triebssysteme ausgeübten Impulse nicht völlig gleich.
(Fig. 5). 55 Dazu kommt noch, daß einer der beiden Antriebs-
6. Schwinger nach einem der Ansprüche 1 spulen eine Abfühlspule zugeordnet ist, die den Istbis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das magneti- zustand der Gabelschwingung an einen die Antriebssche
Element einen ersten (36) und einen zweiten spulen steuernden, elektronischen Schaltkreis weiter-(37)
Hufeisenmagnet aufweist, daß die beiden gibt. Die für die Aussteuerung der Abfühlspule erfor-Hufeisenmagnete
mit Hilfe eines nichtmagneti- 60 derliche Energie wird also nur einer der Gabelzinken
sehen Jochs (38) von einer (10) der beiden entzogen.
Stimmgabelzinken (10, 11) gehalten sind und Der USA.-Patentschrift 3 201 932, die das Zeit-
daß die Spulen (23, 24) in die beiden durch die meßgerät der eingangs genannten Art beschreibt, ist
Hufeisenmagnete definierten Luftspalte hineinra- lediglich das Prinzip zu entnehmen, auf der einen Gagen
(Fig. 7). 65 beizinke ein magnetisches Element und auf der ande-
7. Schwinger nach einem der Ansprüche 1 ren Gabelzinke eine mit diesem zusammenwirkende
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das magneti- Spule anzuordnen. Über Ausbildung und Standort
sehe Element zwei Stabmagnete (39, 40) auf- der für die Antriebsspule erforderlichen Steuerschal-
3 4
tungsanordnung ist nichts Konkretes ausgeführt und gabelzinke zu führen, ist grundsätzlich bekannt
auch den dargestellten Ausführungsbeispielen nichts (deutsche Patentschrift 921 948). Dabei wird jedoch
zu entnehmen. Bei den zum Stand der Technik gehö- der elektrische Leiter vom Fuß der Stimmgabel bis
renden Zeitmeßgeräten mit Stimmgabelschwingern, zum Endbereich der Stimmgabelzinke an dieser ent-
die, um wenigstens in etwa einen symmetrischen An- 5 langgeführt. Soll die Stimmgabel den elektrischen
trieb zu erzielen, an beiden Zinken magnetische EIe- Leiter für den einen Batteriepol bilden, so muß der
mente und zwei mit diesen zusammenwirkende Spu- den anderen Batteriepol zuführende elektrische Lei-
len (deutsche Auslegeschrift 1 124 433) oder auch ter, der an der entsprechenden Stimmgabelzinke ent-
nur eine so groß ausgebildete Spule, daß sie mit bei- langgeführt ist, gegenüber dieser isoliert und befestigt
den Elementen zusammenwirken kann (schweize- io sein, damit kein Durchscheuern der Isolation auftre-
rische Patentschrift 408 795), vorsehen, ist diese ten kann. Insgesamt würde das Entlangführen eines
Schaltungsanordnung grundsätzlich ortsfest außer- Leiters an einer Stimmgabelzinke also aufwendig sein
halb der schwingenden Teile der Stimmgabel unter- und zu einer unsymmetrischen Gestaltung der beiden
gebracht. Dies verursacht einen bestimmten, nicht zu Stimmgabelzinken führen.
unterschreitenden Raumbedarf bzw. eine großflä- 15 Die erfindungsgemäße Maßnahme, die von beiden
chige Ausbildung der ortsfest angeordneten An- Zinken getragenen Massen des magnetischen EIe-
triebsspuleneinrichtung. Der dadurch bedingte ent- ments einerseits und der Spule mit der elektronischen
sprechend große Raumbedarf für das Zeitmeßgerät Schaltung andererseits im wesentlichen gleich groß
wird vielfach noch durch eine entsprechend großvo- zu halten, führt — bei der bereits geschilderten gro-
lumige und aufwendige Verdrahtung belastet. 20 ßen Flexibilität des Leiters und einer entsprechenden
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei symmetrischen Ausgestaltung der Stimmgabelzinken
einem Zeitmeßgerät der eingangs genannten Art den — dazu, daß die exakt gleichen Bewegungsimpulse,
Raumbedarf möglichst herabzusetzen und die exakt die durch die Antriebsanordnung auf die Stimmga-
gleich großen Antriebsimpulse auf die Stimmgabel- belzinkenenden aufgeprägt werden, gleiche Schwin-
zinken für ein möglichst symmetrisches Schwin- 25 gungsamplituden an beiden Stimmgabelzinken auslö-
gungsverhalten der beiden Gabelzinken auszunutzen. sen. Das Bestreben nach gleichen Massen an den
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Stimmgabelzinkenenden ist grundsätzlich bekannt,
löst, daß die elektronische Schaltung an der die Spule worauf die Anordnung gleich großer Dauermagnete
festlegenden Stimmgabelzinke befestigt und über an den Stimmgabelzinkenenden nach dem Stand der
einen flexiblen Leiter mit dem einen Pol der an der 3° Technik hinweist.
Werkplatte befestigten Batterie verbunden ist, deren Vorzugsweise werden der flexible Leiter und die
anderer Pol an diese elektronische Schaltung über Stimmgabel aus dem gleichen, Temperatur kompen-
die Werkplatte und die Stimmgabel angeschlossen sierende Eigenschaften aufweisenden Material herge-
ist, und daß die von deren beiden Zinken getragenen stellt. Damit soll das erfindungsgemäße Meßgerät
Massen des magnetischen Elements bzw. der Spule 35 hoher Ganggenauigkeit möglichst temperaturunemp-
und der elektronischen Schaltung im wesentlichen findlich arbeiten.
gleich groß und die Elastizität des flexiblen Leiters In bevorzugter Ausgestaltung ist das magnetische
mit einem Vielfachen von derjenigen der anderen Element hufeisenförmig ausgebildet, in den durch die
Stimmgabelzinke gewählt sind. Pole bestimmten Luftspalt ragen die Antriebsspule
Wie dies insbesondere das in F i g. 1 der Zeich- 40 und eine Abfühlspule hinein.
nung wiedergegebene Ausführungsbeispiel erkennen Das magnetische Element kann als zylindrischer
läßt, läßt sich durch die erfindungsgemäße Anord- Becher aus magnetisch leitendem Material mit einem
nung der elektronischen Schaltung an der Antriebs- koaxial darin angeordneten, permanentmagnetispule,
die ihrerseits an der einen Stimmgabelzinke sehen Zentralstab ausgebildet sein. Weiterhin kann
befestigt ist, der erforderliche Raumbedarf sehr ge- 45 man die Antriebs- und die Abfühlspule auf einen
ring halten. Es ist bereits bekanntgeworden (Zusatz- rohrförmigen Träger wickeln, der axial in den Luftpatentschrift
70 016 zur französischen Patentschrift spalt zwischen den Becher und den Zentralstab hin-1
090 564) eine Antriebsspule mit zugeordnetem einragt. Diese beiden Maßnahmen sind an sich be-Steuerschaltkreis
auf einem Unruhrad eines Zeitmeß- kannt (deutsche Auslegeschrift 1 124 433).
gerätes anzuordnen, das gegenüber ortsfesten Dauer- 50 In anderer Ausgestaltung der Erfindung kann das magneten eine Drehpendelbewegung durchführt. Bei magnetische Element einen ersten und einen zweiten dieser Anordnung tritt das für die hier in Frage ste- Hufeisenmagneten aufweisen, wobei die beiden Hufhenden Stimmgabelschwinger spezifische Problem eisenmagnete mit Hilfe eines nichtmagnetischen eines möglichst symmetrischen Schwingungsverhai- Jochs von einer der beiden Stimmgabelzinken gehaltens zweier schwingungsfähiger Elemente, nämlich 55 ten sind und die Spulen in die beiden durch die Hufder beiden Zinken der Stimmgabel, nicht auf. eisenmagnete definierten Luftspalte hineinragen.
gerätes anzuordnen, das gegenüber ortsfesten Dauer- 50 In anderer Ausgestaltung der Erfindung kann das magneten eine Drehpendelbewegung durchführt. Bei magnetische Element einen ersten und einen zweiten dieser Anordnung tritt das für die hier in Frage ste- Hufeisenmagneten aufweisen, wobei die beiden Hufhenden Stimmgabelschwinger spezifische Problem eisenmagnete mit Hilfe eines nichtmagnetischen eines möglichst symmetrischen Schwingungsverhai- Jochs von einer der beiden Stimmgabelzinken gehaltens zweier schwingungsfähiger Elemente, nämlich 55 ten sind und die Spulen in die beiden durch die Hufder beiden Zinken der Stimmgabel, nicht auf. eisenmagnete definierten Luftspalte hineinragen.
Bei der Anordnung der elektronischen Schaltung Das magnetische Element kann zwei Stabmagnete
an der Antriebsspule bzw. dem einen Zinkenende ist aufweisen, die mittels nichtmagnetischer Rahmenglie-
lediglich noch eine elektrische Verbindungsleitung zu der parallel und auf Abstand gehalten sind, wobei
dem einen Pol der ortsfest gehaltenen Batterie erfor- 60 die Stabmagnete abgewinkelte Pole aufweisen, zwi-
derlich, deren anderer Pol über das Werkgehäuse sehen denen die Luftspalte gebildet sind,
und die Stimmgabel selbst zugeführt werden kann. In weiterer Ausgestaltung kann das magnetische
Der Draht ist dabei derart flexibel gehalten und bei- Element zwei durch in diesem angebrachte Schlitze
spielsweise in einer Schlaufe zwischen dem Anschluß gebildete Luftspalte zur Aufnahme der Spulen aufan
der Schaltung und dem Batteriepol geführt, daß 65 weisen.
die Schwingbewegung der die Schaltung tragenden In bevorzugter Ausgestaltung sind die Schaltele-
Stimmgabelzinke nicht nennenswert gedämpft wird. mente der elektronischen Schaltung an dem rohrför-
Einen elektrischen Leiter an die Spitze einer Stimm- migen Träger der Spulen befestigt.
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Im folgenden sind mehrere Ausführungsbeispiele wesentlichen zylindrisch geformten Becher 18 aus
des Erfindungsgegenstandes an Hand der Zeichnung ferromagnetischem Material, wie z. B. Eisen, und
beschrieben. Es stellt dar einem kpaxial darin angeordneten, stabförmigen Per-
E i g, 1 gine perspektivische Ansicht einer Ausfüh- manentmagnet 19. Der Stabmagnet 19 ist an der Abrungsfprm
mit einer außerhalb des Schwingsystems 5 schjußwand des Bechers 18 gehalten, wodurch ein
angeordneten ^peisebatterie, magnetischer Stromkreis entsteht, in weichern ma-
F i g. 2 die Anordjmng der Stromkreiselemente auf gnetische Flußlinien durch den ringförmigen, zwieiner
Stimmgabelzinke, s,chen dem äußeren Becher und dem inneren Stab He7
Fig. 3 ein Schema des Transistprstrpmkreises mit genden Luftspalt verlaufen,
den dazugehörigen Transduktorspulen, io Der Becher 18 ist in Übereins,timmung niit zwei
F i g. 4 ^;ne auseinandergezogene Ansicht der elek- einander diametrisch gegenüberliegenden Ebenen
trornagnetisehen Transduktprelemente und der durch längsgeschlitzt, so daß Öffnungen 18 q und 18 b entr
eme Stimmgabelzmke getragenen Steuer-Stromkreisr stehen, welche eine wesentliche Herabsetzung (Jer
einheit, Tansduktardimensipnen bei verhältnismäßig gerül··
Fig.5 einen Längsschnitt durch den Transduktor 15 gen Streuungen des magnetischen Feldes ernipgli-
und die Stromkreiseinheit, ' chen. Außer der Verringerung des von den Bechern
Fig. 6 eine Schnittansicht durch eine Ausfüh- beanspruchten Raumes wird hierdurch gleichzeitig
rungsform mit einem elektromagnetischen Transduk- das Entstehen einer Dämpfung durch Kompression
tor anderer Bauart, der im Luftspalt vorhandenen Luft verhindert. Das
Fig. 7, § und 9 weitere verschiedene Transduktor- 29 Ende der Gabelzinke IQ ist an der Seite des Bechers
Anordnungen. 18 angesetzt, und zwar in der Mitte desselben. Die
In den F i g. 1 bis 5 ist ein elektronisches Zeitmeßr Mittelachsen von Stab 19 und Zinke 10 stehen
gerät mit einem als Zeitnormal wirkenden Stimmga- senkrecht aufeinander.
bel-Schwingsystem dargestellt. Das erfindiiiigsge- Die Spulen- und Stromkreiseinheit 17 wird yqn
mäße Schwingsystem könnte auch für prequenznor- 25 der Zinke 11 getragen, Zu diesem Zwecke ist ein
male, pptische Modulatoren, abgestimmte Filter und ' Montage- und Haltering 2Ci mit einem rechteckigen
andere Anwendungen benutzt werden, wo elektrq-: Querschnitt vprhanden. Der Ring 20 ist in aufrechter
magnetisch betriebene Vibratoren mit einem hohen Stellung derart mit dem Zinkenende verbunden, daß
Q-Faktor benötigt werden. seinp Längsachse mit der Längsachse des Stabmag-
Das im Beispiel gemäß Fig. 1 bis 5 veranschau- 30 neten 1? zusammenfällt. Der äußere Durchmesser
lichte Schwingsystem weist pine U-förmige Stimmga- des Rings entspricht im wesentlkhen demjenigen des
bei auf mit zwei Zinken 10 und ΪΪ und einem γοη Bechers 18. Ein rphrförmiger Träger 21 aus einem
der Gabelbasis, abstehenden Halter 12. Letzterer ist geeigneten Isolationsmaterial, wie Plastik, liegt telean
der Werkplatte des Zeitmeßgerätes gehalten. Die skppartig im Ring 20 und ragt in den kreisförmigen
Vibrationsbewegung der Stimmgabel wird mit BKlfe 35 Luftspalt des magnetischen Elements 16.
eines mechanischen Bewegungsumformers in eine Ro- Der Träger 21 weist einen verhältnismäßig langen
tatipnsbewegung umgewandelt. Dieser Umformer be- vorderen Abschnitt 21 α auf, dessen äußerer Durchsteht
aus einer an einem von der Zinke 10 abstehen- messer etwas geringer ist als der innere Durchmesser
den Stift angebrachten Klinke 13, deren steinbesetz- des Rings 20, und ferner einen kurzen hinteren Abates Ende derart in die Zähne eines Ipinkenrades 14 49 schnitt 21 b, dessen äußerer Durchmesser dem äußegreift,
daß bei jedem Vprwärtsschub dgr Klinke das ren Ringdurchmesser entspricht. Dadurch wird eine
Rad 14 U11^ emen Zahn weitergeschaitet wird. Ein Schulter 21 c gebildet, die gegen das flache Ende des
Drehen des Klinkenrades 14 im rückläufigen ßinne Rings 20 anliegt. Ring 20 und Träger 21 sind durch
ist durch eine tfalteklinjie i§ verhindert, ypn welcher Schraubpn 22 zusammengehalten, die durch Bohrunein
steinbesetztes Ende mit dem Klinkenrad 14 im 45 gen des Abschnitts 216 verlaufen und in Gewinde^
Eingriff steht, während das andere Ende durch einen bohrungen des Rings 20 sitzen. Die beiden Teile
an fjer Werkplatte befestigten Stift gehalten ist. kpnnen auch miteinander vernietet oder durch Ver-
Die Drghzahi des Klinkenrades 14 ist durch die leimung verbunden sein.
Betriebsfrequgnz der Stimmgabel und das Verhältnis Der konzpntrisch in den Luftspalt ragende, vordere
von dieser Frequenz zur Zähnezahl des Rades 14 be- 59 Abschnitt 21 g des Trägers ist mit einer umlaufenden
stimmt. Die Drehbewegung wird durch ein geeignetes Vertiefung für die Aufnahme einer Antriebsspule 23
Räderwerk auf die Zeiger übertragen. Die Stimmga- und einer Abfühlspule 24 ausgestattet. Die Abfühlbel
hat weder Drehzapfen noch Lager. Ihre zeithal-: S1PuIe kann über die Antriebsspule gewickelt sein,
tende Wirkung ist deshalb unabhängig von Reibungs- oder es kpnnen die beiden Spulen nebeneinander aneffekten.
Obwohl ein mechanischer Bewegungsum- 53 geordnet sein. Ferner kpnnen die beiden Spulen auch
former dargestellt ist, könnte selbstvprstäudiich die bifilar gewickelt sein.
Stimmgabel auch in Verbindung mit einpm magneti- Im hohlen hinteren Abschnitt 21 b sind die mit
sehen Hernnrvw?!? Pd?r siner anderen Einrichtung für den Spulen zusammenwirkenden Stromkreiselemente
das Umwandeln der Schwingbewegung in irgendeiner untergebracht. Diese Elemente sind im Blockschema
Bewegungsart pder Energieform Anwendung finden. 60 nach F i g. 2 und im Schaltplan nach F i g. 3 veran-Für
die Äufrechtprhaltung der Schwingung der schaulicht. Es handelt sich um einen NPN-Transistor
Stimmgabel mit ihrpr Eigenfrequenz ist ein einziger mit dem Emitter!?, dem Kpllektor C und der Basisß,
Transduktor vorgesehen. "Dieser setzt sich zusammen einem Kondensator 26, und einem Widerstand 27.
aus einem am Ende der Zinke lO befestigten, magne- Diese Elemente sind zylinderförmig und sind durch
tischen Element (allgemein mit 16 bezeichnet) und 65 Anschlußdrähte gehalten, welche ihrerseits mit im
einer- Spulen- und Transi§torrStrpmkreiseinheit (all- ' ringförmigen Ende des Trägers gehaltenen Angemein
mit 17 bezpichnet). schluß-Stiften 28 verbunden sind. In der Praxis wird
Das magnetische Element 16 bpsteht aus einem im r^an es oft yprziehpn, diese StrpmkreiAkomponenten
und die Verbindungen als gedruckte Stromkreise Zinke getragen ist, werden die beiden Zinken in ent-
oder als Mikromodul-Stromkreise auszuführen. gegengesetzter Richtung ausgebogen.
Die Speisung des elektronischen Stromkreises er- Die gegenseitige Bewegung des magnetischen EIe-
folgt über eine Batterie 29, z.B. eine Quecksilber- ments 16 und der Stromkreiseinheit 17 induziert in
zelle (d.h. 1,3V). Diese Zelle soll eine konstante, 5 der Antriebsspule 23 und in der Abfühlspule 24
über den größten Teil ihrer Lebensdauer gleichblei- einen Gegen-EMK. Weil diese Gegenspannung von
bende Spannung abgeben. Sie ist an einer passenden der Stimmgabelschwingung abhängt, hat sie Form
Stelle innerhalb des das Schwingsystem aufnehmen- einer Wechselspannung, deren Frequenz gleich ist
den Gehäuses untergebracht und mit einem An- derjenigen der Stimmgabel. Die in der Abfühlspule
Schluß der Antriebsspule 23 und ferner mit dem KoI- io 24 induzierte Spannung ist an die Basis B des Transilektor
C des Transistors verbunden. stors angelegt und überwindet dort eine durch den
Es sind somit zwei Verbindungswege für den An- Widerstand 27 und den Kondensator 26 bestimmte
Schluß der Zelle 29 notwendig. Da nun aber die Vorspannung, so daß der Moment bzw. die Phasen-Stimmgabel
aus einem leitenden Material besteht und position, während welcher im Verlaufe jedes
mit Hilfe des Halters direkt an der Werkplatte befe- 15 Schwingzyklus ein Antriebsimpuls freigegeben wird,
stigt ist, kann der eine Verbindungsweg auch direkt genau bestimmt ist.
über diese Teile führen. Zu diesem Zweck ist der Die in der Antriebsspule entstehende Gegen-EMK
Kontakt 30 für den positiven Pol direkt an der Werk- ist gegenüber der zwischen dem Emitter E und dem
platte angebracht. Kollektor C liegenden Batteriespannung entgegenge-
Der Kontakt 31 für den negativen Pol der Batterie 20 setzt gerichtet. Die Batteriespannung hat einen konmuß
dagegen mit der durch die Zinke 11 getragenen stanten Wert, wogegen die Gegen-EMK von der Zin-Antriebsspule
23 verbunden werden. Hierbei ist es kenamplitude abhängt. Während der leitenden Pesehr
wichtig, daß die Verbindung die Schwingungs- riode ist der Transistor durch die algebraische
bewegung der Stimmgabel nicht beeinträchtigt. Aus Summe der Batteriespannung und der Gegen-EMK
diesem Grunde besteht diese Verbindung aus einem 25 gesteuert, so daß die Amplitude der Stimmgabel-U-förmigen,
schlanken Leiter 32 aus einem Federme- schwingung reguliert wird. Das Verhalten eines dertall.
Mit Vorzug ist dieses Metall eine temperatur- artigen Stromkreises ist in der schweizerischen Pakompensierende
Legierung, deren Eigenschaften die- tentschrift 353 311 eingehend erläutert,
selben sind wie die Eigenschaften der Legierung, aus Man muß sich vor Augen halten, daß bei gleicher
selben sind wie die Eigenschaften der Legierung, aus Man muß sich vor Augen halten, daß bei gleicher
welcher die Stimmgabel hergestellt ist. 30 Frequenz und Vibrations amplitude die beim neuarti-
Die Federkennlinie des nachgiebigen Leiters 32 ist gen Schwingsystem in einer einzigen Spule induzierte
derart, daß die elastische Kraft klein ist im Vergleich Spannung die gleiche ist wie die Summe der in den
zu derjenigen der Zinke 11. Dank dieser Tatsache beiden Spulen der vorbekannten Anordnung indu-
und des weiteren dank des Umstandes, daß der Tem- zierten Spannungen, sofern in beiden Systemen die
peraturkoeffizient des Leiters 32 gleich ist wie derje- 35 gleichen Spulen und Magnete zur Verwendung komnige
der Stimmgabel, gelingt es, den ungünstigen men. Dies ist darauf zurückzuführen, daß im Falle
Einfluß des Leiters auf den ß-Faktor und den Wir- des neuartigen Systems die relative Bewegung zwikungsgrad
der Gabel klein zu halten. Dieser Einfluß sehen Spule und Magnet doppelt so groß ist, weil
ist praktisch vernachlässigbar. An Stelle des Feder- beide in Gegenphase schwingen,
drahtes 32 könnte man auch einen hochflexiblen 40 Das beschriebene Schwingsystem hat gegenüber Haardraht benützen. dem bekannten System drei grundlegende Vorteile.
drahtes 32 könnte man auch einen hochflexiblen 40 Das beschriebene Schwingsystem hat gegenüber Haardraht benützen. dem bekannten System drei grundlegende Vorteile.
Die Betriebsfrequenz der Stimmgabel ist nicht Es beansprucht weniger Platz und gestattet die Herdurch
die Gabelzinken allein, sondern durch die stellung sehr raumsparender Zeitmeßgeräte. Die Tatkombinierte Masse der Zinken und der darin mon- sache, daß es gelingt, die mechanischen Antriebsimtierten
Elemente bestimmt. Um einen möglichst ho- 45 pulse an beiden Zinken genau gleich groß zu halten,
hen Betriebswirkungsgrad zu erhalten, ist es wesent- führt zu einer optimalen Arbeitsweise des Systems,
lieh, daß die Schwerpunkte der oszillierenden Mas- Ferner gestattet die einfache Ausbildung des Systems
sen mit Bezug auf die Längsmittelachse der Gabel eine Herabsetzung der Produktionskosten bei gleichsymmetrisch liegen. Geringe Abweichungen der Fre- zeitiger Erhöhung der Betriebssicherheit,
quenz lassen sich mit vorbekannten Mitteln korrigie- 50 Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 ist die ren. Stimmgabel wiederum durch einen einzigen Trans-
quenz lassen sich mit vorbekannten Mitteln korrigie- 50 Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 ist die ren. Stimmgabel wiederum durch einen einzigen Trans-
Bei dem in den F i g. 2 und 3 gezeigten Stromkreis duktor angetrieben. Dieser setzt sich aus einem an
ist die Antriebsspule 23 einerseits mit dem Emitter E der Zinke 10 befestigten magnetischen Element 33
des Transistors und andererseits über die Batterie 29 und einer durch die Zinke 11 getragenen Spulen- und
mit dem Kollektor C verbunden. Der Kollektor ist 55 Stromkreiseinheit 34 zusammen. Im Gegensatz zu
über den Widerstand 27 mit der Basis B des Transi- den weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiestors
verbunden, welche ihrerseits über den Konden- len hat das magnetische Element eine hufeisenförsator
26 und die Abfühlspule 24 an den Emitter E mige Gestalt. Zwei Pole 5 und N erstrecken sich in
angeschlossen ist. einer zu den Längsachsen der Zinken senkrechten
Während des Betriebes, solange der Transistor 25 60 Richtung und begrenzen einen Luftspalt,
vorübergehend leitend ist, fließt ein von der Zelle 29 Ein in Form einer Rolle bzw. einer Haspel ausge-
vorübergehend leitend ist, fließt ein von der Zelle 29 Ein in Form einer Rolle bzw. einer Haspel ausge-
abgeleiteter Stromimpuls durch die Antriebsspule 23. führter, mit der Zinke 11 verbundener Träger 35
Das resultierende magnetische Feld bewirkt die Ent- nimmt in einer umlaufenden Nut 35 a eine Antriebsstehung
eines axialen Schubes am magnetischen EIe- spule 23 und eine Phasen-Abfühlspule 24 auf. Diese
ment 16 und eine gleich starke, entgegengesetzte Re- 65 beiden Spulen ragen in den Luftspalt zwischen den
aktion an der Spulen- und Stromkreiseinheit 17. Da Magnetpolen N und S. In einer Vertiefung 35 b des
nun das magnetische Element 16 von der einen Trägers 35 sind die gemäß Fig.2 und3 mit den
Zinke und die Stromkreiseinheit 17 von der anderen Spulen zusammengeschalteten Stromkreiselemente
25, 26 und 27 angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel hat dieselben Vorteile wie die bereits besprochenen
Ausführungsformen.
Im Falle des Zeitmeßgerätes nach F i g. 6 liegt lediglich ein Teil der Spulen 23 und 24 innerhalb des
Luftspalts des Hufeisenmagnets. Zwecks Vergrößerung des von diesen Spulen erfaßten Flusses können
gemäß F i g. 7 die von der Zinke 11 gehaltenen Spulen 23 und 24 mit zwei Luftspalten zusammenwirken,
und zwar einem Luftspalt des Hufeisenmagneten 36 und einem Luftspalt des Hufeisenmagneten
37. Die beiden Magnete sind an der Zinke 10 mit Hilfe eines nichtmagnetischen Jochs 38 befestigt.
Diese Magnete können, wie in Fig.7 dargestellt, eine Kreisform haben oder wie das magnetische Element
in F i g. 6 rechteckig ausgebildet sein. Der elektronische Stromkreis ist in Anlehnung an das Beispiel
nach F i g. 6 innerhalb des Spulenträgers untergebracht.
Die F i g. 8 zeigt eine Möglichkeit, in welcher zwei
10
parallel mit Abstand zueinander angeordnete Stabmagnete 39 und 40 durch nichtmagnetische Rahmenglieder
41 und 42 zusammengehalten sind. Die Pole der beiden Stabmagnete sind abgewinkelt und
definieren in dieser Weise die Luftspalte.
Schließlich illustriert die F i g. 9 eine Ausführungsform, bei welcher ein einzelnes magnetisches Element
43 mit auf beiden Seiten angebrachten Ausschnitten versehen ist. Diese Ausschnitte bilden Luftspalte,
in welche die Spulen ragen. Je nach der Bewegungsbahn der Spulen wird man die beiden
Schlitze geneigt oder gebogen gestalten. Zweckmäßigerweise wird man mit Rücksicht auf den bogenförmigen
Schwingungsweg der vibrierenden Zinken auch bei den Beispielen nach F i g. 7 und 8 die Luftspalte
in ähnlicher Weise ausbilden. Die Transduktoren der in F i g. 7, 8 und 9 gezeigten Schwingsysteme
haben im wesentlichen die gleiche Arbeitsweise wie die Transduktoren der weiter oben beschriebenen
Ausführungsbeispiele.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Zeitmeßgerät mit einem an dessen Werk- aufweisen, zwischen denen die Luftspalte gebildet
platte befestigten, elektromagnetisch angetriebe- 5 sind (Fig. 8).
nen Stimmgabelschwinger, an dessen einer Zinke 8. Schwinger nach einem der Ansprüche 1
ein mit dieser mitschwingendes, magnetisches bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das magneti-Element
und an dessen anderer Zinke eine mit sehe Element (43) zwei durch in diesem angedieser
gleichfalls mitschwingende Spule befestigt brachte Schlitze gebildete Luftspalte zur Aufist,
die in einen Luftspalt des magnetischen EIe- io nähme der Spulen (23, 24) aufweist (F i g. 9).
ments vorragt und mit einer batteriegespeisten 9. Schwinger mindestens nach Anspruch 5, daelektronischen
Schaltung verbunden ist, und mit durch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente einem aus Klinke und Klinkenrad bestehenden (25, 26, 27) der elektronischen Schaltung an dem
Bewegungsumformer zum Umsetzen der rohrförmigen Träger (21) befestigt sind. Schwingbewegung des Schwingers in eine Dreh- 15
bewegung zum Antrieb des Zeigerwerkes, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-
bewegung zum Antrieb des Zeigerwerkes, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-
nische Schaltung (17) an der die Spule (23, 24)
festlegenden Stimmgäbelzinke (11) befestigt und
über einen flexiblen Leiter (32) mit dem einen 20
festlegenden Stimmgäbelzinke (11) befestigt und
über einen flexiblen Leiter (32) mit dem einen 20
Pol der an der Werkplatte befestigten Batterie Die Erfindung betrifft ein Zeitmeßgerät mit einem
(29) verbunden ist, deren anderer Pol an diese an dessen Werkplatte befestigten, elektro-magnetisch
elektronische Schaltung (17) über die Werkplatte angetriebenen Stimmgabelschwinger, an dessen einer
und die Stimmgabel angeschlossen ist, und daß Zinke ein mit dieser mitschwingendes, magnetisches
die von deren beiden Zinken (10, 11) getragenen 25 Element und an dessen anderer Zinke eine mit dieser
Massen des magnetischen Elements (16) bzw. der gleichfalls mitschwingende Spule befestigt ist, die in
Spule (23, 24) und der elektronischen Schaltung einem Luftspalt des magnetischen Elements vorragt
(17) im wesentlichen gleich groß und die Elastizi- und mit einer batteriegespeisten elektronischen
tat des flexiblen Leiters (32) mit einem Vielfa- Schaltung verbunden ist, und mit einem aus Klinke
chen von derjenigen der anderen Stimmgabel- 30 und Klinkenrad bestehenden Bewegungsumformer
zinke (11) gewählt sind (F i g. 1). zum Umsetzen der Schwingbewegung des Schwingers
2. Schwinger nach Anspruch 1, dadurch ge- in eine Drehbewegung zum Antrieb des Zeigerwerkennzeichnet,
daß der flexible Leiter und die kes.
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| US55718066A | 1966-06-13 | 1966-06-13 |
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Family Applications (1)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |