DE1673728A1 - Timer drive - Google Patents
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Description
P 16 73 728.3-52 19. Juni 1970P 16 73 728.3-52 June 19, 1970
Citizen Tokei Kabushlkl Kalsha Str-Zo/Jg - 8430Citizen Tokei Kabushlkl Kalsha Str-Zo / Jg - 8430
Tokio, JapanTokyo, Japan
ZeltwerkantriebTent drive
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Zeltwerkantrieb mit einer elektronischen Antriebsstufe und einem anzutreibenden Teil, wie zum Beispiel einen mechanischen Vibrator, und Ist besonders für den Einsatz In Taschenuhren, Weckeruhren und ähnlichen Ze Itanzelge-Geräten geeignet.The present invention relates to an electric tent drive with one electronic drive stage and one to be driven Part, such as a mechanical vibrator, and is especially for use in pocket watches, alarm clocks and similar Ze Itanzelge devices.
üeI bekannten ZeItworkantrleben Ist ein Dauermagnet mit einem mechanischen Vibrator oder einem DrehtelI verbunden. In einer Regel- und einer Antriebsspule auf der Eingangs- bzw. Ausgangsseite eines elektronischen Verstärkers werden die für das Zeltwerk des Vlbratorantrlebs benötigten Spannungen Induziert. Die ZeItwerkantrlobe arbeiten entweder mit einer In der Spule Induzierten, sinusförmigen Spannung oder mit SpannungsImpuI sen definierter Breite, deren Perlode im wesentlichen vorgegeben Ist.A well-known time work experience is a permanent magnet with a mechanical vibrator or a rotating part. In a Control coil and a drive coil on the input or output side an electronic amplifier will be used for the tent work Induced voltages required for the vibrator drive. the Clockwork drives either work with a coil induced, sinusoidal voltage or with voltage impulses more defined Width, the perlode of which is essentially given.
üeI der ersten Betriebsart wird pro Perlode einmal eine Antriebskraft auf den Vibrator ausgeübt. Die stromführende Phase der Antriebsstufe dauert dabei verhältnismäßig lange, und der resultierende Antriebsdrehwinkel Ist dementsprechend groß. Das Ergebnis Ist ein geringer Wirkungsgrad der Antriebsstufe, da die für den Antrieb unwirksamen Stromkomponenten stark anwachsen. 009887/0469In the first operating mode, there is once a driving force per perlode exerted on the vibrator. The live phase of the Drive stage takes a relatively long time, and the resulting Drive angle of rotation is correspondingly large. The result is a low level of efficiency of the drive stage, since the current components that are ineffective for the drive increase sharply. 009887/0469
((M IOT ·* 'itetfuruepuX Up 8 n«8 I '*H Z »W LIL VV)((M IOT * 'itetfuruepuX U p 8 n «8 I ' * HZ » W LI L VV)
Die Verwendung eines kleinen Antriebsdrehwinkels 1st eine notwendige Forderung für die Stabilisierung der Antriebsporiode.The use of a small drive rotation angle is a necessary one Demand for the stabilization of the drive period.
Die zweite der voranstehend beschriebenen Betriebsarten ermöglicht keine vollständige zweifache Teilung der Antriebskraft während einer Perlode. Die Nachteile einer Instabilen Wirkungsweise, verursacht durch die unregelmäßige Kurvenform der In den Spulen Induzierten Spannungen und von Schwankungen der Umlaufzelt zufolge von Temperaturänderungen, werden durch die vorliegende Erfindung vermieden.The second of the operating modes described above enables no complete two-fold division of the driving force during a perlode. The disadvantages of an unstable mode of action, caused by the irregular waveform of the voltages induced in the coils and by fluctuations in the orbital tent due to temperature changes are avoided by the present invention.
Ein weiteres Merkmal der bisher üblichen Antriebsstufen ist das Starten durch Selbsterregung. Mach der Arbeitsweise zwischen Antriebsstufe und mechanischem Vibrator werden zwei Haupttypen unterschieden. Im ersten Fall Ist die Schwingungsperlode der Antriebsstufe gleich der des mechanischen Vibrators, während sie im zweiten Fall von dieser Differiert. Ein Starten durch Selbsterregung ist Im ersten Fall leicht realisierbar. Das dabei auftretende beschleunigte Anwachsen der Schwingung ist mit einem höheren Stromverbrauch verbunden. Auch Im zweiten Fall Ist der Stromverbrauch zur Verwirklichung eines Startens durch Selbsterregung sehr hoch. Ein weiterer Nachteil ist das verzögerte Anwachsen der Schwingung zu Beginn der Bewegung,Another feature of the drive stages that have been common up to now is that Starting by self-excitement. Do the way of working between Drive stage and mechanical vibrator are two main types differentiated. In the first case, the oscillation perlode is the Drive level equal to that of the mechanical vibrator while they in the second case differs from this. Starting by self-excitation is easy to implement in the first case. The one that occurs accelerated growth of vibration is with one associated higher power consumption. In the second case, too Power consumption to realize self-excitation starting very high. Another disadvantage is the delayed Increase in vibration at the beginning of the movement,
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, gebildet aus einem elektrischen Zeltwerk und einer'elektronischen Antriebsstufe, ist der Stromverbrauch auch bei sehr langer Betriebsdauer sehr gering, so daß eine Kleinbatterie als Stromquelle verwendet werden kann.In a preferred embodiment of the invention, formed from an electric tent and an electronic drive stage, the power consumption is very low even with a very long operating time, so that a small battery as a power source can be used.
Erfindungsgemäß wird die Antriebskraft bei Erreichen der maximalen induzierten Spannungsamplitude auftreten und dadurch ein leichtes und schnelles Starten durch Selbsterregung bei geringem Stromverbrauch verwirklicht. Der Zeitwerkantrieb ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die Antriebskraft während JederAccording to the invention, the driving force is when the maximum is reached induced voltage amplitude occur and thereby a easy and quick starting through self-excitation at low levels Realized electricity consumption. The timer drive is preferred designed so that the driving force during each
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Schwingungsperiode zweiffiel auftritt und somit der Schwingungswinkel möglichst klein gehalten ist. Die dabei entstehenden, für don Antrieb unwirksamen Stromkomponenten sind von geringer Gruße. Die gewünschte Antriebsweise des Zeitwerks erfolgt unter sehr stabilen Betriebsbedingungen. Ein weiterer Vorteil des erf IndungsgomSßen Zeitwerks ist die Verwendung eines astabilon Multivibrators in der Antriebsstufe. Das erwünschte schnelle Starten durch Selbsterregung ist durch die leicht herstullbaro Synchronisation zwischen MuItivibratorschwlngung und einer periodischen Süßeren Schwingung zuverlässig verwirklicht. Aus diesem Grunde ist das Anbringen eines Selbstanlassers, der bei vielen bekannten .Bauarten vorhanden ist, nicht notwendig.Oscillation period occurs twice and thus the oscillation angle is kept as small as possible. The resulting Power components which are ineffective for the drive are of little welcome. The desired drive mode of the timer takes place under very stable operating conditions. Another advantage of the invention is the use of an astabilon Multivibrators in the drive stage. The desired quick starting through self-excitement is easy thanks to the herstullbaro Synchronization between vibrator vibration and a periodic sweeter oscillation reliably realized. For this reason, attaching a self-starter is the in many known .Bauarten is available, not necessary.
Vorteilhafterweise wird die Zeitkonstante des vorwendeten Multivibrators sehr groß gewählt, so daß die unwirksamen Stromkomponenten bei Antrieb eines Unruhemotors durch diesen fließen.The time constant of the multivibrator used is advantageously chosen very large, so that the ineffective current components flow through this when driving a balance motor.
Das zweimalige Auftreten der Antriebskraft während einer Periode bewirkt eine sehr kurze stromführende Phase der Antriebsstufe und daher senr geringen Stromve^?rauch der ©rfIndungsgemSBen Bauart. Die kurze stromführende Phase st^ijjert das weiteren wesentlich αβη Wirkungsgrad und die Stabilität der Antriebsstufe gemäß des Theorems von AIRY. The double occurrence of the driving force during a period causes a very short current-carrying phase of the drive stage and therefore a very low current consumption of the type according to the invention. The short current-carrying phase increases the further essential efficiency and the stability of the drive stage according to the AIRY theorem.
Vorzugsweise wird dl· Frequenz der Anfriebsstufe, die das Anwachsen der Schwingung in der Startperiode durch Selbsterregung beschleunigt, erhöht.Preferably dl · frequency of the drive stage, which the growth the oscillation in the starting period through self-excitation accelerated, increased.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmögiichkeifen ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.Further features, advantages and application possibilities result from the attached illustrations as well as from the following Description.
Es zeigen:Show it:
Fig. I einen Schaltplan einer Ausführungsform einer Antriebsstufe mit den wesentlichen ElektronenbautelJen des Zeitwerks,Fig. I is a circuit diagram of an embodiment of a drive stage with the essential electronic components of the Zeitwerk,
009887/0460 ~ 4 "009887/0460 ~ 4 "
FIg. 2 einen Seitenriß der wichtigen Bestandteile eines Unruhemotors,FIg. 2 is a side elevation of the important components of a balance motor;
Ankerhebels und einer Antriebssperre und die Schaltung der Antriebsstufe der Fig. 1, ·Armature lever and a drive lock and the circuit of the drive stage of Fig. 1, ·
Fig. 5 (a) (b) und te) drei verschiedene Positionen der Unruhe-Magneten und einer Spule und die Abhängigkeit der induzierten Spannung und des Schwingungswinkels von der Zeit,Fig. 5 (a) (b) and te) three different positions of the unrest magnets and a coil and the dependence of the induced voltage and the oscillation angle on the Time,
Flg. 6 einen Trans Istor-DasIsstrom In Abhängigkeit von einer dazugehörigen OasIs-Emltter-Spannung,Flg. 6 a Trans Istor-DasIsstrom as a function of a associated OasIs-Emltter-voltage,
Flg. 7 die Schaltung einer herkömmlichen Antriebsstufο zum Vergleich,Flg. 7 the circuit of a conventional drive stage for Comparison,
Fig. 8 eine Anzahl von Spannungs- und Stromkurven der beiden in den Flg. 1 und 4 dargestellten Transistoren,8 shows a number of voltage and current curves of the two in FIGS. 1 and 4 shown transistors,
Flg. 9 verschiedene gemessene Spannungen, die einen Vergleich mit schon bekannten Dauerten ermöglichen,Flg. 9 different measured voltages, which allow a comparison with already known durations,
FIg. 10 einen schematischen Seitenriß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bestehend aus einem mechanischen Vibrator, der mit einer umkehrbaren Antriebssperre magnetisch gekoppelt ist, und den schematischen Schaltplan einer dazugehörigen AntriebsstufeFIg. Fig. 10 is a schematic side elevation of a further embodiment of the invention, consisting of a mechanical vibrator which is magnetically coupled to a reversible drive lock, and the schematic Circuit diagram of a corresponding drive stage
Fig. 12 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bestehend aus einem kleinen Gleichstrom-Motor, Transini ss ionsg I ledern und einem herkömmlichen Unruhewerk,FIG. 12 shows a longitudinal section of a further embodiment of FIG Invention, consisting of a small DC motor, Transini ss ionsg I leather and a conventional one Unrest,
009887/0469009887/0469
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht räumlich auseinandergezogener Bauteile der in FIg. 12 gezeigten Ausföhrungsform, 13 is a perspective view of a spatially exploded view Components of the in Fig. 12 shown embodiment,
Fig. 14 den elektrischen Schaltplan für den Betrieb mit einem Gleichstrom-Motor und14 shows the electrical circuit diagram for operation with a DC motor and
Fig. 15 die Spannungskurven mehrerer Meßpunkte des Schaltkreises der Fig. 14.15 shows the voltage curves of several measuring points of the circuit of FIG.
'Wie Fig. 1 zeigt, ist die Basiselektrode eines Transistors 1 Über einen Kondensator 5 mit der Kollektorelektrode eines Transistors 2 und in ähnlicher Weise die Basiselektrode des Transistors 2 über einen Kondensator 6 mit der KcIIektoreIektrode des Transistors 1 verbunden (Verbindungen 100 bzw. 101). Die Emitterelektroden der beiden Transistoren liegen auf Masse. in der Kollektorstrecke des Transistors 1 befindet sich eine Induktivität 3, die in Serie mit einem Basiswiderstand 8 des Transistors 2 geschaltet ist. in analoger Welse liegt in der Kollektorstrecke des Transistors 2 eine Induktivität 4 in Serie nit einem Basiswiderstand 7 des Transistors 1. Die induktivitäten und 4 sind gegengleich gewickelt, so daß die in ihnen induzier— ten Spannungen in Gegenphase zueinander liegen, und haben die Form einer Scheibe (s. Flg. 2 und 3). Die Verbindungsstrecke der beiden Basiswiderstände 7 und 8 ist über einen Handschalter 9 mit dem Pluspol einer Batterie 10 verbunden, deren Minuspol auf Masse ilegt.As shown in FIG. 1, the base electrode of a transistor 1 is Via a capacitor 5 to the collector electrode of a transistor 2 and similarly the base electrode of the transistor 2 via a capacitor 6 with the KcIIektoreIektorode of transistor 1 connected (connections 100 and 101, respectively). The emitter electrodes of the two transistors are grounded. in the collector path of the transistor 1 is an inductance 3, which are in series with a base resistance 8 of the transistor 2 is switched. in an analogous way lies in the collector line of the transistor 2 an inductance 4 in series with a base resistance 7 of the transistor 1. The inductances and 4 are wound in opposite directions so that the induced th voltages are in phase opposition to each other and have the shape of a disk (see Flg. 2 and 3). The link of the two base resistors 7 and 8 is connected via a manual switch 9 to the positive terminal of a battery 10, the negative terminal of which on ground.
Flg. 2 zeigt einen Unruhemotor, dessen Welle 11 in den Lager-Stellen 109 und 110 drehbar gelagert Ist. Auf der Welle 11 sitzen die Scheiben 13 und 14 des Unruhewerkes. Zwei Paare von zylindrischen Dauermagneten 17, 18 und 19, 20 sind auf den Scheiben 13 und 14 derart angeordnet, daß sich jeweils Nord- und Südpol gegenüberliegen.Flg. 2 shows a balance motor, the shaft 11 of which is in the bearings 109 and 110 is rotatably mounted. The disks 13 and 14 of the unrest mechanism sit on the shaft 11. Two pairs of cylindrical permanent magnets 17, 18 and 19, 20 are on the discs 13 and 14 arranged in such a way that the north and south poles are opposite each other.
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Die zueinander parallelen Scheiben 13 und 14 sind aus romanentem Magnetmaterial gefertigt, während dio Dauermagneten 17 - 20 aus permanentem Magnetwerkstoff, wie z. D, Ferrit, bestohen.The mutually parallel disks 13 and 14 are made of novel Magnetic material, while permanent magnets 17-20 made of permanent magnetic material, such as D, ferrite.
Am Rande der oberen Scheibe 13 und der unteren Scheibe 14 ist jeweils ein Ausgleichsgewicht 15 und 16 angebracht.At the edge of the upper disk 13 and the lower disk 14 is a balance weight 15 and 16 each attached.
Wie aus den voranstehenden Ausfuhrungen folgt, bilden die Bauteile 17, 18, 14, 20, 13 einen geschlossenen magnetischen Kreis, bei dem die einander gegenüberliegenden sowie die auf derselben Scheibe befindlichen Magnete jeweils entgegengesetzte Polarität aufweisen, so daß hohe Magnetfeldstarken in den Luftspalten der Magnetpaare 17, 18 bzw. 19, 20 herrschen.As follows from the preceding statements, the components form 17, 18, 14, 20, 13 a closed magnetic circuit, in which the opposing magnets and the magnets located on the same disk each have opposite polarity have, so that high magnetic field strengths prevail in the air gaps of the magnet pairs 17, 18 and 19, 20.
Die scheibenförmigen Spulen 3, 4, weiterhin als die Schotbenspule bezeichnet, sind auf einem Tragarm 23 montiert, der mit einer nur ausschnittsweise eingezeichneten Selenplatte 11t in Verbindung steht. Die Scheibenspule ist exzentrisch und in einer bestimmten Höhe des Schaftes 11 angebracht, um die Luftspalten der Magnetpaare 17, 18 und 19, 20 durchsetzen zu können. Die Exzentrizität der Anordnung verhindert interferenz zwischen der Schwingungsbewegung der Scheibenspule und der des Unruherades.The disc-shaped bobbins 3, 4 continue to be used as the sheet bobbin , are mounted on a support arm 23, which is connected to a selenium plate 11t in FIG Connection. The disc coil is eccentric and in one A certain height of the shaft 11 attached in order to enforce the air gaps of the magnet pairs 17, 18 and 19, 20 can. the The eccentricity of the arrangement prevents interference between the vibratory movement of the disc coil and that of the balance wheel.
Die Zahl der Spulenwindungen der Spulen 3 und 4 ist gleich groß, und die Scheibenspule wird vorteilhafterweise durch das gleichzeltige Aufwickeln zweier isolierter KupferdrShte hergestellt.The number of coil turns of the coils 3 and 4 is the same, and the disc coil is advantageously by the same Winding up of two insulated copper wires.
Das eine Ende einer Unruhefeder 12 ist am Schaft M und das andere Federende an einem Bolzen 112 befestigt.One end of a balance spring 12 is fastened to the shaft M and the other end of the spring is fastened to a bolt 112.
Die Unruhefeder hat die Aufgabe, das Unruherad stets in seiner Gleichgewichtslage festzuhalten und die gewünschte Geschwindigkeit zu regeln« Die gegenseitige Lage der Dauermagneten und der Scheibenspule liefert maximale Magnetfeldstärken in den Luft« spalten in der Gleichgewichtslage des Unruherades.The agitation spring has the task, always hold the Unruherad in its equilibrium position, and "to control the desired speed of the mutual position of the permanent magnet and the disc coil provides maximum magnetic field strengths in the air" columns in the equilibrium position of the agitation wheel.
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üio weiteren Ausführungen beziehen sich auf Fig. 4, die einen Hebel und eine Antrlebssporre der in Fig. 2 dargestellten voi— liegenden Erfindung zeigen.üio further explanations refer to Fig. 4, the one Lever and a drive spur of the voi shown in FIG. show lying invention.
■"as schwingende Unruhrerad erzeugt ein Drehmoment. Üie Bewegung der· ünruhcTodes wird dazu auf einen Hebel 24 und anschließend auf οi η Lporrad 25 übertragen, das schrittweise in Drehrichtung geschaltoi wird. Üio Übertragung dor Drehung des Sperrades 25 orfclgt iibor einen Cchaft 2Γο auf oin Antriebsr1tzel 26 und von dort auf ein Zahnradgetriebe des Zeitwerks (nicht eingezeichnet In Fk).4).■ "The oscillating balance wheel generates a torque. The movement To do this, the ünruhcTodes is on a lever 24 and then on οi η Lporrad 25 transferred, the schaltoi step by step in the direction of rotation will. Üio transmission of the rotation of the ratchet wheel 25 orfclgt iibor a shaft 2Γο on oin drive wheel 26 and from there on a gear drive of the timer (not shown in Fk) .4).
Die Richtung der Drehmomentübertragung ist umgekehrt wie bei den bekannten mochanI sehen .Bauarten dos Zcltwerks. Diese Antriebsart ist dem Fachmann als roverslerter Sperradnechanismus bekannt.The direction of torque transmission is opposite to that of the well-known mochanI see .Bauarten dos Zcltwerks. This type of drive is known to those skilled in the art as a rover ratchet mechanism.
Dor r>chattptan der Antriebsstufe in FIg. 4 zeigt anstelle von festun Ku I Ioktorwidor ständen der Fig. i variable Widerstünde 21 und 22 in den Ko I Ioktorstrecken der Transistoren 1 und 2. Diese ermöglichen eine manuelle Einstellung des Schwingungswinkels des Unruherüdes. Dor r > chattptan the drive stage in Fig. 4 shows instead of the fixed Ku I Ioktorwidor stands of FIG. 1 variable resistors 21 and 22 in the Ko I Ioktor sections of the transistors 1 and 2. These allow manual adjustment of the oscillation angle of the balance wheel.
üie variablen MderstSnde ?1 und 22 in den Koilektorstrocken sind an die Verbindungspunkte der Kondensatoren und der Antriubsspulen angeschlossen. Die einstellbaren Widerstünde 2! und 22 gehören nicht zu den Schaltkreisen, die die Vorspannung der Transistoren beeinflussen. Da dor Spannungsabfall des Kollektor- oder Antrieösstromos an Ende dos variablen Widerstandes, resultierend aus dem StrondurcTfIuß,- die Höha dor Vorspannung nicht beeinflußt, sind die einstellbaren Widerstünde 21, 22 entsprechend der Größe des Kollektorstromes ausgelegt. Die Schwingungsamplitude des Unruherados «<lrd durch Einstellen der Größe der ./iderstände 21, 22 veriindert. üthere variable levels? 1 and 22 are dry in the coil to the connection points of the capacitors and the drive coils connected. The adjustable resistance 2! and 22 belong not about the circuits that bias the transistors influence. Since there is a voltage drop in the collector or drive current at the end of the variable resistance resulting from that Current flow - the height of the pre-tension is not influenced the adjustable resistances 21, 22 according to the size of the Collector current designed. The oscillation amplitude of the Unruherados «<Lrd is changed by adjusting the size of the resistors 21, 22.
Die Transistoren 1 und 2 sind S i HzI u«n-Trans I stören von NPN-Typ. Die Basis-, Emitter- und KoJlektorelektrode werden mit den Buchstaben b, e und c gekennzeichnet. Die zufolge der Bewegung des Unruherades induzierten Spannungen In den gegengleich gewickelten Spulen «.eigen eine Phasenverschiebung von 180°. Die KoI lektoi—The transistors 1 and 2 are S i HzI u «n-Trans I disturb of the NPN type. The base, emitter and reflector electrodes are marked with the letters marked b, e and c. The tensions induced as a result of the movement of the balance wheel in the oppositely wound Coils «have a phase shift of 180 °. The KoI lektoi—
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«· Q a.«· Q a.
elektroden der beiden Transistoren 1 und 2 sind durch die Kondensatoren 5 und 6 mit dein Basiselektroden der Transistoren 2 und verbunden.electrodes of the two transistors 1 and 2 are through the capacitors 5 and 6 with the base electrodes of the transistors 2 and tied together.
Die Kondensatoren 5 und 6 bestimmen zusammen mit den Widerständen 7 und 8 die Zeltkonstanten der Schaltkreise.The capacitors 5 and 6 together with the resistors 7 and 8 determine the time constants of the circuits.
deginnt das Unruherad zu schwingen (s. Fig. 2 und 3), so wird zufolge der Änderung der Magnetfe f dstiirke in den Luftspalten der Magnefpaare 1/, 18 und 19, 2ü Wechselstrom in den Spulen 3, 4 i nduz iert.If the balance wheel begins to swing (see Figs. 2 and 3), then according to the change in the magnetic force in the air gaps of the Magnet pairs 1 /, 18 and 19, 2ü alternating current in the coils 3, 4 induc ed.
Zur näheren Beschreibung dieses Vorgangs sind drei Stellungen a~l, a-2, a-3 des In Uhrzeigersinn sich drehenden Unruhorades in Fig. 'Ja festgehalten. Die induzierte Spannung Kann nach der Formel θ ■ BNI ν errechnet werden.For a more detailed description of this process are three positions a ~ l, a-2, a-3 of the clockwise rotating Unruhorades in Fig. 'Held Yes. The induced voltage can be calculated using the formula θ ■ BNI ν.
Es istIt is
U ■ magnetische Flußdichte In Wb/m N - Anzahl der effektiven Spulenwindungen I ■ effektive Spulenlänge in mU ■ magnetic flux density In Wb / m N - number of effective coil turns I ■ effective spool length in m
ν · Relativgeschwindigkeit eines Magneten In n/soc.ν · Relative speed of a magnet In n / soc.
Triti zufolge der gegenseitigen Lage von Magnet und Spule kein magnetischer Wirdungsflu-3 auf, so wird keine dazu proportionale '-parinung induziert. Der Vergleich von (a) und (b) der Fig. 5 zeigt, daß in Stellung a-2 maximaler magnetischer Windungsfluß und rnöxirrale Drehgeschwindigkeit des Unruherades auftreten, dte rraxirr.ale Spannungs i r.dukt i on zur Folge haben.According to Triti, the mutual position of magnet and coil is no If magnetic flow 3 is generated, there will be none proportional to it '-parinung induced. The comparison of (a) and (b) of FIG. 5 shows that in position a-2 maximum magnetic winding flux and circumferential rotational speed of the balance wheel occur, dte rraxirr.ale tension i r.dukt i on result.
In tier beiden Extrem I aceη a-ϊ und a-3 (s. Fig. 5) betrögt der regnetische V'i ndur.gs f I uf? die Hfclfte des Maximalwertes der Stellung a-2. Fig. 5 c zeict eine PolarItctsumkehr der Induzierten Spannung in den Extremlagen In bezug auf die Spannung in der Zentral lage a-2.In animal two extreme I aceη a-ϊ and a-3 (s. Fig. 5) of the betrögt regnetische V'i ndur.gs f I uf? half of the maximum value of position a-2. Fig. 5c shows a polarity reversal of the induced voltage in the extreme positions with respect to the voltage in the central position a-2.
Die Spannung wird in Form von Impulsgruppen mit den Spitzen K, L und M bzw. M1, L1 und K1 Induziert, wie schematisch In Flg. 5c dargestelIt ist.The voltage is induced in the form of pulse groups with the peaks K, L and M or M 1 , L 1 and K 1 , as shown schematically in FIG. 5c is shown.
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Werden anstelle der Spulen 3 und 4 Widerstände verwendet (siehe Fig. 1), so liegt die Schaltung eines astabilen Multivibrators vor, dessen Zeltkonstante bekanntlich durch das Produkt aus Kapazität (5 oder 6) und Widerstand (7 oder B) gegeben Ist. Die Zeitkonstante ist bei der vorliegenden Erfindung bedeutend größer als die Schwingungsperlode des Unruherades, wodurch dessen Beeinflussung durch die Antriebsstufe weitgehend vermieden wird. Praktische Werte sind z. D. 0,4 see für die Schwingungsperiode des Unruherades und 47 see für die Zeltkonstante des astabilen Multivibrators.Are resistors used instead of coils 3 and 4 (see Fig. 1), so is the circuit of an astable multivibrator before, whose tent constant is known to be the product of capacity (5 or 6) and resistance (7 or B) is given. The time constant is important in the present invention larger than the oscillation period of the balance wheel, which means its influence by the drive stage largely avoided will. Practical values are e.g. D. 0.4 see for the period of oscillation of the balance wheel and 47 seconds for the tent constant of the astable multivibrator.
Bei geschlossenem Spannungsschalter 9 läuft ein Großteil des Stromes der Batterie 10 durch den Widerstand 7 oder θ und ein kleiner Betrag durch die Spule 3 oder 4 und den Kondensator 5 oder 6 zur Basiselektrode des Transistors I oder 2. Welcher der beiden Transistoren angesteuert wird, hängt von den Unterschieden In den Transistorkenndaten ab und Ist ohne Einfluß auf die vorliegende Erfindung.When the voltage switch 9 is closed, a large part of the Current of the battery 10 through the resistor 7 or θ and a small amount through the coil 3 or 4 and the capacitor 5 or 6 to the base electrode of transistor I or 2. Which of the both transistors is controlled depends on the differences in the transistor characteristics and has no effect on the present invention.
Der Transistor 2 leitet z. B. während der ersten Halbperiode zu Schwingungsbeginn des Unruherades den Strom. Es bewirkt dann jede Lageänderung zufolge der Rückkopplungswirkung des Multivibrators eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Transistors 1 in Richtung Sperrstellung.The transistor 2 conducts z. B. the current during the first half period at the beginning of the oscillation of the balance wheel. It then effects any change in position due to the feedback effect of the multivibrator a shift in the operating point of transistor 1 in the direction of the locking position.
Es fließt dabei Strom durch die Spule 4, und die dazu proportionale Antriebskraft bewegt das Unruherad in die entsprechende Richtung. Die dabei in den Spulen 3 und 4 induzierten Spannungen sind proportional zur Bewegung des Unruherades und weisen eine Phasendifferenz von 180 auf. Da der Transistor 1 weiterhin gesperrt bleibt, ist die Kollektorspannung Qn. gleich der Summe aus Batteriespannung E und der induzierten Spannung. Bei leitendem Transistor 2 wird der Kondensator 5 entsprechend der in Fig. 1 eingezeichneten Polarität aufgeladen.Current flows through the coil 4, and the driving force proportional to it moves the balance wheel in the corresponding direction. The voltages induced in coils 3 and 4 are proportional to the movement of the balance wheel and have a phase difference of 180. Since the transistor 1 remains blocked, the collector voltage is Q n . equal to the sum of battery voltage E and the induced voltage. When the transistor 2 is conductive, the capacitor 5 is charged in accordance with the polarity shown in FIG. 1.
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In der darauffolgenden Halbperiode ändert das Unruherad seine Bewegungsrichtung und damit auch die induzierte Spannung ihre Polarität.The balance wheel changes its position in the following half-cycle Direction of movement and thus also the induced voltage Polarity.
Die induzierte Spannung in Spule 4 hält über den Kondensator die Basiselektrode des Transistors 1 eine Zeitlang gesperrt, überschreitet die Bas Isspannung die Sperrspannung Vqc(o) (siehe FIg. 6) wird der Transistor 1 leitend, und es fließt Strom durch die Spule 3, der eine zusätzliche Ablenkung des Unruhorades auslöst. The induced voltage in coil 4 holds across the capacitor the base electrode of transistor 1 blocked for a while, If the base voltage exceeds the reverse voltage Vqc (o) (see FIg. 6) the transistor 1 becomes conductive and a current flows through the coil 3, which triggers an additional deflection of the balance wheel.
Im selben Moment wird die Basiselektrode des Transistors 2 durch die Aufladung des Kondensators 6 negativ vorgespannt, und der Transistor sperrt. Der Kondensator 5 wird dabei geladen.At the same moment the base electrode of transistor 2 is through the charge of the capacitor 6 is negatively biased, and the transistor blocks. The capacitor 5 is charged in the process.
Aus den voranstehenden Ausführungen folgt ais wesentlicher Voi— teil der Erfindung, daß die Antriebsstufe in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Frequenz des Unruherades schwingt.From the foregoing it follows as an essential voi— part of the invention that the drive stage in accordance with the given frequency of the balance wheel oscillates.
Die Transistoren sperren und leiten abwechselnd den Strom, so daß zweimal ein Antriebsmoment pro Schwingung auf das Unruherad ausgeübt w I rd.The transistors block and alternately conduct the current, so that twice a drive torque per oscillation is exerted on the balance wheel will.
Das Zusammenwirken des Multivibrators mit den möglichen Richtungsänderungen der Antriebskraft des Unruherades bewirkt eine sofortige Beschleunigung der Schw I ngungsbetfegung und somit das schnelle Erreichen einer stabilen Lage.The interaction of the multivibrator with the possible changes in direction the driving force of the balance wheel causes a Immediate acceleration of the oscillation control and thus that rapid achievement of a stable position.
Die Antriebsstufe verwirklicht ein leichtes, schnelles und zuverlässiges Selbstanlassen der Anordnung durch die Schaltoperationen zufolge der Schwingungsperioden des Unruherades.The drive stage realizes a light, fast and reliable one Self-starting of the arrangement by the switching operations according to the oscillation periods of the balance wheel.
Verschiedene Spannungskurven bei stabilen Betriebsbedingungen sind in Fig. 8 aufgetragen. Die Abbildungen a, b und c, d zeigen die Zeitabhängigkeit der Kollektorspannung «Cj, ec_ und die Basisspannung e„. und eQ„ der Transistoren 1 und 2. Zum Vei—Various voltage curves under stable operating conditions are plotted in FIG. Figures a, b and c, d show the time dependency of the collector voltage "C j, e c" and the base voltage e ". and e Q "of the transistors 1 and 2. To the Vei—
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gleich der erhaltenen Kollektorstromkurve (s. Flg. 8 Abb. a)
ist die eines Transistors einer herkömmlichen Antriebsstufe In
Abb. f gegenübergestellt.equal to the obtained collector current curve (see Flg. 8 Fig. a)
is compared to that of a transistor of a conventional drive stage in Fig. f.
Die Uasiselektroden der Transistoren 1 und 2 sind Infolge des
Mittelwertes der Kondensatorgleichspannung Vc5 oder Vcß negativ
vorgespannt. Überschreitet die Basisspannung die Sperrspannung
V,.,.,.,, so fließt Basis*- und Kollektorstrom. UoI Erreichen einer
büttigungsspannung V--. . durchfließt der KoIiektorstrom zweimal
diu entsprechende Spul« während einer Sch*ingungsperiodo. Die
üurchf luiSzeiton sind mit t. und t- bezeichnet (s. Fig. Q e).
Die Öffnungszeiten der Transistoren sind sehr kurz, und der
Antrieb des Unruherades erfolgt jeweils bei dessen maxinaler
Schwingungsgeschwindigkeit, so daß die Antriebskraft voll wirksam
w| rd.The base electrodes of the transistors 1 and 2 are due to the
Mean value of the DC capacitor voltage V c5 or V cß negatively biased. If the base voltage exceeds the reverse voltage V,.,.,. ,, the base * and collector current flows. UoI reaching a dropping voltage V--. . The coil current flows through the corresponding coil twice during a period of oscillation. The uf luiSzeitons are with t. and t- (see Fig. Q e).
The opening times of the transistors are very short, and the
The balance wheel is driven at its maximum
Vibration speed, so that the driving force is fully effective w | approx.
UoI den bekannten SchwIngungsantrlebsstufen steigt die unwirksame Stromkomponente r.it der Entfernung von Drohzontrun an, was mit einem Verlust verbunden ist.UoI the known vibration drive levels increase the ineffective Current component r.it the removal of Drohzontrun at what associated with a loss.
Des weiteren kann bei diesen bokannton Antrsebsstufen die Zeitkonstante
in Hinblick auf die ungünstige Betriebsweise am Bewegungsanfar.g
nicht beliebig groß gewählt werden, da die orhaltenen
dasisgegerspannungen für die gewünschte optimale Wirkungsweise
urzureichend sind. Der Antriebsslron der bekannten Schaltungen
folgt im wesentlichen dem in Fig. 8 f dargestellten Verlauf mit
den UurchfIu3zoI ten t,, t. und t^. Cer Beitrag zur Antriebskraft
wührend der Durchflußzeiten t. und t_ ist geringfügig.
Dazu kommt noch die Unstabil ItSt der Basisgegenspannung infolge der Temperatur- und Umgebungseinflüsse. Zahlreiche Messungen
zeigen des weiteren eine hohe Instabil ItSt der Ströme wührend
der Durchgangszeiten t- und t-, die sich auf die Antriebskräfte
des Unruherades auswirkt.Furthermore, with these bokannton drive stages, the time constant cannot be chosen arbitrarily large in view of the unfavorable mode of operation at the start of the movement, since the existing counter voltages are insufficiently sufficient for the desired optimal mode of operation. The drive line of the known circuits essentially follows the curve shown in FIG. 8f with the flow rates t 1, t. and t ^. The contribution to the driving force during the flow times t. and t_ is insignificant.
In addition, there is the unstable ItSt of the base counter voltage due to the temperature and environmental influences. Numerous measurements
further show a high instability of the currents
the transit times t- and t-, which affect the driving forces of the balance wheel.
Demgegenüber Ist die vorliegende Erfindung auf die Verwendung
einer beliebig großen Zeitkonstante In der Antriebsstufe gerlch-In contrast, the present invention is based on use
an arbitrarily large time constant.
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tot, um eine dementsprechend große Basisgegenspannung zu erzfeien, so daß ein Kollektoi— bzw. Antrlobsstrom fließt (schematisch In Flg. 8 e dargestellt), der die Antriebskraft während eines Arbeitsganges in zwei gleich großen Betrögen, bei kleinem Lrehwinkel des Unruherades, ausübt.dead to cause a correspondingly large base counter-tension, so that a collector current flows (schematic In Flg. 8 e), which is the driving force during one operation in two equal amounts, with a small one Angle of rotation of the balance wheel, exercises.
Die Einstellung der variablen Widerstände 21 und 22 regelt die Ko I Iektorstromverstärkung und somit den SchwingungswinkoI des Unruherades.The setting of the variable resistors 21 and 22 regulates the Ko Iector current gain and thus the oscillation angle Balance wheel.
Beim Aufbau einer bekannten (s. Flg. 7) und einer erflndungsgomäßen Antriebsschaltung (s. Flg. 4) werden zu Vergleichszwecken Bauteile mit folgenden elektrischen Daten verwendet:When building a known (see Fig. 7) and an inventive Drive circuit (see Flg. 4) are used for comparison purposes Components with the following electrical data are used:
Typ 2 SC 476 Nippon Electric Company, TokioType 2 SC 476 Nippon Electric Company, Tokyo
nungtion
widerstände : 10 Megaohmresistances: 10 megaohms
ζ,
(dH)max. « 8,5 χ 10 Gauß χ Oersted riußcichte im Luftspalt: ca 2100 Gauß ζ,
(dH) max. «8.5 χ 10 Gauss χ Oersted cracks in the air gap: approx. 2100 Gauss
batterie : 100 mAh, 1,5 Volt Gleichspannungbattery: 100 mAh, 1.5 volts DC voltage
Der Ürehwinkef beträgt 270°, und der Antriebsmechanismus wird über eine Getriebeübersetzung betätigt. Der variable Widerstand wird auf ca. 1,5 kOhm eingestellt, so daß der mittlere Stromverbrauch 5 Mikroampere beträgt.The Ürehwinkef is 270 °, and the drive mechanism is operated via a gear ratio. The variable resistor is set to approx. 1.5 kOhm, so that the average power consumption is 5 microamps.
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Eine üatterie ist mit dom Oezugszeichen E., eine Kopplungsspule mit oC und eine Antriebsspule mit DC bezeichnet.A battery is indicated by the reference symbol E., a coupling coil with oC and a drive coil with DC.
Ein Kondensator C2 unterdrückt auftretende UberschwIngungen. Ein variabler Dasiswiderstand R eines Transistors Tr wird auf ca. 2 kühn eingestellt. Uei diesen Betriebsbedingungen beträgt der Schwingungswinkel des Unruherados 270 ° und der Stromvei— urauch 8,3 Mikroampere. Die Startzeit dieser Anordnung liegt üoi 12 see im Vergleich zu 3,5 see bei dor vorliegenden Erfindung, und das entspricht der Zeit, die zum Durchlaufen eines Winkels von 180 ° benötigt wird.A capacitor C 2 suppresses any overshoots that occur. A variable resistor R of a transistor Tr is set to about 2 boldly. Under these operating conditions, the oscillation angle of the balance wheel is 270 ° and the current value is also 8.3 microamps. The start time of this arrangement is 12 seconds compared to 3.5 seconds for the present invention, and this corresponds to the time required to traverse an angle of 180 °.
In Fig. 9 sind Spannungs- und Stromkurven dargestellt, die den Vergleich zwischen erfindungsgemäßem und bekanntem Antrieb ermöglichen. Die Kurven (a), (b) und (c), (d) zeigen die Kollektoi— spannungen e„? und ep1, die Kollektorströme Ip- un(* 'pt der Transistoron 2 und 1, und die Kurven (e), (f) zeigen die Kollektorspannung e„ und den Kollektorstrom io des Transistors Tr über die Zeit.In Fig. 9 voltage and current curves are shown, which enable the comparison between the drive according to the invention and the known drive. The curves (a), (b) and (c), (d) show the collective voltages e " ? and e p1 , the collector currents Ip- un ( * 'pt of the transistor on 2 and 1, and the curves (e), (f) show the collector voltage e "and the collector current i o of the transistor Tr over time.
Das Schließen des liandscha I ters 9 bewirkt einen Antriebsstrom (s. FiQ. 9c), der die Unruhe durch ein plötzlich auftretendes Moment antreibt. Gleichzeitig wird eine Spannung K", wie in Fig. 9b dargestellt, induziert.Closing the switch 9 causes a drive current (see FiQ. 9c), who caused the unrest caused by a suddenly occurring Moment drives. At the same time, a voltage K "as shown in FIG Fig. 9b, induced.
DIo Spannungs- und Stromkurven zeigen, daß die geforderte Synchronisation zwischen der von der Antriebsstufe gelieferten Schwingung und der Unruheradschwingung hergestellt werden kann, so daß innerhalb kürzester Zeit die zynchronisierte Schwingung mit Ger stabilisierten Grundschwingung übereinstimmt.The voltage and current curves show that the required synchronization between the one supplied by the drive stage Oscillation and balance wheel oscillation can be established, so that the synchronized oscillation within a very short time with Ger stabilized fundamental coincides.
Nach Erreichen stabiler Betriebsbedingungen der Antriebsstufe weisen die Stromimpulse, die das Unruherad antreiben, eine konstante Dauer und Größe auf (s. Fig. 9 c d).After the drive stage has reached stable operating conditions show the current impulses that drive the balance wheel constant duration and size (see Fig. 9 c d).
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Dor Vergleich dieser Kurven mit denen in Flg. 9 e, f abgebildeten einer bekannten AusfUhrungsform zeigt eine Verzögerung des An I aufVorgangs und ein langsameres Anwachsen der die Schwingung erregenden Impulse.The comparison of these curves with those in Flg. 9e, f pictured a known embodiment shows a delay in the An I on process and a slower growth of the vibration exciting impulses.
Es treten unerwünschte Stromimpulse M" und eine verhältnismäßig kleine Stromdauer Im Vergleich zur erfindungsgemäßen Bauart auf (s. Fig. 9 f).There are unwanted current pulses M ″ and a relatively short current duration compared to the type according to the invention (see Fig. 9 f).
Die mit K, L und M bezeichneten Spannungsspitzen in FIg. 6 c entsprechen den Stellungen a-1, a~2 und a-3 der Abbildung a dei— selben Figur bei Drehung dos Unruherades Im Uhrzeigersinn. Dreht das Unruherad seine Schwingungsrichtung um, so werden die Spannungsspftzen M1, L' und Kf entsprechend den vorhin angeführten Stellungen induziert.The voltage peaks marked with K, L and M in Fig. 6c correspond to the positions a-1, a ~ 2 and a-3 of figure a of the same figure when the balance wheel is turned clockwise. If the balance wheel rotates its direction of oscillation, the tension points M 1 , L 'and K f are induced in accordance with the positions listed above.
Das Anwachsen dor Schwingung hSngt von der Gl elchstromvorstüi— kung hFr des Transistors ob.The increase in the oscillation depends on the direct current supply h Fr of the transistor ob.
Die nachstehend angeführten experimentellen Daten fassen die Zeiten, die zum Durchlaufen eines Schwingungswinkels von 0 bis 130 ° notwendig sind, zusammen. Die Gleichstromverstärkung h_p wurde bei einer Kollektor-Emitterspannung von 1,5 Volt und einer Umgebungstemperatur von 25 ° C gemessen <e„ ■ 0,5 μΛ) :The experimental data given below summarize the times that are necessary to pass through an oscillation angle of 0 to 130 °. The direct current gain h_ p was measured at a collector-emitter voltage of 1.5 volts and an ambient temperature of 25 ° C <e "■ 0.5 μΛ):
hpp Schaltung geräß Schaltuno gomiiß _d e_r__E rf I η dun g bekan η t e_r_J3 a uar tonhpp circuit geräß Schaltuno gomiiß _d e_r__E rf I η dun g known η t e_r_J3 a uar ton
50 3,5 sec kein Anlaufen50 No start-up for 3.5 seconds
100 3,5 see 12 sec100 3.5 see 12 sec
200 3,5 sec 8 sec200 3.5 sec 8 sec
400 2^0 sec 6,5 sec400 2 ^ 0 sec 6.5 sec
üei kleineren Vierten der CIeI chstromverstärkung h_E kann es voi— kommen, daß der Vibrator nicht anspricht. Diese Schwierigkeit wird von der vorliegenden Erfindung vollkommen überwunden.Fourth üei smaller the CIEI chstromverstärkung h_ E may VOI that the vibrator does not respond. This problem is completely overcome by the present invention.
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Cer Vergleich der bisher Ib Ii ehern \ibra1cren rit der erf Indungs-(;emS<?en Bauart zeigt cire dreifech so schnell anwachsende Sc1UM p^ungsgeschw I ndigkei t während der An I auf per iode. Das Absinken des SchwincLngswInkeIs Innerhalb von 1 Sekunde auf eine Γγ{;Π-€· ve η £0 - 81' c, dlo zur Auf rechter1· a I tung der Belegung des ΓυItreborwerks genügt, zeigt, daß die automotische Startdauer kIeH nor als t Sekunde cewShit werden kann.Cerium comparison of the previously Ib Ii brass \ ibra1cren rit of erf Indungs - (? EMS <s design shows cire dreifech as fast growing Sc 1 UM p ^ ungsgeschw I ndigkei t during at I on my iode The decrease of SchwincLngswInkeIs Within. 1 second to a Γγ { ; Π- € · ve η £ 0 - 81 ' c , dlo is sufficient for upright 1 · a I processing of the occupancy of the ΓυItreborwerk, shows that the automotive start time kIeH nor can be cewShit as t second.
Vorzugsweise Ist c'as ZeItreterwerk chne einer- zusätzlichen Starter ausgebildet, wie er bef den üblichen Antrieben oft notwendig ist.Preferably, the meter mechanism is an additional one Starter trained as is often necessary for the usual drives is.
L i oe ar dere Aus f ührur.gsf crm der Erflncung liefert eine kontinuierliche, s I rus f Crml gc ir.cuzterte Spannung In dem Vibrator mit einer unkehrbaren Ar.tr i etssperre (s. Fig. IU und 11).L i oe ar dere execution. Gsf crm of the fulfillment provides a continuous, s I rus f Crml gc ir.cuzterte voltage In the vibrator with an irreversible Ar.tr i etssperre (see Fig. IU and 11).
In Flg. Π Ist eine Vibratorzunge 29 dargestellt, dlo an einem Ende D1It einem Stabmacneten 30 verbunden ist. Die Vi bratorzunge hat E-förmlge Gestalt, und der mittlere Steg trögt den Stabmagneten 30, während die Er.con der beiden äußeren Stege η 11 einen idnkelolson 31 verbunden sind, das auf einer bekannten f.tützplatto (nicht eingezeichnet) eines Zeitwerks montiert Ist. Der irittlure Steg dor V i bratorzunge ist mit einen Scha I tnagneten 28 verbunden, der durch einen Luftspalt 99 unterbrechen Ist. Die Gestalt des Schaltmagneten 28 Ist rechteckig nit einer hufeisenförmigen Aussparung im Inneren.In Flg. A vibrator tongue 29 is shown, which is connected to a rod macnet 30 at one end D 1 It. The Vi bratorzunge has an E-shaped shape, and the middle web carries the bar magnet 30, while the Er.con of the two outer webs η 11 are connected to an idnkelolson 31, which is mounted on a known support platform (not shown) of a timer . The irittlure web of the vibrator tongue is connected to a switching magnet 28, which is interrupted by an air gap 99. The shape of the switching magnet 28 is rectangular with a horseshoe-shaped recess inside.
Der Luftspalt ist mit einer bogenförmigen Verstrebung 27 gegen mechanische Deformationen geschützt. Ein Rad 34 aus Magnetmotoridl In dor Form oinos üblichen Hommrades ist auf das Stützblatt drehbar montiert und magnetisch durch seine äußeren Zähne 100, die in den Luftspalt 99 hineinragen, gekoppelt.The air gap is opposed with an arcuate strut 27 mechanical deformation protected. A wheel 34 made of Magnetmotoridl In the form of oinos usual Hommrades is on the support sheet rotatably mounted and magnetically coupled by its outer teeth 100 which protrude into the air gap 99.
Die Vibratorzunge 29 beginnt durch die Antriebskräfte zu schwingen, die aus dem elektromagnetfschon Zusanmonwirken des Stab-The vibrator tongue 29 begins to vibrate due to the driving forces, which result from the electromagnetic interaction of the rod
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magneten 30 mit den ruhenden Spulen 3 und 4 als eine Antriebsstufe entstehen. Die Antriebsstufe, im rechten Teil der Fig. eingezeichnet, besteht aus den gleichen Bauteilen wie die der Fig. 1. Das Magnetrad 34 dreht sich schrittweise durch die Wirkung der voranstehend beschriebenen Magnetkopplung, da der Schal+- magnet 28 zu schwingen beginnt. Die Frequenz der schrittweisen Drehung des Magnetrades 34 ist dieselbe wie die der Vibratoranordnung aus Vibratorzunge 29, Schaltmagnet 28 und Stabmagnet 30. Die Drehung des Magnetrades 34 ist auf eine übliche Zahnradübersetzung übertragbar, die die Uhrenzeiger betätigt (nicht eingezeichnet In Fig. 10 und 11). In der Antriebsstufe Ist ein zusätzlicher Kondensator 36 vorgesehen, der gelegentlich auftretende (Jberschw Ingungen im Schaltkreis unterdrückt.magnets 30 arise with the stationary coils 3 and 4 as a drive stage. The drive stage, shown in the right part of the figure, consists of the same components as that of FIG. 1. The magnet wheel 34 rotates gradually through the action of the magnetic coupling described above, since the switch + magnet 28 begins to oscillate. The frequency of the step-by-step rotation of the magnet wheel 34 is the same as that of the vibrator arrangement comprising vibrator tongue 29, switching magnet 28 and bar magnet 30. The rotation of magnet wheel 34 can be transferred to a conventional gear transmission that actuates the clock hands (not shown in FIGS. 10 and 11) . An additional capacitor 36 is provided in the drive stage, which suppresses occasional overshoots in the circuit.
Auf dem Magnetrad 34 ist eine Dämpfungseinrichtung 35 angeordnet, um die Drehbewegungen des ersteren zu stabilisieren. Eine Grobeinstellung der Schwingungsanzahl des mechanischen Vibrators ist durch das Verschieben eines Regelstückes 32 möglich, das auf dem Schaltmagnet 28 sitzt. Ein Eins te I I stück 33 ist versteilbar mit einer Schraube 101 auf dem Regelstück 32 befestigt. Die Verstellung der Schraube 101 ermöglicht eine Feineinstellung der Schwingungsanzahl des mechanischen Vibrators. Um Störungen des Betriebes der Antriebsstufe zu vermeiden, ist die Kapazität des Kondensators 36 bedeutend kleiner als die der Kondensatoren 5 und 6.A damping device 35 is arranged on the magnet wheel 34, to stabilize the rotations of the former. One Rough setting of the number of vibrations of the mechanical vibrator is possible by moving a control piece 32 that sits on the solenoid 28. A one-piece 33 is adjustable attached to the control piece 32 with a screw 101. Adjusting the screw 101 enables fine adjustment of the Number of vibrations of the mechanical vibrator. To avoid disruptions of the To avoid operation of the drive stage, the capacity of the Capacitor 36 is significantly smaller than that of capacitors 5 and 6.
Erfindungsgemäß wird die elektromagnetische Kopplung zwischen Stabmagnet 30 und den Spulen 3 und 4 stets aufrecht gehalten, so daß die induzierte Spannung in jeder Spule einen sinusförmigen Verlauf zeigt.According to the invention, the electromagnetic coupling between Bar magnet 30 and the coils 3 and 4 always held upright, so that the induced voltage in each coil is sinusoidal Course shows.
Das Anwachsen der Schwingung zu Beginn der Bewegung erfolgt auch bei dieser Bauart sehr rasch.The increase in the oscillation at the beginning of the movement also takes place very quickly with this type of construction.
In Fig. 15 sind verschiedene Spannungs- und Stromkurven a - e der Antriebsstufe für stabile Betriebsbedingungen schematischIn Fig. 15 there are various voltage and current curves a - e the drive stage for stable operating conditions schematically
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dargestellt. Es sind e_. und ep_ die Kollektorspannungen und eQ1 und θ.,- dle Basisspannungen der Transistoren 1 und 2.shown. There are e_. and e p _ the collector voltages and e Q1 and θ., - the base voltages of transistors 1 and 2.
Eine genügend groß gewählte Zeitkonstante der In Flg. 10 abgebildeten Antriebsstufe, gegeben aus dem Produkt der Kapazität des Kondensators 5 oder 6 und dem Wert des Widerstandes 7 oder liefert einen Kollektorstrom In der in Fig. 15 e dargestellten Form. Die Antriebskraft besteht in diesem Fall aus zwei Komponenten innerhalb einer Schwingungsperlode und wirkt auf die Vibratoranordnung stets im Punkte der größten Geschwindigkeit ein, so daß der Drehwinkel so klein wie möglich gehalten wird. Die Wirksamkeit und Stabilität des Betriebes ist dabei genauso gewährleistet wie in dem voranstehend beschriebenen Fall. Die auftretende Stromkurve ist von ähnlicher Gestalt wie die Spannungskurve. A sufficiently large selected time constant for In Flg. 10 pictured Drive stage, given from the product of the capacitance of the capacitor 5 or 6 and the value of the resistor 7 or supplies a collector current In that shown in Fig. 15e Shape. The driving force in this case consists of two components within a period of oscillation and acts on the Vibrator arrangement always at the point of greatest speed so that the angle of rotation is kept as small as possible. The effectiveness and stability of the operation is the same guaranteed as in the case described above. The current curve that occurs is of a similar shape to the voltage curve.
Die Abbildungen 12 - 15 zeigen eine weitere AusfUhrungsform der Erfindung, bei der ein kleiner Gleichstrommotor eine Druckfeder aufzieht.Figures 12-15 show another embodiment of the Invention in which a small DC motor winds a compression spring.
Der Gleichstrommotor (s. Abb. 12 - 14) besteht aus den Spulen 3, 4, einem Rotor 37, der mit den Spulen 3, 4 magnetisch gekoppelt und mit einem zylindrischen Dauermagneten 37a fest verbunden Ist.The DC motor (see Fig. 12-14) consists of coils 3, 4, a rotor 37 which is magnetically coupled to the coils 3, 4 and firmly connected to a cylindrical permanent magnet 37a.
Auf einem Rotorschaft 38 ist ein Antriebsrad 39 fest aufgezogen. Die Drehbewegung des Rotors 37 wird über das Antriebsrad 39 auf ein Getrieberad 40 übertragen, das auf einer Nabe 41 einen vierpoligen, zylindrischen Dauermagneten trägt. Ein vertikaler Schaft 44 verläuft, drehbar gelagert, durch die Nabe 41 und ist mit einem nach unten geöffneten hohlzyIIndrischen Joch vei bunden, auf dessen Innenseite Segmente 43a aus Magnetmaterial befestigt sind, die die magnetische Kopplung mit dem Magneten 42 herstellen. Ein Antriebsritzel 45 sitzt auf dem Schaft 44 fest auf, der eine Druckfeder 48 aufzieht. Eine drehbar gelagerte Sperrklink· 46 wird durch eine Feder 47 fest an das Antriebsritzel 45 gepreßt. A drive wheel 39 is firmly pulled onto a rotor shaft 38. The rotary movement of the rotor 37 is based on the drive wheel 39 a gear wheel 40 transmitted, which carries a four-pole, cylindrical permanent magnet on a hub 41. A vertical one The shaft 44 runs through the hub 41, rotatably mounted, and is provided with a hollow-cylindrical yoke that is open at the bottom bound, on the inside of which segments 43a made of magnetic material which establish the magnetic coupling with the magnet 42. A drive pinion 45 is firmly seated on the shaft 44 on, which pulls up a compression spring 48. A rotatably mounted pawl 46 is pressed firmly against the drive pinion 45 by a spring 47.
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3ei einem Aufzug der Druckfeder 48 um einen bestimmton 'Winkel, dem ein Dogonmaß von TT entsprechen soll, tritt ein Schlupf In der magnetischen Kopplung auf. Es wird hierdurch jede Umkehrung der Drehrichtung des Antriebsritzels 45 durch dlo Sperrklinke 46 verhindert. Ein Hemmrad 53 Ist fest mit den Schaft verbunden. Die Drehgeschwindigkeit des Hemmrades 53 wird durch einen bekannten Ankerhebel 54 über ein Unruherad 55 reguliert. Ein Schaft 52 mit einem Getriebe 51 Ist In Eingriff mit einem Antriebsritzel 50, das eine Einheit mit dem Hemmrad 53 bildet, und wird mit regulierter Geschwindigkeit angetrieben.3if the compression spring 48 is wound by a certain angle, to which a Dogon measure of TT is supposed to correspond, a slip occurs In magnetic coupling. It thereby becomes every reversal the direction of rotation of the drive pinion 45 by the pawl 46 prevented. An escapement wheel 53 is fixed to the shaft tied together. The rotation speed of the ratchet wheel 53 is through a known anchor lever 54 regulated by a balance wheel 55. A shaft 52 with a gear 51 is in engagement with one Drive pinion 50, which forms a unit with the jamming wheel 53, and is driven at a regulated speed.
Die Spannung der Feder 48 wird durch die beschriebene Wirkungsweise des Hemmrades 53 gelockert, die magnetische Kopplung wieder hergestellt und die Druckfeder 48 neuerlich aufgezogen. Dieser Vorgang wiederholt sich standig. Die Feder 48 ist fest mit einem Ende des Schaftes 49 verbunden. Das Getriebe 51 Ist mit einem Rad (nicht gezeigt in Abb. 12) des Zeitwerkgetriebes in Verbindung, das die regulierte Geschwindigkeit auf die Uhrenzeiger (in Abb. 12 nicht eingezeichnet) übertragt.The tension of the spring 48 is loosened by the described operation of the ratchet wheel 53, the magnetic coupling again made and the compression spring 48 rewound. This process repeats itself over and over again. The spring 48 is firm connected to one end of the shaft 49. The gearbox 51 is with a wheel (not shown in Fig. 12) of the timer gearbox in connection that the regulated speed on the clock hands (not shown in Fig. 12).
Der zylindrische Magnet 37a des Rotors 37 (s. Flg. 14) bildet einen vierpol igen Magneten. Bei einer vollen Umdrehung des Rotors werden zwei Spannungskurven von sinusförmiger Gestalt und der Periode TT in der Spute 3 oder 4 Induziert. DIo Ausbiidung des Rotors 37a als vierpol igen Magneten ergibt eine Verdoppelung der Drehperiode des Rotors gegenüber der Periode der induzierten Spannung. Die dabei auftretenden Spannung»- und Stromkurven zeigt die Abb. 15 a - e.The cylindrical magnet 37a of the rotor 37 (see Fig. 14) forms a four-pole magnet. With one full turn of the The rotor will have two voltage curves of sinusoidal shape and the period TT in the slot 3 or 4 Induced. DIo training of the rotor 37a as a four-pole magnet results in a doubling of the period of rotation of the rotor compared to the period the induced voltage. The resulting voltage and current curves are shown in Fig. 15 a - e.
Erfindungsgemäß tritt während einer Spannungsperiod· zweimal die Antriebskraft, und zwar jedesmal beim Maximum der induzierten Spannung, auf. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemSßen Motors 1st daher im Vergleich zu einem bekannten Motor wesentlich gesteigert worden.According to the invention occurs twice during a voltage period Driving force, each time at the maximum of the induced Tension, on. The efficiency of the engine of the invention Is therefore significantly increased compared to a known engine been.
Ansprüche:Expectations:
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Claims (5)
ist und daß öle Transistoren (1, 2), die abwechsolnd leitend und gesperrt sind, während eine" Schwingungsperiode des
mechanischen Vibrators (27 - 33, 101) zwaimal eine Antriebskraft auf diesen ausüben.Collector electrodes (c) are each connected to one (3 or 4) of two coils, which are wound in opposite directions and arranged in phase opposition to one another work as an inductive load of the transistors (1, 2), with two capacitors (6, 5) forming the coil I ector electrode (O. of one transistor (1 or 2) and the base electrode (b) of the other transistor (2 or 1) alternately shade together, furthermore two üasiswlderstündo (7, 8) each of the üasI selector electrodes (b) separately to one Connect the voltage source (tu) and select the time constant of the drive stage to be greater than a specified frequency period of the mechanical vibrator (27, 20, 29, 30, 31, 32, 33, 101)
is and that oils transistors (1, 2), which are alternately conductive and blocked, during a "period of oscillation of the
mechanical vibrator (27-33, 101) twice exert a driving force on this.
gekennz· ich net , daß variable Widerstände (2t, 22) in der Antriebsstufe zum Einstellen eines Schwingungswinkels des anzutreibenden Teiles, das vorzugsweise eine
Unruheradanordnung aufweist, vorgesehen sind.3. timer drive according to claim 1 and 2, characterized
It is shown that variable resistors (2t, 22) in the drive stage are used to set an oscillation angle of the part to be driven, which is preferably a
Having balance wheel arrangement are provided.
Neu· Unterlagen (Art. T 51 Ab«.2 Nr. 1 StU 3 4« Xndtrana·«». v.4t.1tr- 20 -
New · documents (Art. T 51 Ab «.2 No. 1 StU 3 4« Xndtrana · «». V.4t.1tr
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3018566 | 1966-05-12 | ||
| JP3018566A JPS4828710B1 (en) | 1966-05-12 | 1966-05-12 | |
| DEC0041875 | 1967-03-25 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1673728A1 true DE1673728A1 (en) | 1971-02-11 |
| DE1673728B2 DE1673728B2 (en) | 1976-01-29 |
| DE1673728C3 DE1673728C3 (en) | 1976-09-30 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1673728B2 (en) | 1976-01-29 |
| JPS4828710B1 (en) | 1973-09-04 |
| GB1174332A (en) | 1969-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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