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Quarzuhr mit netzunabhängiger Speisung, vorzugsweise durch Trockenbatterie
Die Erfindung betrifft eine Quarzuhr mit netzunabhängiger Speisung, vorzugsweise
durch Trockenbatterie mit Quarzschwingstufe, nachgeordneten Frequenzteilerstufen,
die vorzugsweise als integrierte Bausteine ausgebildet sind, welchen über eine ImpuAsverschmälerungs-
und/oder Verstärkerstufe eine elektrisch-mechanischer Wandler, vornehmlich ein intermittierend
eingeschalteter Gleichstrom-Kleinstmotor nachgeschaltet ist.
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Es ist Zweck der Patentanmeldung, die Ganggenauigkeit und die Störsicherheit
der einleitend beschriebenen Quarzuhr zu verbessern.
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Durch die Quarzsteuerung wird die Genauigkeit der Zeitanzeige einer
Uhr erheblich erhöht so daB die früher durch die Konstanten der die Gangregelung
bewirkenden mechanischen Schwinger bedingten, im Vordergrund gestandenen Anzeigeunge
nauigkelten in einem erheblichen daße gemildert sind0
Es sind nunmehr
im wesentlichen betriebsbedingte Ursachen, die - vor allem über längere Zeiträume
- Gangabweichungen oder Gangfehler bedingen.
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Bei den jetzt bekannten Quarzuhren mit netzunabhängiger Speisung,
insbesondere durch Trockenbatterje, verliert die Speisestromquelle nach und nach
infolge des fortlaufenden Verbrauches derselben schließlich ihre Speisefähigkeit.
Die Quarzuhr bleibt dadurch schließlich stehen und die an und für sich beträchtliche
Anzeigegenauigkeit derselben wird durch diesen Betriebsausfall erheblich beeinträchtigt.
Eine völlige Neueinstellung der Uhr ist nach Einsetzen einer neuen Speisestromquelle
erforderlich. Durch die Stilisetzung der Uhr, die u.U. erst nach längerer Zeit,
z.B. nach Tagen entdeckt wird, wird überdies das Betriebsverhalten des Quarzes nachteilig
beeinflußt Dieser durch die begrenzte Lebensdauer der Speise stromquelle bedingte
Ausfall der Uhr steht in krassem Widerspruch zur hohen Zuverlässigkeit der Quarzsteuerung
und zu der hohen Ganggenauigkeit dieses Uhrensystemes. Hinzu kommt, daß die durch
eine -nur kurze Unterbrechung des Betriebes eintretende Änderung des Quarzes erst
nach einem längeren Zeitraum wieder ausgealtert werden kann, so daß nach jeder Ersetzung
der Stromquelle,die mit einer Betriebsunterbrechung der Quarzuhr verbunden ist,
aie Anzeigegenauigkeit der Quarzuhr verändert wirde
Es stehen zwar
heute zur Speisung von Quarzuhren Speisestromquellen mit einer außerordentlich hohen
Lebensdauer und Spannungskonstanz zur Verfügung, z.B. Luftsauerstoffelemente oder
Isotopenbatterien. Diese Speise stromquellen sind jedoch sehr teuer bzw. in ihren
räumlichen Abmessungen zu ungünstig, so daß die gestalterischen Möglichkeiten für
die geschmacklichästhetische Ausbildung der Quarzuhr sehr begrenzt sind. über dies
wird auch bei diesen Speise stromquellen schließlich ein Ersatz erforderlich, so
daß auch hier eine Speiseunterbrechung auftritt, die besonders nachteilig ist, da
die durch die lange Betriebszeit einer Speiseeinheit erreichte Alterung des Quarzes,
die zu einer hohen Ganggenauigkeit führt, durch die Betriebsunterbrechung der Quarzuhr
beim Austausch der Sepeisestromquelle wieder zunichte gemacht wird.
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Es darf ferner nicht außer acht gelassen werden, daß die jedesmalige
Neueinstellung der Quarzuhr auf die genaue Uhrzeit nach erfolgtem Austausch der
Speise stromquelle insbesondere für den bedienenden Laien ein Problem darstellt,
insbesondere dann, wenn seit dem letzten Austausch der Speisetromquelle Jahre vergangen
sind und der Bedienende sich erst wieder mit der Synchronisierungseinrichtung der
Quarzuhr vertraut machen muß. Hinzu kommt, daß die Einstellung der Quarzuhr nur
nach einem offiziellen Zeitzeichen möglich ist, das nur zu gewissen TagesZeiten,
z.B. über den Rundfunk oder das Fernsehen, empfangen werden kann, so daß selbst
bei sofortigem Einsetzen einer neuen Speisestromquelle nach einer eingetretenen
Betriebsunterbrechung eine gewisse Zeit vergeht, bis die Uhr wieder voll betriebslOereit
ist
Es ist also die Aufgabe der Patentanmeldung die Möglichkeit
zu schaffen, daß die verbrauchte, beinahe erschöpfte Speisestromquelle bei noch
bestehender Speisebereitschaft gegen eine neue Speisebatterie ausgetauscht werden
kann, ohne daß eine Stromunterbrechung und damit ein Betriebsausfall der Quarzuhr
eintritt.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Quarzuhr
eine optisch/akustische Anzeigevorrichtung zur Signalisierung des bevorstehenden
Verbrauches bzw. Ausfalles der speisenden Stromquelle, insbesondere Trockenbatterie
zugeordnet ist, und daß der Austausch der Speisestromquelle, insbesondere einer
Trockenbatterie, ohne Unterbrechung der Speisung der Quarzuhr möglich ist.
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Durch die optisch/akustische Anzeigevorrichtung soll also rechtzeitig
vor einem völligen Ausfall der Speisestromquelle deren bevorstehendes Betriebsende
mitgeteilt werden, so daß rechtzeitig eine neue Stromquelle beschafft werden kann.
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Deren Austausch soll so erfolgen, daß während der Entnahme der angenähert
verbrauchten Stromquelle, insbesondere Trockenbatterie und deren Ersatzes durch
die neue Stromquelle, insbesondere Trockenbatterie eine Unterbrechung der Speisung
der Quarzuhr nicht eintritt. Es ist so sichergestellt, daß die verbrauchte Speisestromquelle,
insbesondere Trockenbatterie nicht bis zu deren völligen Verschleiß in der Uhr belassen
wird und daß rechtzeitig vor einem Versagen der Speisung eine neue Stromquelle beschafft
werden kann.
Letzteres ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn
die Quarzuhr mit Rücksicht auf möglichst konstante Speisespannung oder mit Rücksicht
auf eine möglichst lange Lebensdauer mit Spezialbatterien bestückt ist, die nicht
ohne weiteres im Einzelhandel greifbar sind.
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Eine Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise darin bestehen,
daß die Anzeige-des Betriebszustandes der Speisestromquelle (Trockenbatterie, Sammler)
durch ein während der Einschaltung des die Anzeigemittel antreibenden Motors bestromtes
Strom- oder Spannungsmeßinstrument erfolgt.
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Es ist weiter eine derartige Anordnung denkbar, daß der bei Bestromung
längs verschiebbare Anker des Motors beim Abschalten mit einem die Auslaufdrehzahl
des Motors messenden Zählwerk kuppelbar ist, das wiederum beim Einschalten des Motors
durch den längs verschiebbaren Anker lösbar und entgegen einer Rückstellkraft,z.
B. einer Feder rückstellbar ist.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß
eine dem Motor nachgeordnete, pro Arbeitsphase desselben um eine oder mehrere volle
Umdrehungen bewegliche Radwelle mit einer Indexscheibe versehen ist deren relative
änderung der Ruhestellung während der Lebensdauer der Stromquelle ablösbar ist.
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Es ist ferner eine -30Lche Äusführungsform der Erfinclung denkbar,
daß ur S-peisung der Quarzuhr während des Aus-tåusolles der Speisestromquelle, insbesondere
seiner L1rockenbatterie,
eine zweite Stromquelle zugeordnet ist,
welche während der Austauscharbeiten die Speisung übernimmt.
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Eine solche Lösung kann darin bestehen, daß zur Speisung der Quarzuhr
zwei Stromquellen, insbesondere Trockenbatterien, parallelgeschaltet sind, die gemeinsam
die Quarzuhr speisen und die bei einem Ersatz der Speisestromquellen nacheinander
ausgetauscht werden, so daß stets eine der Stromquellen die Speisung fortführen
kann.
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Mit der Erfindung sind eine Reihe von Vorteilen verbunden, so ist
keine besondere Achtsamkeit hinsichtlich des rechtzeitigen Austausches der Speisestromquelle
erforderlich.
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Es kann kein überraschendes Versagen der Stromquelle und ein damit
verbundener Ausfall der Zeitanzeige und ggf. ein Auslauf der Stromquelle durch Leckwerden
eintreten, womit u.U. durch den Elektrolyten eine erhebliche Beschädigung des teuren
Zeitanzeigegerätes verbunden wäreO Es ist über viele Jahre und Jahrzehnte eine ununterbrochene
genaue Zeitanzeige gewährleistet. Dies ist insbesondere dann von Vorbeil, wenn Quarze
höherer Genauigkeit Verwendung finden. Die Stromauellenüberwachung wird mit verhältnismäßig
einfachen WIitteln und mit geringem zusätzlichem Stromverbrauch ermöglicht. Durch
die automatische Uberwachung der Speisestromquelie kamin ggf. auf eine beliebige
Stromquelle vorübergehend zuriickge griffen werden, wenn die vorgeschriebene teure
Stromquelle nicht greifbar ist und bei einfache@@@ Quarzuhren Mann ailt' auf eine
S-abililqierung der Speisespanung innerhalb der Quarzuhr ver zichtet werden1
In
den beiliegenden Figuren ist die Erfindung dargestellt.
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Es zeigen: Figur 1 eine Batteriehalter-Anordnung mit zwei SpeisebatterienO
Figur 2 eine andere Batteriehalter-Anordnung mit zwei Speisebatterien.
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Figur 3 eine Batteriehalter-Anordnung zum vorübergehenden Anschluß
einer Hilfsbatterie0 Figur 4 eine andere Batteriehalter-Anordnung zum vorübergehenden
Anschluß einer Hilfsbatterie.
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Figur 5 eine vom Gehäuse getrennte Batteriehalter-Anordnung zum vorübergehenden
Anschluß einer Hilfsbatterie.
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Figur 6 eine Schaltungsanordnung einer Batteriespeisung mit zugeordneter
aufladbarer Kleinstzelle.
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Figur 7 eine andere Schaltungsanordnung der Batteriespeisung mit zugeordneter
aufladbarer Kleinstzelle,
Figur 8 eine Schaltungsanordnung einer
Batteriespeisung mit zugeordnetem Kondensator.
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Figur 9 eine Schaltungsanordnung der Batteriespeisung mit hilfsweise
anschaltbarem Netzspeisegerät.
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Figur 9a eine abgewandelte Schaltungsanordnung einer Batterie speisung
mit hilfsweise anschaltbarem Netzspeisegerät nach Figur 9.
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Figur 10 eine Batteriehalter-Anordnung mit vorübergehender Doppelspeisung
während des Austausches der verbrauchten Stromquelle gegen eine neue.
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Figur 11 eine Schaltungsanordnung der Speisung und des Motorteiles
einer Quarzuhr mit motorischem Antrieb der Anzeigemittel.
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Figur 12 einen Motorantriebsteil einer Quarzuhr nach Fig. 11 mit Digitalanzeige
und zugeordneter Anzeigescheibe.
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Figur 12a eine Anzeigeposition der Anzeigescheibe des Motorantriebes
einer Quarzuhr nach Fig. 12.
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Figur 12b eine andere Anzeigeposition der Anzeigescheibe des Motorantriebes
einer Quarzuhr nach Fig. 12o
Figur 13 einen Motorantrieb einer
Quarzuhr nach Fig. 11 mit Digitalanzeige und mit Schrittschaltwerk.
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Figur 13a eine Einstellposition der Digitalanzeige nach Figur 13.
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Figur 13b eine andere Einstellposition der Digitalanzeige nach Figur
13.
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Figur 14 einen Motorantrieb einer Quarzuhr nach Fig. 11 mit Digitalanzeige
und zugeordneter Auslaufanzeige im abgeschalteten Zustand.
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Figur 14a einen Motorantrieb nach Fig. 14 in einer Einschaltstellung.
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Figur 14b eine Anzeigeposition der Anzeigescheibe der Auslaufanzeige
nach Fig. 14.
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Figur 14c eine andere Anzeigeposition der Anzeigescheibe der Auslaufanzeige
nach Fig. 14.
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In der Figur 1 stellt 1 schematisch die zusammengefaßte Anordnung
von Anzeige einrichtung und Schaltungsanordnung der Quarzuhr dar, während 2 den
Batteriehalter zur-Speisung der Quarzuhr schematisch in zusammengefaßter' Form darstellt
Beide Baugruppen 1 und 2 sind zu einer Baueinheit zusammengefaßt und sind zweckmäßig
in einem Gehäuse tmtergebrachtO
Es ist ersichtlich, daß zwei Batterien
3 und 4 in Parallelschaltung zur Speisung der Quarzuhr 1 vorgesehen sind, die über
Klemmen, z.B. Klemmfedern etc. 5 - 8 elektrisch mit den Leitungsführungen des Batteriehalters
verbunden sind.
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Zu einer jeden der Batterien 3 und 4 ist ein Vorwiderstand 9 bzw.
1o in Reihe geschaltet, um Kurzschlußausgleichsströme zwischen den Batterien 3 und
4 durch die Parallelschaltung zu unterbinden bzw. auf ein unschädliches Maß zu vermindern0
Durch die Anordnung nach Fig. 1 ist ein Austausch der Speisebatterien ohne Unterbrechung
der Speisung der Quarzuhr 1 möglich, in dem die Batterien 3 und 4 einfach nacheinander
ausgetauscht werden, so daß jeweils zumindest eine der beiden Batterien 3 und 4
speise bereit und mit der Schaltung verbunden ist.
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Im allgemeinen wird eine Parallelschaltung von Speisebatterien abgelehnt,
da die durch während der Entladung auftretende unterschiedliche elektro-motorischen
Kräfte bedingten Ausgleichsströme zwischen den Batterien rund 4 u.U. zu einem erhöhten
Stromverbrauch und durch die Gegenladung zu einem raschen Verschleiß der Batterien
3 oder 4 führen können.
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Dieser Nachteil kann jedoch durch die Zuordnung der n.fiderstände
9 und 10, sowie durch die Wahl einheitlicher Batterien 3 und 4 erheblich vermindert
werden, zumal sich im Laufe der 7ei-t die beiden elektro-mo-torischen Kräfte einander
angleichan und evtl. auftretende Atlsgleichsströms so zusätlich V;;.i.t:l.~..i.',.
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oder ganz unterbunden werden.
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Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 eignet sich deshalb insbesondere
für Schaltungsanordnungen der Quarzuhr 1, die dem Batteriehalter 2 einen kontinuierlichen
Strom entnehmen.
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Die Figur 2 zeigt eine Abwandlung der Schaltungsanordnung nach Figur
1. Auch dort sind zwei Batterien 3 und 4 zur Speisung über die Klemmen 5 - 8 vorgesehen.
Auch hier sind die Batterien 3 und 4 parallelgeschaltet, einer jeden derselben ist
jedoch eine Diode oder ein Gleichrichterventil 11 bzw. 12 vorgeschaitet, so daß
die bei einer reinen Parallelschaltung als Nachteil auftretenden Ausgleichsstörme
zwischen den beiden Batterien unterbunden werden können.
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Die Schaltungsanordnung des Batteriehalters 2 nach Fig. 2 ist deshalb
insbesondere für wechselnde Stromentnahmen durch die Quarzuhr 1 geeignet, so daß
über die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 auch Schaltungen von Quarzuhren 1 gespeist
werden können, die beispielsweise minütlich den Antrieb eines die Anzeigemittel
weiterschaltenden Kleinstmotors bewirken.
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Prinzipiell ist es möglich, bei den Schaltungsanordnungen nach den
Figuren 1 und 2 eine Vereinfachung dadurch zu erreichen, daß nur jeweils einer der
Batterien 3 und 4 ein VQrl'iider5tall(i 9,10 bzw. ein Ventil 11, 12 zugeordnet ist.
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Mit Rücksicht auf die gleichmäßige Belastung der beiden Batterien
3 und 4 wurde jedoch ein symmetrischer Aufbau der Schaltungsanordnung gewählt.
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Die Zwei-Batterie-Parallelspeisung hat den Vorteil, daß zum Austausch
der Speisebatterien der ununterbrochene Betrieb der Quarzuhr 1 auf jeden Fall dann
gewährleistet ist, wenn die beiden Batterien 3 und 4 nacheinander ausgetauscht werden0
Besondere zusätzliche Maßnahmen zur Sicherstellung der Speisung während der Austauscharbeiten
an der Batterie sind also nicht erforderlich. Dafür muß der Batteriehalter aber
jeweils mit zwei selbständigen Batterien 3 und 4 bestückt werden, was mit erhöhten
Kosten verbunden ist.
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Es ist ohne weiteres eine derartige Ausbildung der Klemmen 3 bis 8
des Batteriehalters 2 denkbar, daß eine Herausnahme einer der beiden Batterien 3
und 4 nur dann möglich ist, wenn der Batteriehalter 2 mit zwei Batterien bestückt
ist. So ist zwangsläufig sichergestellt, daß die zweite Batterie erst dann aus dem
Batteriehalter 2 entnommen werden kann, wenn die erste entnommene Batterie bereits
durch eine neue Batterie ersetzt ist.
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Es wird vorausgesetzt, daß die Klemmen 5 - 8 der Batteriehalter 2
derart ausgebildet sind, daß ein Einsetzen der Batterie bzw, ein Kontaktschluß mit
derselben nur bei richtiger Wahl der Batteriepole möglich ist.
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Anstelle der Parallelspeisung durch zwei Batterien 3 und 4, ist auch
eine solche Anordnung möglich, daß bei Austausch der Speisebatterie übergangsweise
eine Hilfsstromquelle zugeschaltet wird. Eine solche Anordnung ist in den Figuren
3, 4 und 5 schematisch dargestellt.
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In der Figur 3 besteht der Batteriehalter 2 aus zwei Kammern 13 und
14, wobei in der Kammer 13 die einzig vorgesehene Speisebatterie 3 über die Klemmen
5 und 6 mit der Schaltung der Quarzuhr 1 verbunden ist, In der Kammer 14 ist vorgesehen,
daß wahrend des Austausches der Batterie 3 eine Hilfsbatterie 4 an den Klemmen 7
und 8 angeschlossen werden kann. Dieser Hilfsbatterie 4 ist ein Vorwiderstand 1o
vorgeschaltet, der zur Unterbindung von Kurzschlußströmen dient. Die Kammer 14 des
Batteriehalters 2 kann entsprechend klein ausgestaltet sein, da diese Hilfsbatterie
die Speisung der Quarzuhr 1 ja nur verschwindende kurze Zeit übernehmen muß. So
kann beispielsweise der als Monozelle oder Babyzelle ausgebildeten Speisebatterie
3 eine Mignonzelle oder Ladyzelle als HiEsbatterie übergangsweise zugeordnet werden0
Diese Hilfsbatterie wird zusammen mit der eigentlichen Speisebatterie beschafft
und anschließend weggeworfen, falls keine unmittelbare sonstige Verwendungsmöglichkeit
vorliegt. Diese Hilfsbatterie xi kann auch anstatt in einer Kammer 14 des Batteriehalters
2 zwischen an den Klemmen 5 und 6 der Speisebatterie 3 angestanzten Verlängerungen
direkt gehaltert werden0
In Figur 4 ist eine derartige Weiterbildung
der Anordnung nach Fig. 3 dargestellt, daß'die die Hilfsbatterie 4 nebst dem Vorwiderstand
1o beinhaltende Kammer 14 des Batteriehalters 2 normalerweise von der Kammer 13
getrennt ist'und erst nach Bestückung durch eine Hilfsbatterie 4 zum Austausch der
Speisebatterie 3 über die Steckverbindungen 15 und 16 an das Batteriehaltergehäuse
2 bzwo das Gehäuse der Quarzuhr 1 angesteckt wird. Eine solche Anordnung hätte räumliche
Vorteile, da das Gehäuse der Quarzuhr durch die zusätzlich für die Hilfsbatterie
4 benötigte Batteriekammer 14 nicht unnötig vergrößert wird0 Schwierigkeiten könnte
in diesem Falle die richtige Aufbewahrung und das Wiederauffinden der Kammer 14
zwecks Austausches der Speisebatterie 3 darstellen. Die Kammer 14 könnte ggfO innerhalb
des Gehäuses der Quarzuhr 1 an einer sonst räumlich freien, nicht störenden Stelle
untergebracht und dort zur Bestückung durch die Hilfsbatterie 4 und zum Anschluß
an die Kammer 13 des Batteriehalters 2 entnommen werden0 Die Figur 5 zeigt eine
andere denkbare ritrbildung der Figur 3 insofern, als die zur Aufnahme der Hilfsbatterie
4 gedachte Kammer 14 mit der eigentlichen Kammer 13 des Batteriehalters 2 über Zuleitungen
17 und 18 verbunden ist, welche über Steckverbindungen 15 und 16 mit dem Batteriehalter
2 elektrisch verbunden sind0 Auch hier ist eine solche Anordnung denkbar, daß die
Kammer 14 nebst den Anschlußdrähten 17 und 18 irgendwo an einer geeigneten Stelle
des Gehäuses der Quarzuhr 1 untergebracht und von dort zur Bestückung und zum Anschluß
entnehmbar ist.
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Mit Rücksicht auf die Funktionssicherheit der Quarzuhr ist es erforderlich,
daQ die EiWfsbatterie 4 nach dem Austausch der Speisebatterie 3 aus d.em Batteriehalter
2 entnommen wird.. Dies gilt insbesondere für die Ausbildung nach Figur 3» da dort
wohl eine Anordnung der Kammer 14 ebenfalls innerhalb des Gehäuses gewählt ist und
das Entfernen der Hilfsbatterie 4 u.U. vergessen werden kann. Hierbei ist jedoch
eine solche Lösung möglich, d.aß beispielsweise das Schließen des Gehäuses abhängig
vom Entfernen der Hilfsbatterie 4 ist0 In Figur 6 ist eine solche Anordnung der
Speiseschaltung einer Quarzuhr dargestellt, bei welcher ein Kleinst-Akkumulator,
z.B. eine Nickel-Cadmium-Knopfzelle 4', von d.er eigentlichen Speisebatterie 3,die
in üblicher Weise über die Klemmen 5 und 6 mit der Schaltung verbunden ist, über
einen Ladewiderstand 19 fortlaufend in ihrem Ladezustand unterhalten wird. Parallel
zum Ladewiderstand 19 ist die Diode 11 geschaltet, die eine direkte elektrische
Verbindung zwischen Speisebatterie 3 und Hilfszelle 4t unterbindet0 Die Hilfswelle
4' wird also fortlaufend mit einer dem Wert des Ladeerhaltungsstromes entsprechenden
Stromstärke geladen, und zwar von der eigenen Speisebatterie 3.-Die hierbei erforderlichen
Stromstärken sind sehr gering, sie liegen um einiges unter dem mittleren Stromverbrauch
der Quarzuhr 1.
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Erfolgt der Austausch der Speisebatterie 3, so speist die Iiilfszelle
4' vorübergehend über die Diode 11 die Schaltung der Quarzuhr 1, bis zum Neueinsetzen
einer unverbrauchten Speisebatterie34
Eine andere Ausführungsform
der Anordnung nach Figur 6 ist in Figo 7 abgebildet. Dort ist ein Umschalter 20
vorgesehen, der vor der Abtrennung der Speisebatterie 3 von den Klemmen 5 und 6
die Hilfszelle 4t über einen Vorwiderstand io an die Schaltung der Quarzuhr 1 anschaltetO
Die Anordnung kann hier so getroffen sein, daß die Betätigung des Umschalters 20
durch die Speisebatterie 3 selbst erfolgt, nämlich dann, wenn die verbrauchte Batterie
bereits aus dem Batteriehalter 2 etwas herausgenommen, aber von den Klemmen 5 und
6 noch nicht abgetrennt ist. Die Trennung des Umschalters 20 erfolgt dann, wenn
die neue Speisebatterie 3 beim Einschieben d.erselben in den Batteriehalter 2 bereits
Kontakt mit den Klemmen 5 und 6 aufzuweisen hat.
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In Abwandlung der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Schaltungsanordnungen
zeigt die Fig. 8 eine solche Speiseschaltung, bei welcher vor dem Austausch der
noch betriebsfähigen Speisebatterie 3 zu dieser vermittels des Umschalters 20 ein
Kondensator 21 entsprechend hoher Kapazität über den Vorwiderstand lo anschaltbar
ist, der dadurch eine momentane Aufladung erfährt und vorübergehend während des
Austausches der verbrauchten Speisebatterie 3 gegen eine neue die Speisung der Quarzuhr
1 übernimmt. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 8 eignet sich insbesondere für derartige
Quarzuhren, die einen verhältnismäßig geringen Stromverbrauch aufweisen, so daß
der Betrieb vorübergehend durch den Kondensator übernommen werden kann.
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Bei Quarzuhren mit durch z.B. minütlich eingeschaltetem Motor bewirkter
Weiterstellung der Anzeigemittel, wird bei Anwendung der Schaltungsanordnungnach
Figur 8 der Austausch der Speisebatterie 3 zweckmäßig zwischen zwei Weiterschaltungen
der Quarzuhr durchgeführt,
da während dieses Zeitraumes nur die
verhältnismäßig geringe Energie für die Quarzschwingstufe und. die Teilerschaltungen
aufzubringen ist.
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Auch bei der Anordnung nach Figo 8 ist eine Betätigung des Umschalters
20 abhängig von der Speisebatterie 3. zweckmäßig bzw. möglich Die Fig. 9 zeigt eine
von den bisherigen Ausführungsformen d.er Erfindung abweichende Ausbildung. Zur
Überbrückung d.er Speiseunterbrechung beim Austausch der Batterie d.ient hier ein
in der Immer 14 des Batteriehalters 2 angeordnetes Netzspeisegerät.
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Dieses besteht aus dem Trafo 22, dem Gleichrichter 23 und dem Ladekondensator
24. Das Netzspeisegerät ist über die Steckverbindungen 15, 16 an die Batterie 3
angeschaltete Vor einer Entnahme der Speisebatterie 3 wird das Netzspeisegerät über
die an die Steckverbinzungen 25 und 26 anschließbare, aus Zuleitung 27 und dem Netzstecker
28 bestehende Anschlußschnur an das Netz angeschlossen. Das Netzsgeisegerät übernimmt
unmittelbar nach der Entnahme der Batterie 3 die Speisung der Quarzuhr 1. Als Zuleitung
kann eine Rasieretschnur üblicher Art dienen, so daß die Zuordnung einer besonderen
Zuleitung mit Stecker entfällt. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß das Netzspeisegerät
(22,23,24) in d.er Kammer 14 mit d.em Batteriehalter 2 eine Einheit bildet, das
Netzspeisegerät also mit im Gehäuse der Quarzuhr 1 angeordnet ist. Ähnlich wie bei
Figo 4 jedoch ist auch eine solche Lösung denkbar daß das Netzspeisegerät eine besondere,
selbständige Einheit bildet, welche entweder direkt an die Quarzuhr 1 ansteckbar
oder über eine Zuleitung 17,18 mit d.ieser verbindbar ist.
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Die Abmessungen d.es Netzspeisegerätes richten sich nach dem vorliegenden
Stromverbrauch der Quarzuhr 1.
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Da der Austausch der Speisebatterie nur eine kurze Zeitspanne in Anspruch
nimmt, kann eine kurzzeitige Überbelastung des Netzspeisegerätes in Kauf genommen
werden. Die hierd.urch möglichen kleinen Abmessungen des Netzspeisegerätes legen
eine feste bauliche Vereinigung desselben mit der Quarzuhr 1 nahe, damit dieses
im Bedarfsfall sicher verfügbar ist, Figur 9a zeigt eine schaltungsmäßige Abwandlung
des in Figur 9 gezeigten Netzspeisegerätes. Anstelle des Transformators ist eine
Reihenschaltung eines Kondensators 29 mit Widerständen 30/, 31 und einem Gleichrichter
23 vorgesehen. Die Speisespannung wird an einem Kondensator 24 abgegriffen. Diese
Schaltungsanordnung eignet sich bevorzugt für Schaltungen einer Quarzuhr mit kleinem
bis sehr kleinem Stromverbrauch. Sie kennzeichnet sich vor allem durch einfache
Bauelemente und durch geringe räumliche Abmessngen.
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In der Figur lo ist eine andere spezielle Ausbildung der Erfindung
dargestellt. Die Anschlußklemmen 5, 6; 5', 6' des Batteriehalters,2 sind so angeordnet,
daß kurzzeitig zwei Batterien 3, 3' die Speisung der Quarzuhr 1 gemeinsam übernehmen
können. Hierbei ist die Speisebatterie 3 die eigentliche Speisezelle, die nach ihrem
Verbrauch durch die frische Speisezelle 3' ersetzt werden soll.
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Der Batteriehalter 2 ist nun so ausgebildet, daß die frische Speisebatterie
3 zunächst in d.en Batteriehalter eingeschoben wird und. hierbei zur Kontaktgabe
mit den Klemmen 5' und 6' gelangt utld über den Vorwiderstand. lo die Speisung der
Quarzuhr 1 -teilweise übernimmt.
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Die Speisebatterie 3' wird nun weiter in den Batteriehalter 2 eingeschoben
und drückt hierbei die verbrauchte Speisebatterie 3 aus ihren Halteklemmen 5,6 heraus.
Die Klemmen 5, 6 und 5', 6' sind so ausgebildet, daß beim Durchschieben d.er frischen
Speisebatterie 3' und beim Herausdrücken der verbrauchten Speisebatterie 3 keine
Speiseunterbrechung eintritt, sondern die verbrauchte Speisebatterie 3 schließlich
von den Klemmen 5 und 6 abgetrennt wird, aus dem Batteriehalter 2 herausfällt und
die Speisung voll durch die nunmehr ebenfalls in den Bereich der Klemmen 5 und 6
gelangte frische Speisebatterie 3' übernommen wird. Diese Anordnung ist verhältnismäßig
einfach und bedarf keiner weiteten Hilfsmittel, z.B. einer Hilfsbatterie oder eines
Netzspeisegerätes. Nachteil dieser Anordnung ist es vielleicht, daß der Batteriehalter
etwas größer ausgestaltet sein muß als üblich.
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Die Ausgestaltung dieses Batteriehalters kann so gewählt sein, daß
dieser einen beidseitig offenen Rahmen darstellt, aus welchem die verbrauchte Stromquelle
3 auf der einen Seite durch d.as Hineindrücken oder Hineinschieben d.er neuen, frische'n
Stromquelle 3' von der anderen Seite her herausdrückbar ist. Auf den Seiten der
Batteriepole eind in dem Rahmen die entsprechend ausgebildeten Polklemmen 5, 5'
und 6, 6' angeordnet, welche einen speisungsunterbrechungsfreien Austausch der Batterie
3 durch eine neue (31) beim Durchschieben derselben durch d.en Rahmen ermöglichen.
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Zur Durchführung dieser Manipulation ist es vorteilhaft, wenn der
Batteriehalter 2 aus dem Uhrgehäuse herausschwenkbar ist oder durch eine elektrische
Zuleitung mit der Schaltung der Quarzuhr verbunden und. zum Austausch der Batterien
aus dem Gehäuse entnehmbar ist.
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Voraussetzung für den sachgerechten Einsatz d.er vorstehend beschriebenen
Einrichtungen ist der rechtzeitige Austausch der verbrauchten Speisebatterie, damit
ein Ersatz derselben ohne Unterbrechung der Speisung möglich ist. Es ist deshalb
ein Merkmal der Erfindung, daß neben den die Überbrückung der Speiseunterbrechung
während des Austausches der Batterie ermöglichenden Mitteln ein Indikator zugeordnet
ist, der rechtzeitig den bevorstehenden Ausfall der die Speisung bewirkenden Batterie
anzeigt.
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Ein derartiger Indikator kann beispielsweise in einem sehr hochohmigen
Anzeigesystem, insbesondere Drehspulsystem bestehen, welches parallel zur Speisebatterie
geschaltet ist und dauern die Spannung der Batterie mißt. Mit dieser kontinuierlichen
Messung ist natürlich ein fortlaufender zusätzlicher Stromverbrauch verbunden, der
jedoch insbesondere bei der Verwendung hochwertiger Drehspulsysteme tragbar sein
dürfte. Die Anzeige der Messung selbst erfolgt zweckmäßig nach einem Farbindikator,
d.h., wenn ein Anzeigefeld ganz oder zum größten Teil durch eine bestimmte Farbfläche
ausgefüllt ist, steht der Ausfall der Batteri g n absehbarer Zeit bevor und es muß
eine neue Speisebatterie beschafft werd.en.
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Eine andere denkbare Möglichkeit zur Anzeige der Speisebereitschaft
besteht darin, dem elektro-mechanischen Wandler ein verhältnismäßig niederohmiges
Anzeigesystem hoher Dämpfung, insbesondere hociigedämpftes
Drehspulsystem
in Reihe zu schalten, welches den verbrauchten Strom anzeigt. Die hohe Dämpfung
ist eriorderlich, um beispielsweise bei impuisweisem Wandlerbetrieb, z.B. bei einem
Sekundenschrittschaltwerk eine angenähert konstante Anzeige zu erreichen.
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Bei geringeren Ansprüchen kann das Spannungsmeßinstrument von Zeit
zu Zeit durch eine manuell betätigbare, möglichst nicht spErrende Taste an die Batterie
angeschaltet werden.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Anzeigesystem über eine
elektronische Schaltung, beispielsweise einen astabilen Multivibrator mit komplementären
Transistoren an die Batterie anzuschalten, der intermittierend bei sehr geringem
Stromverbrauch das Anzeigeinstrument kurzzeitig einschaltet, so daß dann, wenn auf
Grund des Spannungsabfalles der Batterie das Farbsegment der Indikatorscheibe in
das Anzeigefeld tritt, dieses dort intermittierend erscheint und somit die Aufmerksamkeit
des Betrachters besonders erregt.
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Besonders zweckmäßige und einfache Lösungen für die Indikation ler
nachlassenden Speisebereitschaft der Speisebatterie ist bei solchen Quarzuhren möglich,
bei denen b.ispielsweise eine minütliah oder haibminütliche Weiterstellung der Anzeigemittel
durch einen impulsweise eingexchalteten Gleichstronnnotor erfolgt. Der Motor ist
bei verhältnismäßig hoher Stromaufnahme nur kurzzeitig eingeschaltet, so daß mit
diesem ein Spannungsinstrument parallel oder zu diesem ein stromanzeigeinstrument
in Reihe geschaltet werd.en kann, ac, daß bei Jedem Anzeigevechsel gleichzeitig
noch eine Anzeige bezüglich der Speisebreitsehatt der Speisebatterie erfolgen kann,
Da
die Meßinstrumente hierbei nur kurzzeitig eingeschaltet sind, sind an deren qualitative
Eigenschaften nur sehr geringe Ansprüche zu stellen.
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In der Figur 11 ist die Schaltung einer derartigen Quarzuhr mit halbminütlich
oder minütlich erfolgender, durch einen Motor bewirkten Weiterstellung der Anzeigemittel
dargestellt. Bei dieser Schaltungsanordnung sind die Merkmale der Erfindung verwirklicht.
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Die Speisung dieser Schaltung erfolgt normalerweise durch die Speisebatterie
3, die über die Klemmen 5 und 6 an d.ie Quarzuhr angeschaltet ist. Über Steckverbindungen
15 und 16 ist die Zuschaltung einer Hilfsbatterie 4 an den Klemmen 7 und 85vorgesehen,
die übergangsweise die Speisung der Quarzuhr i über den Vorwiderstand lo bewirken
kann.
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Für den Antrieb der Anzeigemittel ist ein Motor 29 vorgesehen, der
über eine der Quarzschwingstufe und den Teilerschaltungen nachgeordnete Impulsschmälerungs
t erstärkerstufe 30 anwerfbar ist.
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Der anlaufende Motor 29 schließt hierbei über eine Nockenscheibe 31
seinen Kontakt 32 und hält sich somit für die Zeitdauer der Weiterschaltung der
Anzeigemittel selbst. In Reihe zum Motor kann das Amperemeter 33 geschaltet sein,
es ist aber auch möglich, parallel zu diesem den Spannungsmesser 34 zu schalten
Bei jeder Einschaltung des Motors durch die Schaltung 30 werden somit die Anzeigeeinrichtungen
33 oder 38 mit eingeschaltet und bewirken bei relativ geringem zusätzlichen Leistungsverbrauch
eine Anzeige der Speisebereitschaft der Speisebatterie 3.
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Wird durch einen mit den Anzeigemitteln 33 und 34 verbundenen Farbindikator
der bev orstehende Ausfall der Speisebatterie signalisiert, so hat der Austausch
derselben,wie früher beschrieben, zu erfolgen, Zweckmäßige Ausführungsformen der
Erfindung betreffen Anzeigevorv richtungen der Uhrzeit von Quarzuhren, die über
intermittierend einschaltbare Kleinstmotoren antreibbar sind.
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In den Figuren 12, 13 und 14 sind derartige Einrichtungen dargestellt.
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Kennzeichnend für diese Anzeigevorrichtungen der Uhrzeit bei einer
Quarzuhr ist die Verwendung unterschiedlichen Motorauslaufes als Kriterium für die
Speisebereitschaft der Batterie. In aller Regel vollführt ein mit einer frischen
Batterie gespeister Kleinstmotor, welcher dem Antrieb von Anzeigemitteln, für die
Uhrzeit dient, nach seiner intermittierenden Einschaltung eine größere Anzahl von
Leerlaufumdrehungen aus als bei Speisung durch eine ganz oder angenähert verbrauchte
Batterie. Aus der Position von dem Motor nachgeordneter Getriebeglieder bzw. Anzeigemittel
nach dem Abschalten des Motors, läßt sich deshalb auf die Speisebereitschaft der
versorgenden Batterie Schließen In Figur 12 ist eine Verwirklichung einer auf einem
solchen Funktionsprinzip beruhenden Anordnung dargestellte Der Motor 29 treibt über
seinen Trieb 35 und eine das Rad 36 und den Trieb 37 tragende Vox£>elegeelle
38- über das Rad 39 die Welle 40 an. Diese Welle 4c steht über einen Trieb 41 mit
dem auf der Welle 42 drehbaren r,inerminutenallzeigeglied 43 in Eingriff. Die Welle
40 trägt ferner eine Nockenscheibe 31, sowie die Indexscheibe 440
Die
Nockenscheibe 31 beaufschlagt den Federsatz 32, der in den Motorstronkreis eingeschaltet
ist und den Motor nach dessen Einschaltung und Vollfiihrung einer bestimmten Drehzahl
wieder abschaltet. Je nach der Verfassung der Speisebatterie wird der Motor nach
seiner eigenen Abschaltung mehr oder weniger auslaufen und.
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demnach die Indexscheibe 44 eineg terschied.liche Stellung einnehmen
In den Figuren 12a und. 12b sind zwei mögliche Positionen d.er Nockenscheibe 44
dargestellt. Eine Farbmarkierung 46 auf der Indexscheibe 44 erscheint je nach Stellung
derselben vollkommen, teilweise oder gar nicht in der am Gehäuse, vorzugsweise im
Zifferblatt angeordneten Schlitzblende 45.
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Figur 13 stellt eine solche Anordnung eines Antriebes einer Anzeige
vorrichtung dar, bei welcher d.ie Anzeigemittel direkt anstelle der Indexscheibe
44 der Figur 12 zur Anzeige des Betriebszustand.es der Speisebatterie Anwendung
finden, Die Welle 40 trägt eine Nockenscheibe 48, welche zusammen mit der Scheibe
49 auf der Welle 50 ein Zählrollenschaltwerk bildet. Die Scheibe 49 ist mit dem
Trieb 51 verbunden, welcher mit der Verzahnung der Einerminutenanzeigetrommel 43
in Eingriff steht. Das Zählrollenschiltwerk, aus d.en Teilen 48 und 49 bestehend.,
ist so eingestellt, daß bei noch ausreichender Batteriespannung, die Einerminutenanzeigetrommei
43 gerade noch sicher weitergestellt wird. Sinkt d.ie Batteriespannung wegen zunehmenden
Verbrauches der Batterie ab, eo wird die Einerminutenanzeigetrommel 43 nicht mehr
voll um eine Anzeigeeinheit verstellt, sondern das Anzeigebild bleibt verschoben
im Anzeigefeld. stehen.
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Die Figur 13a zeigt die normale Anzeigestellung der Einerminutenanzeigetrommel
43 im Anzeigefenster 461. Figur 13b hingegen stellt die Anzeige d.er Einerminutenanzeigetrommel
bei verbrauchter Batterie dar. Die fehlerhafte Anzeigestellung dient als Warnzeichen
für den Benutzer der Uhr.
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Durch das zugeordnete Zählrollenschaltwerk erfolgt -die Weiterstellung
d.er Einerminutenanzeigetrommel in einem bestimmten, verhältnismäßig eng begrenzten
Drehwinkelbereich der Welle 40. Verschiebt sich dieser Drehwinkelbereich nun d.urch
d.en unterschied.lichen Auslauf des Motors 29, so erscheint bei entsprechender Voreinstellung
des Zählrollenschaltwerkes der Anzeigefehler der Fig. 13b verhältnismäßig kurzfristig*
Eine andere Ausführungsform der Erfind.ung zeigen die Figuren 14 und folgende. Bei
der dort dargestellten Anzeigevorrichtung wird neben der Auslaufdrehzahl des Motors
29 auch dessen Ankerverschiebung bei Ein- und Ausschaltung ausgenutzt. Bei Ausschalten
des Motors 29 verschiebt sich dessen Anker 54 nach rechts, so daß der Motortrieb
35 in Eingriff mit dem auf der Welle 96 aufgebrachten Rad 55 gelangt. Der Trieb
57 der Welle 56 kämmt mit dem auf. der Welle 59 befestigten Rad. 58. Die Welle 59
trägt die Indexscheibe 44 und wird durch eine am Festpunkt 61 gestützte Spriralfeder
60 beaufschlagt. Durch den Auslauf d.es Motors 29 werd.en über die Räder wird, 58
und d.ie Tribe 35, 57 die Wellen 56 und 59 entgegen der Wirkung der Spiralfeder
60 verstellt. Dementsprechend wird.
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auch die Indexscheibe 44 um einen dem Auslauf des Motorankers 54 entsprechenden
untersetzten Winkelbetrag verstellt. Verringert sich d.ie Batteriespannung durch
den Verbrauch, so verringert sich
auch der Auslauf d.es Motors
und. demnach die Verstellung d.er Indexscheibe 44.
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Das Kraitmoment der Spiralfeder 60 ist entsprechend kleiner als das
Kippmoment des Motors 29 gewählt, um eine Verstellung des Motors bei ruhendem Anker
zu unterbinden0 Bei der nächsten Einschaltung d.es Motors 29 wird. der Anker 54
nach links verstellt und der Trieb 35 gerät außer Eingriff mit dem Rad 55, worauf
die Wellen 56 und. 59 und somit auch d.ie Indexscheibe 44 un-ter dem Einfluß d.er
Spiralfeder 60 in d.ie Ausgangslage zurückgetrieben werden. Diese Funktionsstellung
bei beginnender Einschaltung des Motors 29 ist in der Figur 14a dargestellt.
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Es ist eine derartige Weiterbildung der Anordnungen nach den Figuren
14 denkbar, daß anstelle d.er Indexscheibe 44 eine Nockenscheibe Anwendung findet,
die von einer bestimmten Auslenkung an einen Kontakt betätigt, über welchen entwed.er
eine kleine Glühlampe oder ein Snmmer o.ä. eingeschaltet werden.
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Zwecksmäßig wird eine solche Schaltungsanordnung gewählt, d.aß d.er
Summer zusammen mit dem Motor eingeschaltet wird und somit nach Abfall der Batteriespannung
bei jeder Weiterstellung der Anzeigemittel durch d.en Elektromotor für eine kurze
Zeitdauer ertönt.
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- Patentansprüche -