DE2210542A1

DE2210542A1 - Verfahren zum synchronisieren des unruhsystems von gebrauchsuhren mittels eines quarzoszillators

Info

Publication number: DE2210542A1
Application number: DE2210542A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Keller; Wolfgang Schultz
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1972-03-04
Filing date: 1972-03-04
Publication date: 1973-09-13
Also published as: GB1420774A; CH560419A; DE2210542B2; JPS48104586A; CH307273A4; AU5286773A; FR2174978B1; FR2174978A1; US3818376A; DE2210542C3; IT979562B

Description

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG,

FREIBURG I.B.

Verfahren zum Synchronisieren des Unruhsystems von Gebrauchsuhren mittels eines Quarzoszillators

Die als elektromechanisch^ Wandler für Gebrauchsquarzuhren, insbesondere auch für Quarzarmbanduhren vorwiegend in Betracht gezogenen Schrittschaltwerke sind verhältnismäßig schockempfindlich, Wesentlich besser verhalten sich in dieser Beziehung elektromagnetisch angetriebene Unruhsysteme.

Die Schwingfrequenz einer Unruh hängt unter anderem von der Art der Energiezufuhr ab. Diese an und für sich nachteilige Eigenschaft läßt sich zur Synchronisation eines elektromagnetisch angetriebenen Unruhsystems ausnutzen.

So ist es zum Beispiel aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 011 2 33 bekannt, daß man ein einfaches, von einer entspreelenden Schaltung selbsttätig angetriebenes Ein- oder E^eispuler.-* Unruhsystem synchronisieren kann, wenn ma". ^usat^Iiah 2u:n Hauptantriebsimpuls einen oder mehrera gegenüber de:: Feirigs·- stellung der Unruh zeitlich verschobene H:: ii^BäivLr:'.ή^-^.'".:.ν;-υΙ??s zuführt, die durch das während oiner iJrir j':.:.:>"*J:i^'i.:v":i;: Hehrfsrv. erfolgende Synchronisiersignal ausg^losr v:e-:.-ds:i,-' 1»1,.. die

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Frequenz der Synchronisierimpulse ist mehrfach höher als die der Unruh. Bei diesem Verfahren wird jedoch durch den Hilfsantriebsimpuls dem Unruhsystem unnötigerweise mehr Energie zugeführt als erforderlich, so daß sich die Schwingamplitude der Unruh vergrößert, die Batterie zusätzlich belastet wird und bei der Regelung unerwünschte Einschwingvorgänge auftreten.

Aus der schweizerischen Auslegeschrift 12 571/67 ist andererseits bekannt, daß man die Schwingfrequenz eines elektromagnetischen Unruhsystems besser synchronisieren kann, wenn man der Antriebsspule zwei aufeinanderfolgende Antriebsstromimpulse mit konstantem Gesamtenergieinhalt zuführt, von denen der eine vor und der andere nach der Bezugsstellung der Unruh erfolgt, wobei in Abhängigkeit vom Synchronisiersignal die Schwingfrequenz der Unruh durch Änderung der Relativbeträge der beiden Impulse verändert wird.Im folgenden wird zur besseren begrifflichen Unterscheidung der bei ni'chtsynchronisierter Antriebsschaltung selbsttätig auftretende alleinige Antriebsimpuls als Primärimpuls bezeichnet, während der zweite Antriebsimpuls Sekundärimpuls genannt wird.

Für die Realisierung dieses Verfahrens wird eine aufwendige Schaltung mit einer Brückengegentaktstufe zum Antrieb des elektromagnetischen Unruhsystems und mit zwei bewegten Spulen angegeben, die nicht direkt mit einem Pol der Batterie verbunden sein können, wie dies insbesondere für eine Realisierung solcher Schaltungen in monolithisch integrierter Technik erwünscht ist. Die Brückengegentaktschaltung ist hierbei außerdem nicht in der Lage, die Schwingungen der Unruh auch ohne die das Synchronisiersignal erzeugende Schaltung zu unterhalten. Die Gesamtschaltung der bekannten Art arbeitet nach dem Prinzip des Phasenvergleichs zwischen Unruhschwingfrequenz und Frequenz

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des Synchronisiersignale. Sie weist daher mehrere Multivibratorstufen und einen Sägezahngenerator zur Erzielung des Phasenvergleichs auf, was die erwähnte Aufwendigkeit noch erhöht. Zusätzlich ist die bekannte Schaltung auf ein spezielles Spulen- und Magnetsystem mit zwei konzentrischen Flachspulen und einem Magnetpolpaar in Schwingungsrichtung zugeschnitten, in deren vor und hinter der Bezugsstellung angeordneten Spulenschenkeln pro Halbschwingung der Unruh ein positiver und ein negativer Impuls erzeugt wird, woraus sich die oben erwähnte Verwendung einer Brückengegentaktschaltung zwangsläufig ergibt.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Synchronisieren des elektromagnetischen, in Schwingungsrichtung vorzugsweise drei Magnetpolpaare abwechselnder Polarität aufweisenden Unruhsystems von Gebrauchsuhren, insbesondere Armbanduhren, mittels der untersetzten Frequenz eines Quarzoszillators, wobei ohne Synchronisierung die Schwingungen des Unruhsystems von einer selbsttätigen Antriebsschaltung durch einen Antriebsimpuls (Primärimpuls) pro Halbschwingung unterhalten werden, mit Synchronisierung jedoch der Antriebsspule des elektromagnetischen Unruhsystems pro Halbschwincmng zwei aufeinanderfolgende Äntriebsstromimpulse (Primärimpiils + Sekundärimpuls) mit auf sie verteiltem Gesamtenergieinhalt zugeführt werden.

Ausgehend vom Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren anzugeben, womit die geschilderten Nachteile der Anordnung gemäß der genannten deutschen Offenlegungsschrift vermieden werden können. Hierbei soll von dem durch die genannte schweizerische Auslegeschrift bekannten Prinzip der Aufteilung des Antriebsstromimpulses bei konstantem Gesamtenergieinhalt der aufgeteilten AntriebsstroE-impulse mit dem Ziel Gebrauch gemacht v/erden, zur Durchführung

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des Verfahrens geeignete Schaltungsanordnungen wesentlich zu vereinfachen. ■■·.:■·■

Diese Aufgabe wird vom erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die Schwingfrequenz der Unruh in Abhängigkeit vom Vorzeichen der in der Antriebsspule vom Magnetsystem inzuzierten Spannung .bezüglich der Polung der Versorgungsspannungsquelle und des Leitungstyps des Arbeitstransistors der selbsttätigen Antriebsschaltung entweder etwas größer, oder etwas kleiner gewählt wird als die halbe Frequenz des Synchronisiersignals, daß das Synchronisiersignal periodisch einmal pro Unruhhalbschwingung einen Strompfad der selbsttätigen Antriebsschaltung derart ein- und aus- oder aus- und einschaltet, daß der Energieinhalt des Primärimpulses um so mehr verringert wird, je mehr die Schwingfrequenz der Unruh von der halben Synchronisierfrequenz abweicht, und daß die selbsttätige Antriebsschaltung so dimensioniert wird, daß bei Verringerung der Energie des Primärimpulses selbsttätig ein Sekundärimpuls erzeugt wird, der dieselbe Polarität aufweist wie der Primärimpuls, und in Abhängigkeit vom Energieinhalt des Primärimpulses die Ladung eines in der selbsttätigen Antriebsschaltung enthaltenen Kondensators im Sinne der Konstanthaltung des Gesamtenergieinhalts beider Antriebsstromimpulse verändert wird. Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß die meisten herkömmlichen Ein- und Zweispulenschaltungen zum Antrieb elektromechanischer Unruhsysteme ohne Einschwingvorgänge und in weitem Bereich synchronisiert werden können, wenn man einen der Strompfade der Schaltung durch das Synchronisiersignal ein- und aus- oder aus- und einschaltet und nicht wie bei den Schaltungen nach dem Stand der Technik einen aufwendigen Phasenvergleich oder lediglich die Zuführung bzw. Auslösung eines "falsch" liegenden Zusatzimpulses vornimmt. Hierbei ist .es besonders zweckmäßig, wenn die Dauer des Synchronisiersignals, während der der Strompfad der selbst-

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tätigen Antriebsschaltung ein- bzw. ausgeschaltet ist, etwa gleich der Dauer der während einer Halbschwingung in der
Steuerspule induzierten Spannung ist.

Die Erfindung wird nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren von in den Unteransprüchen gekennzeichneten Schaltungsanordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Einspulen-Antriebsschaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 zeigt die während einer Unruhschwingung in der Antriebsspule nach Fig. 1 induzierte Spannung für die beiden Möglichkeiten von deren Vorzeichen,

Fig. 3 zeigt das Synchronisiersignal und den Spannungsverlauf über der Antriebsspule bei drei verschiedenen
Unruhfrequenzen für "positive" induzierte Spannung,

Fig. 4 zeigt das Synchronisiersignal und den Spannungsver-' lauf über der Antriebsspule bei drei verschiedenen
Unruhfrequenzen für "negative" induzierte Spannung und

Fig. 5 zeigt eine herkömmliche Zweispulen-Antriebsschaltung mit Selbstanlauf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist die von der Anmelderin in der Patentanmeldung P 21 10 023.2-31 vorgeschlagene Einspulen-Antriebsschaltung gezeigt, die durch Hinzufügen eines Zusatztransistors, dessen Basis das Synchronisiersignal zugeführt wird, so erweitert wurde, daß sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet

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ist. Es können jedoch auch die meisten anderen bekannten, einen Kondensator enthaltenden Einspulen-Antriebsschaltungen durch Hinzufügen eines Zusatztransistors so erweitert werden, daß die Synchronisierung durch einen Quarzoszillator mit nachgeschaltetem Frequenzteiler ermöglicht wird.

Die in Fig. 1 gezeigte Antriebsschaltung enthält nur die Spule L, die als Arbeits- und als Steuerspule wirkt. Die vom nichtgezeigten Magnetsystem in der Spule induzierte Spannung, deren von einem Dreimagnetsystem erzeugter Verlauf in Fig. 2 für eine volle Unruhschwingung gezeigt ist, wird vom durch die Schaltung erzeugten Antriebsirapuls überlagert, wie es in Fig. 3b gezeigt ist. Das eine Ende der Spule L ist mit dem einen Pol (+) der Versorgungsspannungsquelle U verbunden, während ihr anderes Ende über den Widerstand R3 mit dem Kollektor des Arbeitstransistors Tl verbunden ist, dessen Emitter seinerseits am anderen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle U angeschlossen ist. Die Basis des Arbeitstrarisistors Tl vom npn-Leitungstyp ist mit dem Kollektor des zum Arbeitstransistor komplementären Steuertransistors T2 (also vom pnp-Typ) verbunden, dessen Emitter über den Kondensator C am einen Pol (+) der Versorgungsspannungsquelle U angeschlossen ist. Vom Emitter des Steuertransistors T2 führt der Widerstand R4 zum Verbindungspunkt der Spule L mit dem Widerstand R3. Dieser , Verbindungspunkt ist über den aus den Widerständen Rl und R2 gebildeten Spannungsteiler mit dem anderen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle U verbunden, während am Verbindungspunkt der beiden Widerstände Rl, R2 die Basis des Steuertransistors T2 angeschlossen ist. Der ebenfalls komplementäre Hilfstransistor T3 (also vom pnp-Typ) ist mit seiner Basis an den Verbindungspunkt der Spule L mit dem Widerstand R3 und mit seinem Kollektor an den anderen Pol (-) der Versorgungsspannung U angeschlossen. Der Emitter des Hilfstransistors T3

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ist mit dem Emitter des Steuertransistors T2 verbunden. Diese Einspulen-Antriebsschaltung ist in der Lage, die Schwingungen der Unruh selbsttätig aufrechtzuerhalten.

Der vom Synchronisiersignal ein- und auszuschaltende Strompfad kann nun nach Bedarf an jeder beliebigen Stelle der Schaltung vorgesehen werden. Insbesondere eignet sich hierzu jede der drei zu den Elektroden jedes der beiden Transistoren führenden Zuleitungen. Es ist jedoch auch möglich, eine der beiden von der Versorgungsspannungsquelle U zur Schaltung führenden Leitungen als den vom Synchronisiersignal ein- und auszuschaltenden Strompfad zu benutzen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird der Basisstrompfad des Arbeitstransistors Tl dadurch ein- und ausgeschaltet, daß der gemeinsame Verbindungspunkt von Basis des Arbeitstransistors Tl und Kollektor des Steuertransistors T2" über einen als vom Synchronisiersignal gesteuerter -Schalter wirkenden Zusatztransistor T4 vom npn-Leitungstyp mit dem anderen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle U verbunden ist. Der Zusatztransistor T4 ist so geschaltet, daß sein Emitter am Minuspol der Versorgungsspannungsquelle und sein Kollektor am genannten Verbindungspunkt von Basis des Arbeitstransistors Tl und Kollektor des Steuertransistors T2 angeschlossen ist, während seiner Basis als Eingang E das Synchronisiersignal zugeführt wird.

Das erfindungsgemäße Ein- und Ausschalten eines Strompfades umfaßt also auch das Unwirksammachen eines Strompfades der Schaltung durch einen zu öffnenden .bzw. zu schließenden, dem Strompfad parallelgeschalteten Kurzschluß, wie dies in Fig.l für die Basis-Emitter-Strecke des Arbeitstransistors Tl gezeigt ist.

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Wie bereits erwähnt, ist in Fig. 2 die von einem Dreimagnetsystem in der Spule L während einer Unruhschwingung induzierte Spannung dargestellt. Dabei gibt die gestrichelt gezeichnete senkrechte Linie die Bezugsstellung der Unruh an, über die sie pro Unruhschwingung zweimal hinwegschwingt. Diese induzierte Spannung besteht aus je einem positiven bzw. negativen Hauptgipfel und je einem positiven bzw. negativen Nebengipfel.

In Fig. 2a ist die oben mit "positiv" bezeichnete induzierte Spannung gezeigt. Als "positiv" soll eine induzierte Spannung definiert sein, wenn der zeitlich erste Nebengipfel und der zeitlich zweite Hauptgipfel positiv ist. Als "negativ" soll eine induzierte Spannung definiert sein, wenn der !zeitlich erste Nebengipfel und der zeitlich zweite Hauptgipfel negativ istf diese¹induzierte Spannung ist in Flg. 2b gezeigt*

Die Verwendung eines Dreimagnetsystems bedingt, daß sowohl in der linksdrehenden als auch in der rechtsdrehenden Halbschwingung der Unruh dieselbe Impulsform der induzierten Spannung erzeugt wird, wie dies jeweils aus den beiden identischen Kurvenverläufen der Fig. 2a bzw. Fig. 2b hervorgeht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nun, wie aus den Fig. und 4 hervorgeht, die Frequenz des Synchronisiersignals f etwa doppelt so groß gewählt wie die Schwingfrequenz £ der Unruh. In den Fig. 3a und 4a ist als Synchronisiersignal der Ausgangsimpuls des Frequenzteilers gezeichnet, der üblicherweise aus hintereinandergeschalteten bistabilen Flipflop-Stufen besteht und die Oszillatorfrequenz durch eine Zahl teilt, die einer Potenz von 2 entspricht, wobei der Exponent der Stufenzahl entspricht. Solche bistabile Flipflop-Stufen geben an ihrem Ausgang ein Rechtecksignal mit dem Tastverhältnis 1 : 1, ab, wie dies in den Flg. 3a und 4a gezeigt ist.

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Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß das Synchronisiersignal ein Tastverhältnis von 1 : 1 aufweist; so können auch andere Tastverhältnisse gewählt werden, wenn nur dafür gesorgt ist, daß die Dauer des ein- bzw. ausschaltenden Impulsteils des Synchronisiersignals etwa gleich der Dauer der bei einer Halbschwingung in der Spule induzierten Spannung ist.

In den Fig. 3b - 3d sind für positive induzierte Spannungen und für verschiedene Fälle der zahlenmäßigen Beziehung zwischen der Frequenz f des Synchronisiersignals und der Schwingfrequenz · f der Unruh entsprechende Kurvenverlaufe gezeigt, wie sie bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entstehen. Dabei ist im vorliegenden Fall vorausgesetzt, daß die Unruh ohne auf die Schaltung einwirkendes Synchronisiersignal eine Eigenfrequenz f aufweist, die zu einer positiven Gangabweichung der Uhr führt, d.h. die die Uhr vorgehen läßt. Somit ist die Unruhschwingfrequenz ohne Synchronisiersignal etwas höher gewählt als die halbe Frequenz f des Synchronisiersignale. Der für diesen Fall an der Spule L entstehende Spannungsimpuls ist in Fig. 3c gezeigt. Hierbei ist die induzierte Spannung vom Spannungsabfall überlagert, der vom Primär- und Sekundärimpuls am Gleichstromwiderstand der Spule erzeugt wird.

Die Zuordnung von positiver induzierter Spannung und vorgehender Unruh ist anzuwenden, wenn wie bei der Schaltung von Fig. 1 der Arbeitstransistor vom npn-Typ ist und demzufolge dessen Emitter mit dem Minuspol der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist. Bei einem selbstverständlich ebenso möglichen Arbeitstransistor vom pnp-Typ, dessen Emitter demzufolge mit dem Pluspol der Versorgungsspannungsquelle verbunden sein müßte, und bei positiver induzierter Spannung, müßte die Unruh dann nachgehen.

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Durch die höhere Folgefrequenz der induzierten Spannungsimpulse gegenüber dem Synchronisiersignal bedingt, ist der Verlauf der induzierten Spannung nach Fig. 3c gegenüber dem Gleichlaufzustand nach Fig. 3b nach links verschoben. Da das Synchronisiersignal bei der Schaltung nach Fig. 1 den Basisstrompfad des Arbeitstransistors bei positivem Synchronisiersignal ausschaltet, kann der an sich ohne Synchronisierung zu einem bezüglich der induzierten Spannung früheren Zeitpunkt mögliche Primärimpuls I erst nach dem Wiedereinschalten des Strompfades erfolgen, d.h. also erst, wenn die induzierte. Spannung negativer geworden ist als nach Fig. 3b.

Da jedoch die. Schaltung nach Auslösen des Primärimpulses I unabhängig vom Synchronisiersignal wirkt, wird der Primärimpuls I beendet, nachdem die induzierte Spannung einen durch die Dimensionierung der Antriebsschaltung vorgegebenen Schwellwert überschritten hat, d.h. der Primärimpuls I nach Fig. 3c weist eine gegenüber der von Fig. 3b geringere Breite und somit einen geringeren Energieinhalt auf.

Durch die geringere Breite des Primärimpulses I bedingt, konnte sich der Kondensator C jedoch über den Hilfstransistor T3 nicht soweit wie im Falle der Fig. 3b aufladen, so daß von der Schaltung

ein Ladungszustand des Kondensators C in seiner Breite abhängiger Sekundärimpuls II von gleicher Polarität wie der Primärimpuls I erzeugt wird. Im Fall der Fig. 3b ist der Kondensator C dagegen über den Hilfstransistor T3 schon durch den Primärimpuls I soweit aufgeladen und damit die Ansprechschwelle des Steuertransistors T2 soweit verschoben worden, daß kein zweiter Antriebsstromimpuls mehr erzeugt werden kann.

In Fig. 3d ist der weitere Fall gezeigt, daß die Unruhfrequenz f noch größer ist als im Falle der Fig. 3c. Die Unruh schwingt in"

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diesem Fall so schnell, daß das Synchronisiersignal die Schaltung erst zur Abgabe des Primärimpulses I freigibt, wenn die induzierte Spannung ihren negativen Spitzenwert be- ■ reits überschritten hat. Daher ist der Primärimpuls I sehr schmal. Da im Fall der Fig. 3d der Kondensator C durch den schmalen Primärimpuls I noch weniger aufgeladen wurde als im Fall der Fig. 3c, ist der Sekundärimpuls II entsprechend breiter.

In den Fig. 4b - 4d sind die entsprechenden Kurvenverläufe für eine negative induzierte Spannung gezeigt. Dabei weist die Unruh eine?Eigenfrequenz auf, die zu einer negativen Gangabweichung der Uhr führt, die die Uhr nachgehen läßt. Somit ist die Unruhschwingfrequenz f etwas niedriger gewählt als die halbe Frequenz f des Synchronisiersignals. Durch die niedrigere Folgefrequenz der induzierten Spannungsimpulse bedingt, ist der Verlauf der induzierten Spannung nach Fig. 4c gegenüber dem Gleichlaufzustand von Fig. 4b nach rechts verschoben. Daher wird der Primärimpuls I¹ durch das Synchronisiersignal früher beendet als im freilaufenden Zustand der Antriebsschaltung, d.h. -der Primärimpuls I^c weist eine gegenüber der von Fig. 4b geringere Breite und somit einen geringeren Energieinhalt auf.

In gleicher Weise wie bei den anhand von Fig. 3 beschriebenen Fällen führt auch hier die Verringerung der Energie des Primärimpulses I¹ zum Auftreten eines Sekundärimpulses II, dessen Breite von der Breite des Primärimpulses I" abhängt, und zwar in zeitlich spiegelbildlicher Weise im Vergleich zu den Fällen nach der Fig. 3, d.h. der zu einem Impuls der induzierten Spannung gehörende Sekundärimpuls II ist mit dem zum vorausgehenden Impuls der induzierten Spannung gehörenden Primärimpuls I im Sinne der Aufteilung des Energieinhalts des Gesamtantriebsimpulses verknüpft. Die Zuordnung von negativer induzierter Spannung und nachgehender Unruh ist anzuwenden, wenn wie bei der Schaltung nach Fig. 1 der Arbeitstransistor vom npn-Typ ist und demzufolge

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dessen Emitter mit dem Minuspol der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist. Bei einem selbstverständlich ebenso möglichen Arbeitstransistor vom pnp-Typ, dessen Emitter demzufolge mit dem Pluspol der Versorgungsspannungsquelle verbunden sein müßte, und bei negativer induzierter Spannung, müßte die Unruh dann vorgehen.'

In Fig. 5 ist eine herkömmliche Zweispulen-Antriebsschaltung mit Selbstanlauf über ein RC-Glied gezeigt, die ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren synchronisiert werden kann. Die Schaltung besteht aus dem Transistor T, der die in der Steuerspule L vom Magnetsystem erzeugten Impulse verstärkt in der Arbeitsspule L wirksam werden läßt. Die Arbeitsspule L befindet sich somit im Ausgangskreis des Transistors, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 liegt sie in der Emitterleitung des Transistors T. Die Steuerspule L ist mit ihrem einen Ende am Emitter des Transistors T angeschlossen, während ihr anderes Ende über den Kondensator C mit der Basis des Transistors T verbunden ist; sie liegt somit im Eingangskreis des Transistors T. Die Basis ist ferner über den Widerstand R mit dem einen Pol (+) der Versorgungsspannungsquelle U verbunden, an dem auch der Kollektor des Transistors T direkt angeschlossen ist. Schließt man das emitterferne Ende am andern Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle U an, so ergibt sich die herkömmliche Zweispulen-Antriebsschaltung mit Selbstanlauf-RC-Glied, wie sie beispielsweise aus der Fig. 1 der franz. Patentschrift 1 376 prinzipiell bekannt ist. Bei Stillstand der Unruh ist diese Schaltung durch Aufladung des Kondensators C über den Widerstand R in der Lage, einen Antriebsstromimpuls in der Arbeits-Sfule zu erzeugen, die die Unruh aus dem Stillstand anlaufen läßt. Der Kondensator C lädt sich nämlich solange auf, bis die zum Leitendwerden des Transistors T erforderliche Schwellspannung erreicht ist.

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Im Ausführungsbsispiel nach Fig. 5 ist nun ebenfalls der Zusatztrancistor T 4 vorgesehen, der mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zv/ischen das emitter ferne Ende der Arbeite-

spule L und den Minuspol der Versorgungsspannungsquelle U a

geschaltet ist, während seine Basis als Eingang E für das Synchronisiersignal dient. Die Wirkungsweise des Synchronisiersignals und die Wirkungsweise der synchronisierten Schaltung ist dieselbe wie bei der oben in Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 geschilderten Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1, mit dem einzigen Unterschied, daß hier der Strompfad bei positivem Synchronisiersignal ein- und nicht ausgeschaltet wird.

Auch bei der Anordnung nach Fig. 5 ist es selbstverständlich möglich, den Zusatztransistor an einer anderen beliebigen Stelle der Zweispulen-Antriebsschaltung anzuordnen, d.h. der vom Synchronisiersignal ein- bzw. auszuschaltende Strompfad kann auch bei Zweispulenschaltungen nach Bedarf gewählt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Beibehaltung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips auch bei Uhren mit Magnetsystemen angewendet werden, die eine höhere oder niedrigere Polzahl aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sämtliche elektronische Schaltungsteile monolithisch integriert werden. Es können sowohl eine einzige integrierte Schaltung in einem Gehäuse vor-

gesehen werden, die die selbsttätige Antriebsschaltung und Frequenzteilerstufen umfaßt, als auch mehrere einzelne integrierte Schaltungen in mehreren Gehäusen für die einzelnen Schaltungsteile vorgesehen v/erden. Im letzteren Falle ist es möglich, den einen Teil, vor allem die Frequenzteilerstufen, beispielsweise in der monolithischen Technik mittels Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelektrode (MOS-Technik) auszuführen, während die übrigen Teile in der monolithischen Technik

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mittels bipolaren Transistoren ausgeführt werden. Die Aufteilung auf MOS- und Bipolartechnik kann jedoch auch anders vorgenommen v/erden.

Als wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hervorzuheben, daß man danach nur durch einen zusätzlichen Elektronikteil mit dem Quarzoszillator und dem Frequenzteiler, jedoch ohne konstruktive Änderung des Werkes aus einer.Uhr mit elektromagnetischem Unruhantrieb in einfacher Weise eine Quarzuhr ableiten und auch serienmäßig herstellen kann. Dabei ist ein Synchronisationsbereich von mehr als + 3 min/d leicht zu erreichen, so daß selbst extreme Änderungen der Eigenfrequenz der Unruh ausgeregelt v/erden. Ein weiterer Vorteil des'erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Schwingungsamplitude der Unruh bei der Art der erfindungsgemäßen Synchronisierung konstant gehalten wird, so daß durch die Synchronisierung keine Rege!schwingungen auftreten können. Außerdem

kann dabei die Schwingungsamplitude der Unruh groß gewählt werden, (z.B. 200 ), so daß die bei Armbanduhren durch Hand- und Armbewegungen auf die Unruh einwirkenden Drehmomente nur wenig Einfluß haben.

8 Patentansprüche

3 Blatt vorläufige Zeichnungen

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Synchronisieren des elektromechanischen, in Schwingungsrichtung vorzugsweise drei Magnetpolpaare abwechselnder Polarität aufweisenden Unruhsystems von Gebrauchsuhren, insbesondere Armbanduhren, mittels der untersetzten Frequenz eines Quarzoszillators, wobei ohne Synchronisierung die Schwingungen des Unruhsystems von einer selbsttätigen Antriebsschaltung durch einen Antriebsimpuls (Primärimpuls) pro Halbschwingung unterhalten v/erden, mit Synchronisierung jedoch der Antriebsspule des elektromagnetischen Unruhsystems pro Halbschwingung zwei aufeinanderfolgende Antriebsstromimpulse (Primärimpuls + Sekundärimpuls) mit auf sie verteiltem Gesamtenergieinhalt zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingfrequenz der Unruh in Abhängigkeit vom Vorzeichen der in der Antriebsspule vom Magnetsystem induzierten Spannung bezüglich der Polung der Versorgungsspannungsquelle und bezüglich des Leitungstyps des Arbeitstransistors der selbsttätigen Antriebsschaltung entv/eder etwas größer oder etwas kleiner gewählt wird als die halbe Frequenz des Synchronisiersignals, daß das Synchronisiersignal periodisch einmal pro Unruhhalbschwingung einen Strompfad der selbsttätigen Antriebsschaltung derart ein- und aus- oder aus- und einschaltet, daß der Energieinhalt des Primärimpulses umso mehr verringert wird, je mehr die Schwingfrequenz der Unruh von der halben Synchronisierfrequenz abweicht, und daß die selbsttätige Antriebsschaltung so dimensioniert wird, daß bei Verringerung der Energie des Primärimpulses selbsttätig ein Sekundärimpuls erzeugt wird, der dieselbe Polarität aufweist wie der Primärimpuls, und in Abhängigkeit vom Energieinhalt des Primärimpulses die Ladung eines in der selbsttätigen Antriebsschaltung enthaltenen Kondensators im Sinne der Konstanthaltung des Gesamtenergieinhalts beider Antriebsstromimpulse verändert wird.

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2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit zwei zueinander komplementären Transistoren, von denen der eine als Arbeits- und der andere als Steuertransistor dient, mit einer einzigen Spule und einem dreipoligen Magnetsystem, die vom Unruhsystem relativ zueinander bewegt werden, bei der die Spule im Kollektorkreis des Arbeitstransistors liegt, die Basis des Steuertransistors mit dem Kollektor des Arbeitstransistors sowie die Basis des -Arbeitstransistors mit dem Kollektor des Steuertransistors gleichstrommäßig verbunden sind, bei der ferner der Emitter des Steuertransistors wechselstrommäßig mit dem einen Pol der Versorgungsspannungsquelle, dagegen gleichstrommäßig über ein lineares Netzwerk mit dem kollektorseitigen Ende der Spule verbunden ist und bei der zwischen den Kollektor des Arbeitstransistors und das eine Ende der Spule ein Widerstand geschaltet ist sowie ein zum Arbeitstransistor komplementärer Hilfstransistor mit seiner Basis am Verbindungspunkt zwischen der Spule und diesem Widerstand, mit seinem Kollektor am anderen Pol der Versorgungsspannungsquelle und mit seinem Emitter am versorgungsspannungsabgewandten Ende des Kondensators angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke eines Zusatztransistors (T4) an einer beliebigen Stelle der Schaltungsanordnung eingefügt ist und daß der Basis des Zusatztransistors das Synchronisiersignal zugeführt 1st.

I. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Transistor, mit einer Arbeitsspule, mit einer Steuerspule, mit einem.Dreimagnetsystem, die vom Unruhsystem relativ zueinander bewegt werden, und mit . einem Selbstanlauf-RC-Glied, dessen Widerstand den einen Pol der Versorgungsspannungsquelle mit der Basis des Transistors verbindet und dessen Kondensator im Basis-Emitter-Kreis

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liegt und zur Steuersoule in Serie geschaltet ist, während die Arbeitsspule im Kollektor-Emitter-Kreis angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke eines Zusatztransistors (T4) an einer beliebigen Stelle der Schaltungsanordnung eingefügt ist und daß der Basis des Zusatztransistors das Synchronisiersignal zugeführt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des Zusatztransistors (T4) in eine der beiden Zuleitungen zur Versorgungsspannungsquelle (U) eingefügt ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des Zusatztransistors (T4) zwischen die Basis des Arbeitstransistors (Tl) und den andern Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle (U) geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Arbeitsspule (L ) mit

~ a

dem Emitter des Transistors (T) verbunden ist und die Kollektor-Emitter-Strecke des Zusatztransistors zwischen das andere Ende der Arbeitsspule (L ) und den anderen Pol

(-) der Versorgungsspannungsquelle (U) geschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 und nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche elektronischen Schaltungsteile monolithisch in mindestens einer integrierten Schaltung integriert sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß bei mehr als einer vorgesehenen integrierten Schaltung ein Teil in MOS-Technik und ein Teil in Bipolar-Technik ausgeführt ist.

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