Kontaktlos über eine elektronische Schaltung gesteuerter mechanischer Schwinger als Unruh eines zeithaltenden elektrischen Gerätes Es ist allgemein bekannt, dass die Antriebsimpulse zur Auf rechterhaltung der Schwingweite von Unruhen bzw. Pendeln mög lichst während des Durchschwingens der Unruh bzw. des Pendels durch ihre Nullage erfolgen sollen. Es lässt sich auch zeigen, dass unter Umständen der Antriebsimpuls aus mehreren, sehr kur zen Impulsen pro Halbschwingung bestehen darf, falls die Impul se symmetrisch zur Nullage des Schwingers erteilt werden.
Bei elektronischen Uhren bereitet es meist grosse Schwierigkeiten, der oben erwähnten reglagetechnisch bedingten Forderung Rech nung zu tragen und gleichzeitig alle anderen technischen Erfor dernisse, wie Gewinnung eines geeigneten Steuersignals, rich tige Form der Induktionsspannung usw., zu berücksichtigen. Die von Kontaktuhren her bekannten Unruh- bzw. Pendelantriebe sind nur in wenigen Fällen auf transistorgesteuerte Uhren ohne wei- teres übertragbar. In der Praxis erweisen sie sich je nach Art des verwendeten Steuerprinzips sogar als ungeeignet.
Die heute allgemein bekannten Unruhantriebe verwenden in der Regel einen oder mehrere
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Permanentmegnete zur Erzeugung eines konstanten elektromagnetischen Feldes, zu dem eine kreisförmige, dreieckförmige oder elliptische Spule Relativbewegungen auszuführen in der Lage ist. Bei bewegtem Schwinger wird in der Spule beim Durchgang durch das elektro magnetische Feld eine Spannung induziert. Diese kann bei Tran sistoren enthaltenden Uhren zur Steuerung der Antriebsimpulse Verwendung finden.
Die von den bekannten Unruhantrieben gelie ferten
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erweisen sich jedoch in der Praxis für diese Anwendung als mehr oder weniger ungeeignet. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass z.
B. die be kannte, auf der Unruh befestigte Dreieckspule im Zusammenwirken mit den beiden zylindrischen Permanentmagneten ein Signal lie fert, das zwar reglagetechnisch günstig ist, jedoch in seiner Gestalt nicht befriedigt, da, wie aus dem Diagramm nach Figur 1 hervorgeht, das die induzierte Spannung U in Abhängigkeit von der Zeit t darstellt, die Höcker 1 und 3 (bzw. 4 und 6) zu dem Höcker 2 (bzw. 5) im Verhältnis 1:2 stehen.
Da der Steuermecha nismus für den Unruhantrieb auf die Höcker 1, 3 und 5 anspricht, entsprechend der Polarität der Induktionsspannung, findet der Antriebsimpuls jeweils unter verschiedenen elektrischen Bedin- gungen statt. Dieser Umstand ist, wie der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen gezeigt haben, für die Gangstabilität von solchen Uhren sehr nachteilig. Bei anderen Anordnungen treten ähnliche Schwierigkeiten auf, bzw. liegt das Steuersignal unsymmetrisch zur Nullage des Schwingers.
Diese Ausführungen versagen daher ebenfalls.
Die Anordnung gemäss der Erfindung vermeidet nun diese Nach <B>teile, indes sie von dem Gedanken ausgeht, der Spule und den</B> Pernanentma,gneten eine ganz spezielle Form zu geben. Elektro- technisch gesehen besteht die Forderung darin, dass die Höcker 1, 3 und 5 gleiche Grösse aufweisen müssen,<B>um</B> einen gut ar beitenden Unruhantrieb zu erhalten.
Mit Permanentmagneten üblicher Art (z. B.<B>mit</B> kreiszylindri schen Abmessungen) und den bisher verwendeten Spulen ist dies <B>nicht möglich.</B> Zum <B>besseren</B> Verständnis <B>dieser These sei zu-</B> nächst das Entstehen des in dem Diagramm nach Figur 1 darge <B>stellten Signals mit einer üblichen,</B> zweischenkeligen <B>Flach-</B> spule im Zusammenwirken mit zwei kreiszylindrischen Magneten erklärt.
<B>Wird die als</B> senkrecht <B>zu den Feldern der Magnete A</B> und <B>B</B> und um 0 drehbar gedachte Spule Sp über den beiden Magneten in der Zeichenebene von links nach rechts bewegt, so wird zunächst beim Ueberstreichen des Magneten A (Nordpol) durch den Holm H2 der Höcker 1 induziert.
Kurze Zeit später stehen die beiden Holme H1 und H2 über den beiden Magneten A und B, wodurch der Höcker 2 induziert wird, der naturgemäss doppelt so gross ist wie der Höcker 1, da der magnetische Fluss durch die Spule jetzt doppelt so stark ist. Die Spule bewegt sich nun weiter und es überstreicht der Holm Hl den Magnet B (Südpol), wodurch der Höcker 3 induziert wird. Schwingt die Spule in der entgegengesetzten Richtung, das ist in der Zeichenebene<B>von</B> rechts nach links, so weist das Signal infolge der Richtungsänderung die umgekehrte Polarität auf; es entstehen sinngemäss die Höcker 4, 5 und 6.
Die Erfindung vermeidet nun die Spannungsunterschiedlichkeit der Höcker bei einem kontaktlos über eine elektronische Schal tung gesteuerten mechanischen Schwinger als Unruh eines zeit haltenden elektrischen Gerätes<B>mit</B> Steuer- und Antriebsspannung in einer<B>mit</B> der Unruh schwingenden Spule durch Relativbewegung des Spulensystems gegenüber Magnetfelderzeugern dadurch,
dass der geometrische Verlauf der aktiven Spulenseite bei der Rela- tivbewegung zu der<B>Form</B> der Magnetfelderzeuger so gewählt ist, dass das für die Grösse der erzeugten Inpulsspannungsteile mass- gebende Produkt aus Magnetfluss, Windungszahl und Geschwindigkeit der Spule unabhängig von der Anzahl der jeweils<B>von</B> Magnetfluss durchsetzten Spulenschenkel ist, derart, dass die Impulse gleiche oder nahezu gleiche Spitzenwerte der induzierten Spannung auf weisen.
Gemäss einer besonderen Ausführungsforn des Erfindungsgegenstan des besitzt die Antriebsspule, die als Flachspule ausgebildet und auf der Unruh befestigt ist, Rechtecksform, während die die elektromagnetischen Felder erzeugenden Elemente (Permanentmagne te) nicht kreisförmigen Querschnitt sondern eine längliche bzw. ovale Form besitzen.
In Abänderung dieser Ausführung kann jedes getischen Felder erzeugenden Elemente auch aus der<B>die</B> elektroma2 zwei kreisförmigen Querschnitten aufweisenden Permanentmagneten bestehen.
Durch die Erfindung wird bewirkt, dass Spulenschenkel und Per manentmagnete zur Symmetrieachse OP bestimmte Winkel einschliessen der magnetische Fluss durch die Spule gleiche Grösse aufweist, unabhängig davon, ob ein bzw. mehrere Magnete der Anordnung sich gerade zentrisch unter den Schenkeln der Spule befinden.
Es ist demnach dafür Sorge getragen, dass je nach dem, ob ein oder beide Schenkel vom Feld der Permanentmagnete erfasst wer den, die vom magnetischen Fluss durchflutete Fläche der Spulen schenkel gleich gross oder annähernd gleich gross ist (gleiche Permanentmagnete und gleiche Feldstärke in diesem Beispiel vor ausgesetzt). Ist dies der Fall, so sind die induzierten Spannun gen und die einzelnen Spannungshöcker von gleicher Grösse.
Die Erfindung, die insbesondere die Herstellung von Transistor- armbanduhren ermöglichen soll, wird anhand des in Figur 3 dar gestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert: <B>M</B> und M1 seien die "magnetischen Schwerpunkte" der Schenkel der Spule Sp, die in der skizzierten Lage mit den magnetischen Schwerpunkten der Magnete A und B zusammenfallen, deren Abstand vom Drehpunkt 0 mit r bezeichnet ist.
R und T sind die Strahlen vom Drehpunkt 0 durch M und Mt und d der von den Strahlen R und T eingeschlossenen Winkel.
Der Abstand r der beiden Punkte M und Mt ist so gewählt, dass bei Drehung der Spule um den Winkel oC (in der Zeichnung ist die Spule nach der Drehung um den Winkel c( strichpunktiert eingetragen) jeweils der zugehörige Spulen schenkel deckungsgleich mit dem Permanentmagneten ist. Dabei er- fasst der Schenkel etwa die doppelte Magnetfläche als in der <B>skizzierten Lage dargestellt ist. Somit ist auch der magneti-</B> <B>sche Fluss durch den einen</B> Schenkel <B>doppelt so gross wie in der</B> <B>skizzierten Lage.
Da der Fluss durch den anderen Schenkel je-</B> <B>doch 0 ist, ist der Gesamtfluss durch die Spule in beiden Lagen</B> <B>derselbe und daher auch die induzierte Spannung im gleichen</B> <B>Wert.</B> Selbstverständlich <B>lässt sich der gleiche Effekt auch mit an-</B> <B>deren</B> Spulenformen <B>realisieren, deren Schenkel nicht radial</B> <B>verlaufen, z. B. durch</B> Trapezspulen, Paralellogramme <B>usw.; es</B> <B>genügt unter</B> Umständen, <B>wenn nur ein Teil des</B> Spulenschenkels <B>nicht radial verläuft.
Diese</B> Formen <B>sind jedoch</B> fertigungstech- nisch <B>schwer zu realisieren. Ebenso brauchen die Permanentma-</B> <B>gnete</B> nicht <B>aus einem Stück zu bestehen, sondern können, wie</B> <B>auch bereits oben dargestellt, aus mehreren Magneten anderer</B> <B>Form, die in diesem fall auch</B> kreisförmigen Querschnitt <B>haben</B> <B>können,</B> zusammengesetzt <B>und der jeweils gegebenen</B> Spulenform, zumindestens <B>in ihrer</B> Anordnung, angepasst <B>sein.</B>