DE1235825B - Elektronische Autouhr - Google Patents

Description

• Elektronische Autouhr Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Autouhr mit Energiesteuerung und -übertragung mit Transistoren, wobei das mechanische Schwingsystem direkt angetrieben ist und bei der die angelegte Batteriespannung stark schwankt.
• Die Spannung der Autobatterie, an der die Uhr angschlossen ist, schwankt sehr erheblich. Beispielsweise kann bei einer 6-V-Batterie diese Schwankung ± 3 V betragen. Mit einer Spannungsänderung ändert sich je nach dem Verlauf der Isochronismuskurvo bekanntlich auch der Gang einer Transistoruhr, und zwar bedingen niedere Spannungen und damit geringe Schwingungsweiten vorzugsweise ein Nachgehen. Die niederen Spannungen der Batterie treten normalerweise bei tiefen Temperaturen auf, welche sich dazuhin in einer weiteren Verringerung der Schwingungsweite (Öl und Transistor) auswirken. Der durch niedere Spannung und tiefe Temperatur bewirkte Nachgang kann nur in sehr geringem Maß durch geeignete Auswahl der Spiralfeder kompensiert werden. Diese Spannungs- und Temperatureinflüsse bewirken bei tiefen Werten, daß zumindest die Uhr nicht mehr von selbst anläuft oder sogar daß sie infolge zu geringer Amplitude stehenbleibt. Der letztere Fall tritt besonders dann auf, wenn die Spannung der Batterie infolge starker Belastung, beispielsweise beim Anlassen des Fahrzeugmotors, weit absinkt.
• Es ist bekannt, die Spannungseinflüsse durch Heißleiter oder Zenerdioden teilweise ausschalten zu können. Dabei ist es möglich, die Eingangsspannung oder den Arbeitspunkt (Basisspannung) zu stabilisieren. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Parallelschaltung einer Zenerdiode zur Arbeitsspule, wodurch der Strom, der die Spule bei Aussteuerung durchfließt, begrenzt wird. Die Nachteile dieser Maßnahmen sind bekannt. Eine Spannungsschwankung von über 10001o (z. B. Umin=4V, U.z=$V) kann, insbesondere unter Verwendung eines Heißleiters, nicht kompensiert werden. Ebenso ist der Preis dieser Bauelemente, besonders der Zenerdiode, ein Grund, der bei scharfer Kalkulation einer Anwendung entgegensteht. Eine Stabilisierung mit einer Zenerdiode ist zudem nur oberhalb der Zenerspannung möglich, die üblicherweise über 5 V liegt. Der durch die Stabilisierung bedingte zusätzliche Stromverbrauch ist nicht unbeträchtlich.
• Es ist weiterhin bekannt, die Ausgänge zweier Transistorkreise so gegeneinander zu schalten, daß die Differenz der über die Transistoren geschalteten Leistungen am Schwingsystem wirksam wird. Der elektromechanische Wirkungsgrad ist hierbei jedoch sehr schlecht. Weiterhin müssen genau aufeinander abgestimmte Transistoren verwendet werden, was sich auf den Preis des Geräts nicht unwesentlich auswirkt.
• Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen bei einer elektronischen Schaltung die Sättigungserscheinungen bei einem Transformator mit Weicheisenkern zur Amplitudenstabilisierung des Schwingsystems heranzuziehen. Diese Stabilisierung ist jedoch nur bei relativ geringen Änderungen der Speisespannung wirksam, da ideale rechtwinklige Hysteresiskurven, wie sie für die Stabilisierung erforderlich wären, nicht zu erreichen sind.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile. Es soll eine Schaltung geschaffen werden, die auch bei sehr starken Schwankungen der Speisegleichspannung eine wirkungsvolle Stabilisierung der Amplitude des mechanischen Schwingsystems bewirkt.
• Bei einer elektronischen Autouhr, bei der in einer ersten Spule eine Steuerspannung durch die Relativbewegung zwischen Spule und Magnet induziert wird, die über eine elektronische Schaltung den Stromfluß in einer zweiten Spule bewirkt, mit zwei Transistoren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der zur Energiesteuerung und -übertragung für das mechanische Schwingsystem dienende Transistor als Regelwiderstand wirkt, der über einen Widerstand und durch einen als Regelverstärker bei Spannungsschwankungen dienenden Transistor derart gesteuert wird, daß die Spannung über der Arbeitsspule konstant oder nahezu konstant bleibt.
• Mit der erfindungsgemäßen Anordnung erhält man eine vorzügliche Spannungsstabilisierung über den gesamten Spannungsbereich. Von Vorteil ist weiterhin, daß durch die Arbeitsspule ein kleiner Dauerstrom fließt, der sich günstig auf die Selbstanlaufeigenschaften des Systems auswirkt. Die Bilder 1 bis 3 veranschaulichen mögliche Schaltungen. In B i 1 d 1 sind die Steuer- und Triebspule mit ihrem einen Ende gemeinsam mit dem Kollektor des Transistors T, und mit ihrem anderen Ende mit der Basis bzw. dem Emitter des Transistors T3 verbunden; in B i i d 2 ist die Steuerspule an den Mittelabgriff der Arbeitsspule angeschlossen, während in B i 1 d 3 ein gesonderter Steuerwiderstand vorgesehen ist.
• Die Spannungsregelung arbeitet wie folgt: Steigt die Spannung UU, wird der Punkt 1 negativer als vorher. Ein niedrigeres Spannungspotential am Punkt 1 ergibt ebenfalls ein niedrigeres Potential am Punkt 2. Dadurch öffnet der Transistor T2; es fließt also mehr Strom. Dieser höhere Strom bewirkt einen größeren Spannungsabfall über den Widerstand 3, der durch die Arbeitsspule für das Schwingsystem dargestellt ist. Der größere Spannungsabfall über den Widerstand 3 führt zur Potentialerhöhung am Punkt 4, d. h., die Basisspannung des Transistors T1 wird positiver und damit der Emitter-Kollektor-Widerstand größer. Diese Widerstandserhöhung bewirkt eine stabile Spannung zwischen den Punkten 1 und 5, womit also die Spannung über der Arbeitsspule stabilisiert ist.
• Der Widerstand 6 wird durch die Steuerspule dargestellt. Die Widerstände 7 und 8 dienen zur Einstellung des Arbeitspunktes des Regelverstärkers T2. Der Transistor T1 wirkt als Regelwiderstand.
• In B i 1 d 1 arbeitet der Transistor T1 in Kollektorschaltung in bezug auf die Energiesteuerung und -übertragung für das mechanische Schwingsystem. Erzielt wird dabei nur eine Stromverstärkung. Die erforderliche Steuerspannung muß größer als der Spannungsabfall am Widerstand 3 und der Basis-Emitter-Spannung des Transistors T1 sein.
• Günstiger ist deshalb die Schaltung nach B i 1 d 2. Hier ist die Spule 6 mit ihrem einen Ende an einen Abgriff, vorzugsweise an den Mittelabgriff der Arbeitsspule 3, angeschlossen. Die erforderliche Steuerspannung wird dadurch geringer, da der Widerstand zwischen dem Mittelabgriff der Spule 3 und dem Emitter des Transistors T1 sich verringert hat. Die Aussteuerbedingungen sind somit verbessert.
• In Bild 3 ist eine Abart der Schaltungen nach B i 1 d 1 und 2 gezeigt. Die Arbeitsspule 9 liegt hier zwischen den Punkten 1 und 5. Dabei wird bei der Aussteuerung des Transistors T1 die Regelung am wenigsten beeinflußt.
• Die Spulen 3 und 9 bewirken eine Mitkopplung, wodurch die Flankensteilheit der Arbeitsimpulse günstig beeinflußt wird. Zur Verbesserung der dynamischen Eigenschaften kann der Widerstand 3 durch einen Kondensator überbrückt werden.
• Bei der Aussteuerung des Transistors liegt die in der Spule 6 induzierte Spannung so, daß an Punkt 4 (Basis von T1) das Potential negativer wird (pnp-Transistors).
• Die Spulen 3 und 6 bzw. 6 und 9 sind in bekannter Weise in bezug auf das Schwingsystem angeordnet. Vorzugsweise ist auf dem Schwingsystem ein Magnet angebracht, der in der Nullage in den ortsfesten Spulen durch Relativbewegung eine Spannung induziert. Das System aus Transistor T1, Steuer- und Arbeitsspule und dem mechanischen Schwinger mit Magnet stellt also ein mechanisches Schwingsystem mit elektronischer Energiesteuerung und -übertragung dar.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Elektronische Autouhr, bei der in einer ersten Spule eine Steuerspannung durch die Relativbewegung zwischen Spule und Magnet induziert wird, die über eine elektronische Schaltung den Stromfluß in einer zweiten Spule bewirkt, mit zwei Transistoren, dadurch gekennzeichnet , daß der zur Energiesteuerung und -übertragung für das mechanische Schwingsystem dienende Transistor (T1) als Regelwiderstand wirkt, der über einen Widerstand (3) und durch einen als Regelverstärker bei Spannungsschwankungen dienenden Transistor (T,) derart gesteuert wird, daß die Spannung über der Arbeitsspule konstant oder nahezu konstant bleibt.
2. 2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (3) durch die Antriebsspule für das Schwingsystem gebildet wird.
3. 3. Uhr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Basis des Transistors (T1) angeschlossene Widerstand durch die Steuerspule für das Schwingsystem gebildet wird.
4. 4. Uhr nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspule für das Schwingsystem zwischen Emitter des Transistors (T1) und Kollektor des Transistors (T2) liegt.
5. 5. Uhr nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsspule für das Schwingsystem zwischen den Emittern der Transistoren (T1 und T2) liegt.
6. 6. Uhr nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeits- und Steuerspule induktiv gekoppelt sind, und zwar in Form einer Mitkopplung.
7. 7. Uhr nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse im Nulldurchgang oder symmetrisch zum Nulldurchgang des Schwingsystems erfolgen. B. Uhr nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Widerstand (3) ein Kondensator geschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1032 788, 1109 615, 1136 778; französische Patentschriften Nr. 1256 386, 1267 353, 1267 650; schweizerische Patentschriften Nr. 341773, 349 546, 354 032; österreichische Patentschrift Nr. 206 375; USA.-Patentschrift Nr. 2 829 324.