Schaltungsanordnung zur <B>kontaktlosen</B> elektrischen Unterhaltung <B>der</B> Schwingungen eines Drehschwingers Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur kontaktlosen elektrischen Unterhaltung der Schwin gungen eines Drehschwingers.
Üblicherweise wird in einer solchen Schafungsan- ordnung durch einen auf dem Drehschwinger beNstig- ten Magnet während der Schwingung in einer ersten feststehenden Spule eine Steuerspannung erzeugt, die über eine elektronische Rückkopplungsschaltung :
in einer zweiten feststehenden Spule einen auf den Dreh- schwinger einwirkenden ,Antriebsimpuls hervorruft.
Die Erzielung scharfer, den Isochronismusbedin- gun.gen entsprechender Antriebsimpulse erfordert kleine Magnete bzw. Magnetpole. Entsprechend der geringen räumlichen Ausdehnung der Magnete oder Magnet pole müssen auch die Spulen sehr klein gewählt wer den.
Durch die kleine Ausführung der Spulen ergeben sich aber erhebliche Schwierigkeiten. Wickelt man die Erreger- und Antriebsspule bifilar,
so sind die sich aus der Rückkopplung über den Transistorkreis ergebenden Schwingungen nur sehr schwer zu bedämpfen. Die Be- dämpfung muss aber so gewählt werden,<B>dass</B> kein Transistor-Oszillator entsteht, der ständig schwingt,
denn in diesem Falle würde die Uhr nicht laufet. Die Bedämpfung bedeutet aber Verlust an Wirkungsgrad. Tatsächlich benötigen derartige Anordnungen mit klei- nem Magnetpol und entsprechend kleinen Spulen a einen erheblichen Stromverbrauch,
der zur Einschrän kung der Betriebsdauer führt. Durch diese Anordnung entstehen aber noch weitere Nachteile, insbesondere wird ctie Spannungsabhängigkeit ausserordentlich -gross, Der angetriebene Drehschwinger läuft direkt in _-Ab- hängigkeit von der Spannung.
Auch das Temperatur- verhalten eines solchen Oszillators ist ausserordentlich ungünstig. Man muss unbedingt Transistoren mit eirein hohen Verstärkungsfaktor verwenden. Das Temper= verhalten solcher Transistoren ist aber denkbar schlecht; bei Temperaturen unter 0 C bleiben derartige Uhren einfach stehen.
Die Amplitude des Drehschwingers ist sowohl von der Temperatur als auch von der Spannung direkt abhängig. Die Spulen selbst sind ausserordentlich schwierig herzustellen;
man muss sie als gebackene Spulen ausführen, um noch weitere Verluste zu vermei den, und beispielsweise bei einer bilifaren Wicklung ergeben sich hohe Ausschusszahlen. Eine zweckmässige Fertigung nach diesem Prinzip ist somit nicht ohne weiteres durchführbar. Besonders erschwerend wirkt noch bei dem Aufbau einer solchen elektronischen Uhr, dass die Magnetpole in bezug auf die Drehachse ein- seitig angeordnet sein müssen.
Hierdurch ist es erfor derlich, zum Gewichtsausgleich auf der gegenüberliegen den Seite noch zusätzlich Gewichte auf dem Dreh schwinger anzubringen, was wiederum einen erheblichen Verlust bedingt, da ja das doppelte Gewicht beschleu nigt werden muss.
Dies ist auch der Fall bei der Schal- tungsanordnung nach der französischen Zusatzpatent- schrift Nr.<B>70016;</B> bei dieser besteht der Drehschwin ger aus zwei im axialen Abstand voneinander ange ordneten, zwischen sich die Spulenkombination aufneh- menden Ringscheiben, auf deren jeder zwei segment- förmige, mit gleichen Polen aneinanderstossende Ma gnete so befestigt sind,
dass sich jeweils ungleichnamige Pole axial gegenüberstehen. Dadurch entsteht zwar ein starkes astatisches System, aber einerseits muss - wie bereits erwähnt - eine grosse Schwungmasse bewegt werden, insbesondere, wenn sich die beiden Magnete jeder Scheibe zu einem Kreisring ergänzen,
und ander- seits verläuft die Flussänderung - wenn auch nur über einen verhältnismässig kleinen Teil des gesamten Schwin gungsbogens - nach einer Sinusfunktion. Die Schaltungs- anordnung nach der britischen Patentschrift Nr.
917 109 weist mehrere, auf einer zur Drehschwingerachse ko axialen Zylinderfläche angeordnete Paare von jeweils einem Nord- und Südpol mit gleichgerichtetem achspar- allelen Kraftfluss auf;
jedes dieser Magnetpaare erzeugt in einer :im Luftspalt angeordneten Erregerspule eine Steuerspannung, die über eine Transistorschaltung in einer der Erregerspule diametral .genüberliegenden Antriebsspule einen Antriebsimpuls bewirkt, dessen Stärke dem Momentanwert der Winkelgeschwindigkeit des Drehschwingers proportional ist.
Die einzelnen An triebsimpulse während jeder Halbschwingung summie ren sich zu einem ebenfalls sinusförmig verlaufenden resultierenden Antriebsimpuls.
Durch die Erfindung sollen die geschilderten Nach teile vermieden werden.
Die den Gegenstand der Erfindung bildende Schal- tungsanordnung zur kontaktlosen elektrischen Unter- haltung der Schwingungen eines Drehschwingers, auf dessen Umfang ein astatssches System bildende Magnete angeordnet sind, zwischen denen sich eine feststehende,
aus einer Erregerspule und einer mit ihr über eine Rückkopplungsschaltung verbundenen Antriebsspule be stehende Spulenkombination befindet, kennzeichnet sich dadurch, dass die Magnete axial magnetisiert sind, sich nur über einen wenigstens dem Schwingungsbogen des Drehschwingers entsprechenden Teil des Drehschwinger umfanges erstrecken und so angeordnet sind, dass sich in der Nullage des Drehschwingers die Spulenkombi- nation innerhalb des freien Sektors des asiatischen Systems befindet.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 die erste Ausführungsform, bei der die Er reger- und die Antriebsspule konzentrisch ineinander- liegen, in Seitenansicht, Fig. 2 die Draufsicht auf Fig. 1, Fig. 3 die zweite Ausführungsform mit axial über einanderliegender Erreger- und Antriebsspule, in Sei tenansicht und Fig. 4 die Draufsicht auf Fig. 3.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel umfasst der Drehschwinger zwei auf der Drehschwin.gerwelle 1 im axialen Abstand voneinander befestigte Trägerscheiben 2, an deren Innenseiten die axial magnetisierten Magnete 3, 4 sitzen.
Sowohl die Trägerscheiben 2 als auch die Magnete 3, 4 erstrecken sich nicht über den gesamten Drehschwingerumfang, sondern nur über einen Teil desselben, der wenigstens dem Schwingungsbogen des Drehschwingers entspricht. Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass sich in der dargestellten Nullage des Drehschwingers 1,
2 die aus Antriebsspule 5 und Erregerspule 6 bestehende Spulen- kombinatüon innerhalb des freien Sektors des astati- schen Systems befindet. Für die Erregung ausgenutzt, wird die Flussänderung des axial gerichteten, über dem gesamten Schwingungsbogen wirksamen Magnetfeldes, wobei die Antriebs- und die Erregerspule so geschaltet sein können, dass eine Einziehung oder auch eine Ab stossung erfolgt.
Für die Wirkungsweise spielt es keine Rolle, welche der beiden Spulen 5, 6 der Spulenkombi- nation innen, und welche aussen liegt.
Wegen des starken Magnetfeldes ist es auch ohne weiteres möglich, zur Erzielung eines kleinen Dreh schwingerdurchmessers die Spulen 5, 6 axial übereinan- derliegend anzuordnen, wie dies beim Ausführungsbei spiel nach den Fig. 3 und 4gezeigt ist.
Da die Magnetpole ausserordentlich stark sind, weil eine sehr grosse Magnetmasse und auch eine sehr grosse Polfläche besteht, ist die Flussänderung ausser- ordentlich scharf und in ihrem Wert sehr hoch. Der Flussänderungswert beträgt ein Vielfaches gegenüber einer Anordnung mit kleinen Magnetpolen und die Temperaturabhängigkeit .geht daher entsprechend in glei- chem Masse zurück.
Die Anwendung grosser Magnet massen mit entsprechend ausgedehnten Magnetpolen hat aber ausserdem die Wirkung, dass die Schwingungs amplitude unabhängig von der Spannung aufrechter halten wird. Eine Spannungsabhängigkeit besteht daher nur in ganz engen Grenzen, nämlich, wenn die Spannung so weit absinkt, dass ein Betrieb der Uhr überhaupt in Frage @gestellt ist.
Eine solche elektronisch betriebene Uhr läuft beispielsweise noch bis 0,6 Volt Batteriespan nung herunter, ohne dass wesentliche Änderungen der Schwingungsamplitude eintreten können, während für Uhren mit kleinen Magnetpolen bereits eine geringe Spannungsänderung zu Gangungenauigkeiten führt, so dass man nach einer bestimmten Betriebsdauer zur Vermeidung solcher Gangungenauigkeiten die Batterie auswechseln muss.
Ein ganz wesentlicher Vorteil der Anordnung ge mäss der Erfindung liegt aber auch noch darin, dass die Flussänderung selbst ganz scharf eintritt und nicht sinusförmig wie bei kleinen Magnetpolen. Hierdurch ergibt sich ein sehr kurzer und kräftiger Antriebsim- puls, der für die Isochronismusbedingutrgen von ausser ordentlichem Wert ist.
Die Anwendung von Magnet polen, welche in der gleichen Grössenordnung liegen wie der vom Drehschwinger zurückzulegende Schwin gungsbogen führt zu sehr einfachen Uhrkonstruktionen, die nicht lageabhängig sind wie Uhren mit kleinen Magnetpolen, sondern in Wider Lage völlig gleichmässig laufen.
Es bestehen weder für die Herstellung der Spulen noch für die Sperrung des Oszillators irgend welche Schwierigkeiten. Der hohe Wert der Flussände- rung reicht aus, um selbst mit Transistoren mit nied rigem Verstärkungsfaktor arbeiten zu können,
die be kanntlich besondere Vorteile hinsichtlich der Span- nungs- und Stromabhängigkeit sowie hinsichtlich des Temperaturverhaltens bieten. Selbst mit Transistoren mit einem Verstärkungsfaktor von ewa 20 arbeitet das System völlig ausreichend und einwandfrei, was mit kleinen Magnetpolen nicht erreichbar wäre.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens entsprechend abgeändert werden; beispielsweise können die Träger scheiben und der zwischen ihnen liegende Teil der Drehschwingerwelle aus ferromagnetischem Material be stehen, so dass ein magnetischer Rückschluss vorhanden ist.
Ausserdem kann jeder Magnet mit der zugehörigen Trägerscheibe aus einem Stück bestehen, d. h. als kreis- sektorartiger Formmagnet ausgebildet sein.