DE1072203B - Electromechanical gear folder or synchronous motor for clocks and other timely devices - Google Patents

Description

DEUTSCHESGERMAN

kl. 83 b 1/01kl. 83 b 1/01

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PATENTAMTPATENT OFFICE

K 31093 VIHd /83 bK 31093 VIHd / 83 b

ANMELDETAG: 12. FEB RU AR 1957REGISTRATION DATE: FEB 12, RU AR 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
A.USLEGESCHRIFT: 24. DEZEMBEK 1959NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
A. EDITION: DECEMBER 24, 1959

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen Gangordner bzw. Synchronmotor für Uhren, Frequenznormale und andere zeithaltende Geräte mit einer einen mechanischen Schwinger, insbesondere einen schwingenden Permanentmagneten, vorzugsweise Magnetstab, z. B. in Form einer Unruhe oder eines Pendels, oder eine ständig in einer Richtung synchron umlaufende Polradanordnung durch induktive Wechselwirkung antreibenden elektronischen Schaltungsanordnung, bestehend aus einem elektrorüschen Glied, z. B. Röhre oder Transistor, einem in dessen Eingang liegenden magnetfeldabhängigen Widerstand, insbesondere Hallorgan, als Steuerglied und einer in dessen Ausgang liegenden Spule (Triebspule). The invention relates to an electromechanical Gear folder or synchronous motor for clocks, frequency standards and other time-keeping devices with one a mechanical oscillator, in particular an oscillating permanent magnet, preferably Magnetic rod, e.g. B. in the form of a restlessness or a pendulum, or one constantly in one direction synchronous rotating pole wheel arrangement through inductive interaction driving electronic Circuit arrangement consisting of an electric frilly member, e.g. B. tube or transistor, one in whose input lying magnetic field-dependent resistance, in particular Hall organ, as a control element and a coil located in its output (drive coil).

Bei den bekannten Anordnungen dieser Art waren einem schwingenden Magneten ein magnetfeldabhängiger Widerstand, insbesondere ein Hallorgan, und eine Antriebsspule räumlich voneinander getrennt zugeordnet. Dabei war das Hallorgan derart angeordnet, ao daß dieses möglichst stark durch einen schwingenden Magneten beeinflußt wurde, während die Antriebsspule nach dem Gesichtspunkt relativ zum schwingenden Magneten angeordnet wurde, daß sie diesem einen möglichst starken Antriebsimpuls erteilen konnte. Irgendein Gedanke, daß hierbei auch die relative Lage von Antriebsspule und Hallorgan zueinander beachtet werden müsse, ist bisher noch nicht bekanntgeworden.In the known arrangements of this type, an oscillating magnet was dependent on a magnetic field Resistance, in particular a Hall organ, and a drive coil assigned spatially separated from one another. The Hall organ was arranged in such a way that it vibrates as strongly as possible Magnet was influenced, while the drive coil from the point of view relative to the vibrating Magnets was arranged so that they give this a strong drive impulse as possible could. Some thought that the relative position of the drive coil and Hall organ to each other must be observed has not yet become known.

Es ist jedoch bereits vorgeschlagen worden, bei analogen, ohne ein magnetfeldabhängiges Steuerorgan, jedoch mit zwei Spulen, nämlich mit einer Steuerspule und einer Antriebsspule, arbeitenden elektromechanischen Gangregleranordnungen auch die Relativlage der beiden Spulen zueinander zu beachten und insbesondere eine sehr enge Kopplung der beiden Spulen miteinander dadurch zu erreichen, daß die eine Spule mindestens teilweise in der anderen Spule angeordnet ist.However, it has already been proposed, in analog, without a magnetic field-dependent control element, however, they work with two coils, namely with a control coil and a drive coil electromechanical gear regulator arrangements also have to take into account the relative position of the two coils to one another and in particular to achieve a very close coupling of the two coils to one another in that the one coil is arranged at least partially in the other coil.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, optimale Bedingungen beim Aufbau der eingangs erwähnten elektromechanischen Gangregleranordnung mit einem magnetfeldabhängigen Steuerglied sowohl bezüglich der räumlichen Anordnung als auch bezüglich einer genauen Schaltwirkung zu erzielen.The invention has the object of providing optimal conditions for the construction of the aforementioned electromechanical gear regulator arrangement with a magnetic field-dependent control element both with respect to the spatial arrangement as well as a precise switching effect.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das magnetfeldabhängige Bauelement innerhalb der Spule angeordnet und zweckmäßig mit dieser baulich vereinigt wird.According to the invention this is achieved in that the magnetic field-dependent component within the Coil is arranged and appropriately combined with this structurally.

Hierdurch werden die gleichen Vorteile einer Erhöhung der Ganggenauigkeit erreicht, wie sie auch durch die erwähnte, bereits vorgeschlagene Ineinander-Anordnung von Steuerspule und Antriebsspule bei auf induktiver Steuerung beruhenden Gangordnern Elektromechanischer Gangordner oder Synchronmotor für Uhren und andere zeithaltende GeräteAs a result, the same advantages of increasing the rate accuracy are achieved as they are by the mentioned, already proposed interlocking arrangement of control coil and drive coil Aisle folders based on inductive control. Electromechanical aisle folder or synchronous motor for clocks and other time-keeping devices

Anmelder:Applicant:

Kieninger & Obergfell, St. Georgen (Schwarzw.)Kieninger & Obergfell, St. Georgen (Schwarzw.)

Fritz Thoma, St. Georgen (Schwarzw.), ist als Erfinder genannt wordenFritz Thoma, St. Georgen (Schwarzw.), Has been named as the inventor

erzielt wird. Insbesondere weist die Anordnung nach der Erfindung besonders scharfe, vorzugsweise kastenförmige Impulse und eine dadurch erhöhte Ganggenauigkeit auf.is achieved. In particular, the arrangement according to the invention has particularly sharp, preferably box-shaped impulses and a consequent increased accuracy.

Als magnetfeldabhängige Widerstandsanordnungen kommen hauptsächlich Halbleiterbauelemente in Frage, beispielsweise eine Korbinoscheibe. Höchste Empfindlichkeit erreicht man mit magnetfeldabhängigen Widerstandsanordnungen aus Verbindungen von Elementen der III. und V., II. und IV., I. und VII. Gruppe des Periodischen Systems oder deren Mehrfachverbindungen untereinander, z. B. A^mB^v + A^mB^v. Gegebenenfalls können die Bauelemente als Dioden ausgebildet sein, welche unter Umständen noch einen oder mehrere p-n-Ubergänge oder andere Übergänge zwischen Zonen unterschiedlicher Dotierung, gegebenenfalls unterschiedlichen Leitungstypus, aufweisen; oder sie können auch als Vierpole nach Art der Hallsonde oder des Gyrators ausgebildet sein. Auch sogenannte magnetische Sperrschichten aus Halbleiter-Einkristallplättchen aus eigenleitendem Germanium oder anderen₍ z. B. einem der genannten halbleitenden Materialien mit einer glatten und einer rauhen Oberflächenseite kommen in Frage.Semiconductor components, for example a Korbino disk, are mainly used as resistance arrangements that are dependent on the magnetic field. The highest sensitivity can be achieved with magnetic field-dependent resistor arrangements made of compounds of elements of III. and V., II. and IV., I. and VII. Group of the Periodic Table or their multiple compounds with one another, e.g. B. A ^m B ^v + A ^m B ^v . If necessary, the components can be designed as diodes which, under certain circumstances, also have one or more pn junctions or other junctions between zones of different doping, possibly different conduction types; or they can also be designed as quadrupoles in the manner of the Hall probe or the gyrator. So-called magnetic barrier layers made of semiconductor single crystal platelets made of intrinsically conductive germanium or other ₍ e.g. one of the mentioned semiconducting materials with a smooth and a rough surface side are possible).

In erster Linie ist gemäß einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung daran gedacht, daß der mechanische Schwinger als Magnet ausgebildet ist, dem gegenüber das magnetfeldabhängige Bauelement fest angeordnet ist. Es kann aber auch umgekehrt nach einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung das magnetfeldabhängige Bauelement gegenüber einem festen Magnetfeld beweglich ausgebildet sein, was sich besonders dann empfiehlt, wenn die Bewegung keine reine Drehung, sondern eine hin- und hergehende translatorische oderRotationsschwingung ist, weil in diesem Falle Zuführungen ohne KollektorenFirst and foremost, it is intended according to an expedient embodiment of the invention that the mechanical The oscillator is designed as a magnet, against which the magnetic field-dependent component is fixed is arranged. However, it can also vice versa according to another expedient development of the invention the magnetic field-dependent component can be designed to be movable with respect to a fixed magnetic field, which is particularly recommended if the movement is not a pure rotation, but a reciprocating motion translational or rotational oscillation, because in this case feeds without collectors

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Claims (6)

kopplungsanordnung, vorzugsweise mit einem Halbleiterbauelement, z. B. Transistor oder Doppelbasisdiode, geschaltet werden. In Fig. 5 ist die Prinzipskizze einer derartigen Schaltanordnung in beispielhafter Ausführungsform dargestellt. 4' und 4" bedeuten zwei Abschnitte einer Batterie. 8 ist ein Transistor, in dessen Ein- und Ausgangskreis der magnetfeldabhängige Widerstand 3 gers zu dem aus Spule und magnetfeldabhängigem Widerstand bestehenden System; Fig. 4, 5 und 6 zeigen drei Schaltungsbeispiele mit je einem elektrischen Vierpol. In den Fig. 2 bis 5 und 6 ist der Übersichtlichkeit halber das Hallorgan als von der Triebspule getrennt gezeichnet worden; nach der Erfindung soll es jedoch auch bei diesen Ausführungsbeispielen genau wie in Fig. 1 innerhalb der Spule angeordnet sein. In Fig. 1 bedeutet 2 einen in Pfeilrichtung schwingenden Magneten, 3 ein in der Spule 5 befindliches magnetfeldabhängiges Organ, welches mit diesem und der Batterie 4 elektrisch hintereinandergeschaltet Falle kann entweder das das magnetfeldabhängige io antreibend wirkende Impedanz eine mehr oder Bauelement durchsetzende Magnetfeld erzeugt bzw. weniger als Schalter wirkende elektronische Rückverstärkt oder durch Nebenschluß vernichtet bzw. abgeschwächt werden. In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die bauliche Zusammenordnung von Spule und magnetfeldabhängigem Widerstand nach der Erfindung; Fig. 2 und 3 zeigen Beispiele für die Zueinander- 20 und die Spule 5 angeordnet sind. Der Schwinger 2 Ordnung und Ausbildung eines magnetischen Schwin- ist zweimal gezeichnet, braucht jedoch nur als ein Bauelement vorgesehen zu sein, wenn die beiden Bauelemente 3 und 5 entsprechend benachbart angeordnet sind. Die Schaltanordnung gemäß Fig. 4 entspricht weitgehend den teils bekannten, teils vorgeschlagenen Anordnungen mit zwei rückgekoppelten Spulen für Gangreglerzwecke. Sinngemäß können auch im vorliegenden Falle entsprechend diesen bereits vorgeschlagenen Anordnungen elektrische Ausgleichsglieder im Ein- und/oder Ausgangskreis vorgesehen sein. Der Transistor sollte im Sättigungsbereich betrieben werden, wodurch möglichst reine Schaltwirkung entsteht. Fig. 5 zeigt die Prinzipskizze eines Schaltbeispiels mit einem magnetfeldabhängigen Vierpol. 9 bedeutet ist. Die Spule 5 wirkt als Treibspule auf den Ma- 35 einen Hallgenerator, welcher derart angeordnet gneten 2, dessen Bewegung seinerseits das magnet- ist, daß ihn die Kraftlinien eines Magnetfeldes in feldabhängige Organ 3 beeinflußt. Optimale Bedin- Richtung des Pfeils 10 durchdringen können. 11 begungen lassen sich dadurch erzwingen, daß die Länge deutet einen Transistor, in dessen Ausgangskreis sich jedes der beiden Bauelemente einerseits und ihre eine Motorspule 12 befindet, welche mit dem mechanigegebenenfalls veränderbare relative Lage zueinander 40 sehen Schwinger in antreibender Beziehung steht, mit Rücksicht auf die Tauchbewegung und die Tauch- Schließlich ist mit 13 eine Batterie und mit 14 ein richtung des Magneten 2 passend gewählt sind. Ohmscher Widerstand bezeichnet. Fig. 2 zeigt zunächst eine Prinzipskizze der als Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. 15 Gangregler ausgebildeten Einrichtung nach der Erfin- bedeutet einen magnetfeldabhängigen Widerstand, dung. 1 bedeutet den Unruhreif einer Uhr, auf dem 45 der durch den schwingenden Magneten 20 beeinflußt ein Dauermagnetstab 2 derart angeordnet ist, daß sein wird und im Rhythmus dieser Schwingungen eine Nordpol die durch den Pfeil angedeutete Schwingbewegung vor einem magnetfeldabhängigen Widerstand 3 ausführt. Hierdurch werden in dem angeschlossenen, aus einer Batterie 4 und einer Spule 5, 50 gemäß dem Ausführungsbeispiel als Magnetspule 18 welche ebenso wie in Fig. 1 den magnetfeldabhängigen dargestellt ist, welche einen Magnetschwinger 19 Widerstand 3 umgebend zu denken ist, bestehenden elektrischen Kreis elektrische Strom- und Spannungsimpulse von großer Schärfe erzeugt, die ihrerseits in an sich bekannter Weise zum Aufrechterhalten der 55 Unruhschwingungen ausgenutzt werden können. Fig. 3 zeigt eine bauliche Anordnung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1. Auf einer Welle 6 ist außer dem Magnetstab 2 noch ein weiterer Permanentstab 7 angeordnet; beide Magnetstäbe sind durch einen Eisenteil 8 verbunden, so daß sie als U-Magnet wirken, zwischen dessen Polen sich der magnetfeldabhängige Widerstand 3 befindet. Zwei Spulen 5' und 5" wirken als Motorspulen antreibend auf die Magnetschwinger, die — je nachdem, ob eine Direktionskraft vorhanden ist — die Dreh- bzw. Schwingbewegung der Magnetstäbe aufrechterhalten. Im Falle der reinen Rotationsbewegung wird die Uhr nach dem Synchronmotorprinzip angetrieben, oder es ist eine Gesperrevorrichtung zwischen die Welle 6 Fadendiodenanordnung 17 (= Doppelbasisdiodenanordnung) instabil macht und dadurch eine elektromagnetische Anordnung zum Ansprechen bringt, die periodisch antreibt. 16 bedeutet eine Spannungsquelle, an die die sperrfreien Basiskontakte der Fadendiode bzw. Fadendiodenanordnung gelegt sind. Patentansprüche:coupling arrangement, preferably with a semiconductor component, e.g. B. transistor or double base diode are switched. In Fig. 5, the schematic diagram of such a switching arrangement is shown in an exemplary embodiment. 4 'and 4 "mean two sections of a battery. 8 is a transistor, in whose input and output circuit the magnetic field-dependent resistor 3 gers to the system consisting of coil and magnetic field-dependent resistor; FIGS. 4, 5 and 6 show three circuit examples, each with one In FIGS. 2 to 5 and 6, for the sake of clarity, the Hall organ has been drawn as separate from the drive coil; according to the invention, however, it should also be arranged within the coil in these exemplary embodiments exactly as in FIG. 1 1 means 2 a magnet oscillating in the direction of the arrow, 3 a magnetic field-dependent organ located in the coil 5, which is connected electrically in series with this and the battery 4 Switch-acting electronic back-amplified or destroyed or shunted. be weakened. In the drawing, some embodiments of the device according to the invention are shown for example. Fig. 1 shows an embodiment for the structural arrangement of coil and magnetic field-dependent resistor according to the invention; Fig. 2 and 3 show examples of each other 20 and the coil 5 are arranged. The oscillator 2 order and formation of a magnetic oscillation is shown twice, but only needs to be provided as one component if the two components 3 and 5 are arranged correspondingly adjacent. The switching arrangement according to FIG. 4 largely corresponds to the partly known, partly proposed arrangements with two feedback coils for speed regulator purposes. Correspondingly, electrical compensating elements can also be provided in the input and / or output circuit in the present case in accordance with these already proposed arrangements. The transistor should be operated in the saturation range, which results in a switching effect that is as pure as possible. Fig. 5 shows the schematic diagram of a switching example with a magnetic field-dependent quadrupole. 9 means is. The coil 5 acts as a driving coil on the magnet 35, a Hall generator, which is arranged in such a way that 2 whose movement is in turn magnetic, that it is influenced by the lines of force of a magnetic field in the field-dependent organ 3. Optimal condition direction of arrow 10 can penetrate. 11 can be enforced by the fact that the length indicates a transistor, in the output circle of which there is each of the two components on the one hand and their one motor coil 12, which is in a driving relationship with the mechanically changeable relative position to each other 40 see oscillator, with regard to the Immersion movement and the immersion Finally, with 13 a battery and with 14 a direction of the magnet 2 are selected appropriately. Called ohmic resistance. FIG. 2 initially shows a schematic diagram of what FIG. 6 shows a further exemplary embodiment. 15 gear regulator trained device according to the invention means a magnetic field-dependent resistance, manure. 1 means the balance wheel of a watch, on which a permanent magnet rod 2, influenced by the oscillating magnet 20, is arranged in such a way that, in the rhythm of these oscillations, a north pole executes the oscillating movement indicated by the arrow in front of a magnetic field-dependent resistor 3. As a result, in the connected electrical circuit consisting of a battery 4 and a coil 5, 50 according to the exemplary embodiment as a magnetic coil 18 which, as in FIG - and voltage pulses of great sharpness are generated, which in turn can be used in a known manner to maintain the 55 balance vibrations. FIG. 3 shows a structural arrangement of the exemplary embodiment according to FIG. 1. In addition to the magnetic rod 2, a further permanent rod 7 is arranged on a shaft 6; Both magnetic bars are connected by an iron part 8, so that they act as a U-magnet, between the poles of which the magnetic field-dependent resistor 3 is located. Two coils 5 'and 5 "act as motor coils driving the magnetic oscillators, which - depending on whether there is a directional force - maintain the rotating or oscillating movement of the magnetic bars. In the case of pure rotation, the clock is driven according to the synchronous motor principle, or There is a locking device between the shaft 6 which makes thread diode arrangement 17 (= double base diode arrangement) unstable and thereby causes an electromagnetic arrangement to respond, which drives periodically. 16 means a voltage source to which the non-blocking base contacts of the thread diode or thread diode arrangement are placed. 1. Elektromechanischer Gangordner bzw. Synchronmotor für Uhren, Frequenznormale und andere zeithaltende Geräte mit einer einen mechanischen Schwinger, insbesondere einen schwingenden Permanentmagneten, vorzugsweise Magnetstab, z. B. in Form einer Unruhe oder eines Pen'dels, oder eine ständig in einer Richtung systematisch umlaufende Polradanordnung durch induktive Wechselwirkung antreibenden Schaltungsanordnung, vorzugsweise mit einem elektronischen Glied, z. B. Röhre oder Transistor, mit einem vorzugsweise im Eingang des elektronischen Gliedes liegenden magnetfeldabhängigen Widerstand, insbesondere Hallorgan, als Steuerglied und einer1. Electromechanical gear folder or synchronous motor for clocks, frequency standards and other time-keeping devices with a mechanical oscillator, in particular an oscillating one Permanent magnets, preferably magnetic rod, e.g. B. in the form of a restlessness or a Pen'dels, or an inductive magnet wheel arrangement that rotates systematically in one direction Interaction driving circuit arrangement, preferably with an electronic Member, e.g. B. tube or transistor, with a preferably in the input of the electronic member lying magnetic field-dependent resistance, in particular Hall organ, as a control element and a vorzugsweise im Ausgang des elektronischen Gliedes liegenden Spule (Triebspule), dadurch gekennzeichnet, daß das magnetfeldabhängige Bauelement innerhalb der Spule angeordnet und zweckmäßig mit dieser baulich vereinigt ist.Coil (drive coil) preferably located in the output of the electronic element, characterized in that that the magnetic field-dependent component is arranged within the coil and is advantageously structurally combined with it. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetfeldabhängige Bauelement und die Spule relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the magnetic field-dependent component and the coil are arranged to be displaceable relative to one another. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Glied als Doppelbasisdiode ausgebildet ist.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic member as Double base diode is formed. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger einen Magneten, vorzugsweise Permanentmagneten, enthält, während das magnetfeldabhängige Bauelement ortsfest angeordnet ist.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the oscillator one Magnets, preferably permanent magnets, contains, while the magnetic field-dependent component Is arranged stationary. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Magnetanordnung als auch das magnetfeldabhängige Bauelement räumlich fest angeordnet sind und der Schwinger so ausgebildet ist und seine Schwingungsbahn so verläuft, daß er eine das Magnetfeld periodisch gegenüber dem magnetfeldabhängigen Bauelement mehr oder minder abschirmende Wirkung ausübt.5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that both the magnet arrangement as well as the magnetic field-dependent component are spatially fixed and the Oscillator is designed and its oscillation path runs so that it has a magnetic field periodically more or less shielding effect with respect to the magnetic field-dependent component exercises. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetfeldabhängige Bauelement als Zweipol, beispielsweise Korbinoscheibe, aus einer ein- oder mehrfachen A^mB^v-Verbindung, gegebenenfalls mit einem oder mehreren p-n-Übergängen, oder als magnetische'Sperrschicht ausgebildet ist.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic field-dependent component as a two-pole, for example Korbino disk, from a single or multiple A ^m B ^v connection, optionally with one or more pn junctions, or as a magnetic ' Barrier layer is formed. In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1 090 564, 65 772Considered publications:
French patents nos. 1 090 564, 65 772 (Zusatz zu Nr. 1092 411);(Addition to No. 1092 411); britische Patentschrift Nr. 673 496;British Patent No. 673,496; Annais franqaises de Chiarometrie, November 1953;,Annais franqaises de Chiarometry, November 1953 ;, S. 117 bis 124.Pp. 117 to 124. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings & 909 690/221 12. & 909 690/221 12.