DE2452733A1 - Gleichstromwandler fuer eine elektrische uhr - Google Patents
Gleichstromwandler fuer eine elektrische uhrInfo
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Description
Anmelder: Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokyo, Japan
Gleichstromwandler für eine elektrische
Die Erfindung betrifft einen Gleichstromwandler für eine
elektrische Uhr entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, mit einer einen flüssigen Kristall enthaltenden Anzeigeeinrichtung.
Bekannte elektrische Uhren der eingangs genannten Art enthalten einen Quarzoszillator, der mit dem Eingang einer Trei-
berschaltung verbunden ist, an die die Anzeigeeinrichtung angeschlossen
ist, welche die Zeit anzeigt. Der von der Gleichspannungsquelle' gelieferte Gleichstrom wird von einem Gleichstromwandler
verstärkt und der Treiberschaltung zugeführt. Die von der Gleichspannungsquelle gelieferte Gleichspannung wird durch
den Gleichstromwaridler in verstärkte Spannungsimpulse umgewandelt,
von denen durch die Gleichrichterschaltung eine Gleichspannung
abgeleitet wird.
Bei kleinen elektrischen Uhren, insbesondere bei Armbanduhren, mit einer derartigen Anzeigeeinrichtung ist es wünschens-
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wert, als Gleichspannungsquelle eine zelle mit hoher Lebensdauer
zu verwenden. Zufriedenstellend sind in dieser Hinsicht beispielsweise Silberoxidzellen mit einer Spannung von 1,5 V. Diese
Spannung reicht jedoch nicht zum direkten Antreiben der Anzeigeeinrichtung aus. Deshalb ist die Verwendung eines Gleichstromwandlers
oder einer sonstigen Booster-Schaltung erforderlich.
Bekannte Gleichstromwandler enthalten einen Sperrschwinger
mit einem Transformator, dessen Windungsverhältnis 1 : 1 beträgt, einem Kondensator, einem Widerstand und einem Transistor.
Durch diesen Sperrschwinger werden Spannungsimpulse erzeugt. Der
Transformator enthält eine Tertiärwicklung, die eine größere Windungszahl als dessen Sekundärwicklung aufweist. Die in der
Tertiärwicklung indizierten Impulse werden durch eine Gleichrichterschaltung mit einer Diode und einem Glättkondensator
gleichgerichtet. Wenn die Windungszahl der Tertiärwicklung das η-fache der Sekundärwicklung beträgt, tritt die η-fache Spannung
der Spannungsquelle am Ausgang des Gleichstromwandlers aus. Bei diesem bekannten Gleichstromwandler wird als nachteilig angesehen,
daß drei Wicklungen erforderlich sind. Es ergeben sich insbesondere Schwierigkeiten bei der Herstellung verhältnismäßig
kleiner elektrischer Uhren, die eine Anzeigeeinrichtung mit
einem flüssigen Kristall enthalten. Da drei Wicklungen vorhanden sind, ist ein verhältnismäßig großer Aufwand für den Anschluß
der Wicklungen erforderlich, und der Wirkungsgrad wird dadurch auch verringert. Deshalb ist die Lebensdauer der Zelle
verhältnismäßig gering. Ferner können dadurch Schwierigkeiten bei derartigen elektrischen- Uhren entstehen, daß durch mechanische
Stoßwirkungen SpannungsSchwankungen auftreten, weil dadurch
die Anschlußelektroden der Zelle kurzzeitig abgehoben werden. Wenn die Kapazität des Glättkondensators verhältnismäßig klein
im Vergleich zum Energieverbrauch des Verbrauchers (logische Schaltung) ist, würde deshalb die Ausgangsspannung der Schaltung
sofort abfallen. Wenn dieser Spannungsabfall verhältnismäßig groß
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ist, könnte der Speicherinhalt der logischen Schaltung verlorengehen.
Wenn nach einem derartigen Spannungsabfall die ursprüngliche Spannung wiederhergestellt wird, kann außerdem der Speicherinhalt
der logischen Schaltung nicht wiederhergestellt werden. Deshalb wird dann eine Nachstellung der Anzeigezeit erforderlich.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung der
eingangs genannten Art für eine elektrische Uhr derart zu verbessern, daß der Raumbedarf und Energiebedarf möglichst gering
ist und daß nachteilige Wirkungen bei SpannungsSchwankungen der genannten Art möglichst nicht auftreten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Besondere Vorteile der Erfindung sind deshalb darin zu sehen, daß lediglich ein Transformator mit zwei Wicklungen mit
einem Windungsverhältnis von 1 : η erforderlich ist, und daß die Spannung der Zelle zu der Ausgangsspannung des Gleichstromwandlers
addiert wird. Selbst wenn die Verbindung der zelle mit
deren Anschlußelektrode durch Stoßwirkung unterbrochen wird, wird die Ausgangsspannung des Gleichstromwandlers (Booster-Schaltung)
nicht beeinflußt, so daß sich keine nachteiligen Auswirkungen für die als Verbraucher angeschlossene logische Schaltung
ergeben.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher
erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild eines Gleichstromwandlers gemäß der
Erfindung;
Fig. 2 eine davon verstärkte, aber noch nicht gleichgerichtete Wellenform;
Fig. 3 eine graphische Darstellung einer SpannungsSchwankung
als Folge eines mechanischen Stoßes;
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Fig. 4 eine graphische Darstellung von dadurch bedingten Änderungen der Ausgangsspannung; und
Fig. 5 eine Gleichrichterschaltung für einen Gleichstromwandler
gemäß der Erfindung.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines
Stromwandlers gemäß der Erfindung ist ein Sperrschwinger vorgesehen, der aus einem Transformator T, einem Transistor Q-, , einem
Kondensator C, und einem Widerstand R1 besteht. Ferner sind Dioden
D1, D2 und ein Glättkondensator C2 vorgesehen.
Die Schaltung enthält eine Spannungsquelle in Form einer
Zelle 4, die beispielsweise eine Silberoxidzelle mit einer Ausgangsspannung
von 1,5 V ist. Der positive Pol der Zelle 4 ist mit einem geerdeten Ausgangsanschluß T„ verbunden. Der negative
Pol der Zelle 4 ist mit dem Kollektor des Transistors Q, über
die Primärwicklung T, des Transformators T verbunden. Das Wicklungsverhältnis zwischen der Primärwicklung T, und der Sekundärwicklung
T des Transformators beträgt 1 : n, so daß die in der
Sekundärwicklung T_ induzierte Spannung das η-fache derjenigen
der Primärwicklung T, beträgt.
Der Emitter des Transistors Q, ist mit dem Ausgangsanschluß Τ« und dessen Basis mit dem negativen Pol der zelle 4 über die
Zeitkonstantenschaltung mit dem Kondensator C. und dem Widerstand
R1 und über die Sekundärwicklung T9 verbunden. Der Verbindungspunkt
P des Sperrschwingers der Zeitkonstantenschaltung, dem Transistor Q, und dem Transformator T ist mit dem Ausgangsanschluß
T, über die Diode D. verbunden.
Der Kondensator C0 bildet zusammen mit der Diode D eine
Gleichrichterschaltung. Die andere Diode D verbindet den Verbindungspunkt
P mit dem geerdeten Ausgangsanschluß T . Dadurch wird die Spannungsspitze beseitigt, die am Ende des in Fig. 2
dargestellten Spannungsimpulses auftritt.
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Im folgenden soll die Arbeitsweise der Schaltung näher erläutert werden. Die Gleichspannung der Zelle 4 wird an den Ausgangsanschluß
t, über die Sekundärwicklung T_ des Transformators T und die Diode D. angelegt. Die Polarisation der Primärwicklung
T1 und der Sekundärwicklung T„ ist durch jeweils einen Punkt angedeutet
.
Wenn durch den Kollektor des Transistors Q1 ein Strom
fließt, wird in der Sekundärwicklung T2 eine Spannung induziert.
Dann fließt ein großer Basisstrom und der Kondensator C, wird mit der in der Figur dargestellten Polarität aufgeladen. Deshalb
wird das Basispotential erhöht und der Kollektorstrom des Transistors abgeschaltet. Sobald der Kollektorstrom abgeschaltet
ist, wird der Kondensator C. über den Widerstand R, entladen, so daß die Ladespannung des Kondensators C1 absinkt. Wenn diese
Ladespannung unter die Sperrspannung zwischen Basis und Emitter des Transistors Q, abfällt, fließt wieder ein Kollektorstrom.
Dann steigt auch der Bas is strom an und der Kondensator C.. wird
wieder aufgeladen. Diese Aufladung und Entladung wiederholt sich automatisch, so daß eine Impulsspannung , deren
Zykluszeit durch die zeitkonstante des Kondensators C.. und des
Widerstands E1 bestimmt wird, an der Sekundärwicklung T- des
Transformators auftritt. Da der Transformator nur zwei Wicklungen mit einem Verhältnis von 1 : η hat, ist die Induktivität
des Transformators hoch genug, den Energieverbrauch der Zelle 4 zu verringern. Die in der Sekundärwicklung T„ induzierte Spannung
beträgt das n-fache der Spannung, die an die Primärwicklung T, angelegt wird. Wenn das Windungsverhältnis beispielsweise
1 : 3 beträgt, beträgt die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung4,5 V. Diese Spannung von 4,5 V wird der Spannung von
1,5V überlagert und zwischen dem Verbindungspunkt P und dem
Ausgangsanschluß t2 addiert. Die überlagerte Spannung wird
durch, die Diode D1 gleichgerichtetund durch den Kondensator C2
geglättet. Die in Fig. 2 dargestellte verstärkte Spannung von etwa 6 V tritt zwischen den Ausgangsanschlüssen t1 und t« auf.
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Die Ausgangsspannung zwischen den Ausgangsanschlüssen t, und t
ist also etwa gleich der Summe der Spannung der Zelle und der gleichgerichteten Ausgangsspannung des Sperroszillators.
Fig. 3 zeigt eine SpannungsSchwankung, die aufgrund einer
Stoßwirkung auftreten kann, wenn dadurch die Anschlußelektrode der Zelle 4 abgehoben wird. Diese Spannungsquelle tritt am Eingang
des Sperrschwingers auf. Fig. 4 zeigt den Spannungsverlauf
am Ausgang der Schaltung. Wenn die Periode der SpannungsSchwankung
langer als die Zeitkonstante C · R ist, fällt die Ausgangsspannung
der Schaltung stark ab. Diese Zeitkonstante wird bestimmt durch die Kapazität des Glättkondensators C2 und den dem
Verbraucher äquivalenten Widerstand R.
Aus Fig. 4 ist.ersichtlich, daß die Kapazität des Glättkondensators
C2 so zu wählen ist, daß die Dämpfungszeit größer
als die längste zeit To einer SpannungsSchwankung ist.
Fig. 5 zeigt eine Gleichrichterschaltung gemäß der Erfindung.
Wenn der äquivalente Verbraucherwiderstand R der Booster-Schaltung
5 Megohm und die Zykluszeit des Sperrschwingers 100 Mikrosekunden beträgt, tritt am Ausgang eine Gleichspannung Vo
auf, die der gleichzurichtenden Eingangsspannung Vin entspricht.
Wenn die Verbindung zwischen der Zelle 4 und der Booster-Schaltung unterbrochen wird, ist die folgende Beziehung erfüllt:
5 χ ΙΟ6 χ C2 ^>
100 χ 10~6 (see)
.'. C2 ^ 20 pF
Dies bedeutet, daß die Kapazität des Glättkondensators hinreichend größer als 20 pF sein mußi. Wenn die Kapazität beispielsweise
das Zehnfache beträgt (200 pF), ergibt sich eine gut geglättete Gleichspannung am Ausgang.
Wenn die Unterbrechungszeit To für den Anschluß der Zelle entsprechend Fig. 3 10 Millisekunden beträgt und die Kapazität
des Kondensators C2 200 pF, beträgt der Wert der Zeitkonstanten
C2R 1 Millisekunde. Dann ist die Ausgangsspannung Vo vollständig
gedämpft.
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Bei Berücksichtigung der Unterbrechung des Anschlusses
der Zelle ergibt sich deshalb:
5 χ ΙΟ6 χ C2» IO χ 10~3 (see)
Λ C2 » 2000 pF
Die Kapazität des Glättkondensators muß deshalb größer als 20000 pF sein (das Zehnfache von 2000 pF).
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Claims (3)
1. Gleichstromwandler für eine elektrische Uhr mit einer einen flüssigen
Kristall enthaltenden Anzeigeeinrichtung, mit einer Gleichspannungsquelle,
einem einen Transformator enthaltenden Sperrschwinger und einer Gleichrichterschaltung, dadurch
gekennzeichnet, daß das Windungsverhältnis des Transformators (T) 1 : η beträgt, und daß die gleichgerichtete
Ausgangs spannung des Sperrschwingers (Q,, CL, R.f T) der Spannung
der Gleichstromquelle (4) überlagert ist.
2. Gleichstromwandler für eine elektrische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glättkondensator
(C„) der GIeichrichterschaltung eine so hohe Kapazität
aufweist, daß die Zeitkonstante der GIexchrichterschaltung größer
als die Unterbrechungszeit (To) des Anschlusses der Gleichspannungsquelle (4) aufgrund mechanischer Stöße ist.
3. (Seichstromwandler für eine elektrische Uhr nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen Transistor (Q-) und zwei Dioden (D1, D„) enthält.
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Leerseite
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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FR (1) | FR2251046B1 (de) |
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