DE2533523C3 - Device for synchronizing an oscillating system driven by a mechanical energy storage device - Google Patents

Abstract

Devices for synchronising mechanical oscillating systems with quartz accuracy are known, in which an actual signal is tapped from the oscillating system and compared for phase with clock pulses of a quartz oscillator. To achieve synchronisation, the electromagnetic drive torque is changed in accordance with this phase comparison. These devices are suitable only for synchronising electromagnetically driven oscillating systems, and deliver a narrow synchronisation range. In order also to synchronise mechanically driven oscillating systems with quartz accuracy, use is made according to the invention of an electromagnetic transducer (14, 15) which is independent of the drive of the oscillating system and under the control of the phase comparison exerts an additional synchronising torque on the oscillating system. The additional synchronising torque can act outside the zero crossing of the oscillating system (4) and permits a large synchronisation range. The phase-comparison stage is constructed in a particularly simple and energy-saving way as an AND gate (13). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Synchronisieren eines von einem mechanischen Energiespeicher angetriebenen Schwingsystems, insbesondere einer UhrThe invention relates to a device for synchronizing one of a mechanical energy store driven oscillation system, in particular a clock

is mit einem Gangregler, der durch ein pulsförmiges Antriebsmoment in Schwingung versetzt wird, mit einem Quarztaktimpulsgeber und einem Phasendiskriminator zur Durchführung eines Phasen- und Frequenzvergleichs zwischen den Taktimpulsen und einem aus dem Schwingsystem abgeleiteten Wechselspannungssignal, wobei ein dabei gebildetes Regelsignal des Phasendiskriminators zur Steuerung eines nachgeschalteten und eine variable Belastung des Schwingsystems bildenden Regeldynamos benutzt wird, der die Wandlerspule eines elektromagnetischen Wandlers enthält, gemäß Patent 23 53 200.5.is with a gear regulator, which is made to vibrate by a pulse-shaped drive torque a crystal clock pulse generator and a phase discriminator to carry out a phase and frequency comparison between the clock pulses and an alternating voltage signal derived from the oscillating system, wherein a control signal of the phase discriminator formed in the process is used to control a downstream and a variable load of the control dynamo forming the oscillating system is used, the transducer coil contains an electromagnetic transducer, according to patent 23 53 200.5.

Diese in dem Hauptpatent 23 53 200.5 vorgeschlagene Vorrichtung bewirkt über eine elektromagnetische Kopplung eine indirekte Synchronisation eines mecha-This device proposed in the main patent 23 53 200.5 is effected via an electromagnetic device Coupling an indirect synchronization of a mechanical

JO nisch angetriebenen Schwingsystems durch Quarztaktimpulse. Dadurch wird es möglich, ein einfaches, robustes, mechanisch angetriebenes Schwingsystem, beispielsweise ein Uhrwerk mit der Genauigkeit der Quarzoszillationen zu betreiben. Die indirekte Synchro-JO nically driven oscillating system through quartz clock pulses. This makes it possible to create a simple, robust, mechanically driven oscillating system, for example a clockwork with the accuracy of To operate crystal oscillations. The indirect synchro

.!■"> nisation durch ein Regelsignal, das aus einem Phasenvergleich zwischen den Quarztaktimpulsen und einem von dem Schwingsystem abgeleiteten Istsignal erhalten wird, hat gegenüber einer direkten Synchronisation, bei der die Quarztaktimpulse direkt synchronisierend auf das Schwingsystem einwirken, den Vorteil eines erheblich vergrößerten Synchronisationsbereichs. An die Genauigkeit des zu synchronisierenden mechanischen Schwingsystems müssen daher wesentlich geringere Anforderungen gestellt werden. Diese indirekte Synchronisation ist daher auch für einfachste und daher robuste und preiswerte Uhrwerke verwendbar. Da die synchronisierende Einwirkung auf das Schwingsystem nur über eine elektromagnetische Kopplung erfolgt, treten keinerlei Reibungsverluste und Verschleißerscheinungen auf. Außerdem können bereits vorhandene Uhrwerke im allgemeinen in einfacher Weise mit einer solchen Synchronisationsvorrichtung ausgerüstet werden. Da die Antriebsenergie für das Schwingsystem einem mechanischen Energiespeicher entnommen wird, ist ein elektrischer Energiespeicher nur für die Synchronisationsvorrichtung erforderlich, deren Energieverbrauch sehr gering ist. Die geringe für die Synchronisationsvorrichtung benötigte Energie kann sogar aus der mechanischen Schwingungsenergie des.! ■ "> nization by means of a control signal resulting from a phase comparison obtained between the quartz clock pulses and an actual signal derived from the oscillating system is compared to a direct synchronization, in which the crystal clock pulses directly synchronizing the oscillating system act, the advantage of a significantly enlarged synchronization range. At the accuracy of the mechanical oscillating system to be synchronized must therefore be much lower Requirements are made. This indirect synchronization is therefore also for the simplest and therefore robust and inexpensive clockworks can be used. Because the synchronizing effect on the oscillating system only takes place via an electromagnetic coupling, there are no frictional losses or signs of wear on. In addition, already existing clockworks can generally be easily connected to a such synchronization device can be equipped. As the drive energy for the oscillating system is taken from a mechanical energy store, an electrical energy store is only for that Synchronization device required, the energy consumption of which is very low. The low for the Synchronization device required energy can even from the mechanical vibration energy of the

w) Schwingsystems abgeleitet werden, so daß das gesamte System von einer elektrischen Energieversorgung unabhängig ist.w) oscillation system are derived, so that the entire System is independent of an electrical energy supply.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache und wirkungsvolle Schaltung anzu-The invention is based on the object of providing a particularly simple and effective circuit

b5 geben, mit der das synchronisierende Regelsignal durch Phasenvergleich zwischen den Quarztaktimpulsen und den im Wandler induzierten Bewegungsimpulsen erzeugt werden kann, um einen möglichst großengive b5, with which the synchronizing control signal through Phase comparison between the quartz clock pulses and the motion pulses induced in the transducer can be generated to be as large as possible

Synchronisationsbereich zu erhalten.Obtain synchronization area.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Phasenvergleichsstufe mindestens ein von den Taktimpulsen und dem Wechselspannungssignal gesteuertes UND-Gatter aufweistThis object is achieved according to the invention in a device of the type mentioned at the beginning solved that the phase comparison stage at least one of the clock pulses and the AC voltage signal has controlled AND gate

Mit Hilfe von UND-Gattern lassen sich in besonders einfacher, genauer und zuverlässiger Weise mit Hilfe der Quarztaktimpulse und der induzierten Wechselspannungsimpulse Stromwege schalten, über die der elektromagnetische Wandler, im allgemeinen eine Wandlerspule beeinflußt wird. Die Verwendung von UND-Gattern für den Phasenvergleich bei schwingenden Systemen ist an sich beispielsweise aus IBM Technical Disclosure Bulletin Bd. 16, Nr. 9, Febr. 1974, S. 2951 und der DD-PS 90451 bekannt Erfindungsgemäß ermöglicht die Verwendung von UND-Gattern insbesondere eine Schaltung mit wenigen elektronischen Bauelementen, die somit die Herstellungskosten der Synchronisierungsvorrichtung nur unwesentlich beeinflussen. With the help of AND gates can be in a particularly simple, precise and reliable manner with the help the quartz clock pulses and the induced alternating voltage pulses switch current paths through which the electromagnetic transducer, generally a transducer coil is affected. The usage of AND gates for phase comparison in oscillating systems is, for example, from IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 16, No. 9, Febr. 1974, pp. 2951 and DD-PS 90451 known According to the invention, the use of AND gates in particular enables a circuit with few electronic components, thus reducing the manufacturing costs of the Affect the synchronization device only insignificantly.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist ein UND-Gatter vorgesehen, welches im durchgeschalteten Zustand einen Speicherkondensator mit hochohmigem Nebenschluß auflädt, dessen Spannung dem Steuereingang eines an die Wandlerspule angeschlossenen Strombelastungsgliedes zugeführt wird.In one embodiment of the invention, an AND gate is provided which is switched through State charges a storage capacitor with a high-resistance shunt whose voltage corresponds to the Control input of a current load member connected to the converter coil is fed.

Die Wandlerspule kann dabei in den positiven oder negativen Halbschwingungen belastet werden, während der Phasenvergleichs- bzw. Bewegungsimpuls in den negativen oder positiven Halbschwingungen erzeugt wird.The transducer coil can be loaded in the positive or negative half oscillations while the phase comparison or motion pulse generated in the negative or positive half-oscillations will.

In einer anderen Ausführungsform kann auch die Wandlerspule in den positiven und negativen Halbschwingungen belastet werden, während der Phasenvergleichs- bzw. Bewegungsimpuls mittels einer zusätzlichen Steuerspule erzeugt wird.In another embodiment, the transducer coil can also be in the positive and negative half oscillations are loaded, during the phase comparison or movement pulse by means of an additional Control coil is generated.

Das UND-Gatter besteht beispielsweise aus zwei in Reihe geschalteten Transistoren. In einer anderen Ausführungsform besteht das UND-Gatter aus einem Transistor und einem in Reihe an der Wandlerspule liegenden Graetzgleichrichter mit Germaniumdioden. In einer Weiterbildung dieser letztgenannten Ausführungsform kann parallel zum Transistor und Graetzgleichrichter ein Transistor mit einstellbarer Schaltschwelle zum Einstellen der Schwingamplitude liegen. Weiter kann in dieser Ausführungsform in besonders vorteilhafter Weise der gleichzeitig als Dynamo wirkende Graetzgleichrichter zur Speisespannungsgewinnung ausgenützt werden.The AND gate consists, for example, of two transistors connected in series. In another Embodiment, the AND gate consists of a transistor and one in series on the converter coil lying Graetz rectifier with germanium diodes. In a further development of this last-mentioned embodiment a transistor with an adjustable switching threshold can be installed in parallel to the transistor and Graetz rectifier for setting the vibration amplitude. Further can in this embodiment in particular Advantageously, the Graetz rectifier, which also acts as a dynamo, for generating the supply voltage be exploited.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Wandler- bzw. Steuerspule mit Mittelanzapfung vorgesehen, und die Phasenvergleichsstufe weist zwei UND-Gatter auf, die jeweils an einem Steuerspulenteil sowie an dem Quarztaktimpulsgeber angeschaltet sind und phasenvergleichsabhängig je eine von zwei den Uhrengang beschleunigenden bzw. verzögernden Arbeitsspulen oder einen Stellmotor beeinflussen. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine besonders vorteilhafte symmetrische indirekte Zweipunkt-Synchronisation, bei der ein Umschalten zwischen zwei Frequenzpunkten erfolgt, die oberhalb und unterhalb der Quarztaktfrequenz liegen.In a further embodiment of the invention there is a converter or control coil with a center tap provided, and the phase comparison stage has two AND gates, each on a control coil part and are connected to the quartz clock pulse generator and depending on the phase comparison, one of two each Influence the clock speed accelerating or decelerating work coils or a servomotor. at This embodiment results in a particularly advantageous symmetrical indirect two-point synchronization, in which there is a switch between two frequency points, one above and one below the crystal clock frequency.

Die UND-Gatter können bei dieser Ausführungsform aus Transistoren bestehen, und der Stellmotor kann an über Umkehrstufen angesteuerten Gegentakt-Endtransistoren angeschlossen sein.The AND gates can in this embodiment consist of transistors, and the servomotor can be connected to push-pull output transistors controlled via reversing stages be connected.

Im folgenden wird die Erfindung mit ihrer Wirkungsweise und ihren Vorteilen anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigtThe following describes the invention and its mode of operation and their advantages on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing explained it shows

F i g. 1 eine Synchronisationsschaltung mit einer UND-Gatter-Phasenvergleichsstuie, die zwei Transistoren aufweist,F i g. 1 a synchronization circuit with an AND gate phase comparison stage, the two transistors having,

Fig.2 eine Synchronisationsschaltung mit einer UND-Gatter-Phasenvergleichsstufe, die einen Transistor und einen Gleichrichter aufweist2 shows a synchronization circuit with a AND gate phase comparator comprising a transistor and a rectifier

ίο F i g. 3 die Synchronisationsschaltung der F i g. 2 mit einer zusätzlichen Versorgungsspannungsgewinnung,ίο F i g. 3 shows the synchronization circuit of FIG. 2 with an additional supply voltage recovery,

F i g. 4 eine Zweipunkt-Synchronisationsschaltung mit elektronischen Phasenvergleich undF i g. 4 a two-point synchronization circuit with electronic phase comparison and

F i g. 5 eine ausgangsseitig gegenüber F i g. 8 gerings fügig abgewandelte Synchronisationsschaltung.F i g. 5 an output side compared to FIG. 8 slightly modified synchronization circuit.

F ig. 1 zeigt eine Schaltung zur indirekten Synchronisation eines sogenannten »Echappementes« als separaten Baustein eines Gangreglers mit Unruh. Es liegt eine Schwingungsamplitude Φ des Schwingsystems von etwa 180° vor, und eine auf das Schwingsystem einwirkende Beschleunigungsspule befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel diametral zum Nulldurchlauf der Unruh, d. h. bei einem azimutalen Versatzwinkel φ=π, so daß in jeder Halbschwingung von einem mit der Unruh mechanisch verbundenen Magneten ein Spannungsimpuls in der Beschleunigungsspule induziert wird.Fig. 1 shows a circuit for the indirect synchronization of a so-called "escapement" as a separate component of a gear regulator with a balance wheel. There is an oscillation amplitude Φ of the oscillation system of about 180 °, and an acceleration coil acting on the oscillation system is located in this embodiment diametrically to the zero passage of the balance, that is, at an azimuthal offset angle φ = π, so that in each half oscillation of one with the balance mechanically connected magnets a voltage pulse is induced in the acceleration coil.

Ein Quarztaktimpuls Uq gelangt über einen Widerstand 33 an die Basis eines hierdurch geöffneten Transistors 34. In Reihe zum Transistor 34 liegt einA quartz clock pulse Uq arrives via a resistor 33 at the base of a transistor 34 which is opened as a result. A transistor 34 is connected in series

jo Transistor 35 nach Art einer UND-Gatterschaltung. Die Beschleunigungsspule 36 öffnet mit einem in ihr induzierten negativen Impuls über einen Widerstand 37 einen Transistor 38, der an seinem zur positiven Spannungsversorgung +1,5V führenden Kollektor-jo transistor 35 in the manner of an AND gate circuit. the Acceleration coil 36 opens with a negative pulse induced in it via a resistor 37 a transistor 38, which at its collector leading to the positive voltage supply + 1.5V

i", widerstand 39 einen negativen Spannungsimpuls erzeugt, welcher über einen Widerstand 40 der Basis des Transistors 35 zugeführt wird. Wenn in einem bestimmten Zeitintervall gleichzeitig dieser Spannungsimpuls und der Quarztaktimpuls an den Transistoren 35i ", resistance 39 generates a negative voltage pulse, which is fed to the base of the transistor 35 via a resistor 40. If in a this voltage pulse and the crystal clock pulse at the transistors 35 at the same time

•io bzw. 34 eintreffen, dann schalten beide Transistoren durch und laden über einen Widerstand 41 einen Speicherkondensator 42. Sobald dessen Spannung die Öffnungsschwelle eines Transistors 43 von etwa 0,6 V überschritten hat, wird dieser über einen Widerstand 44• io or 34 arrive, then both transistors switch through and charge a storage capacitor 42 via a resistor 41. As soon as its voltage is the Has exceeded the opening threshold of a transistor 43 of approximately 0.6 V, this is via a resistor 44

r> geöffnet, der nun seinerseits in der positiven HsIbschwingung der in der Beschleunigungsspule 36 induzierten Spannung diese Spule elektrisch mehr oder weniger belastet und damit den Gang der Unruh je nach Pojung der Spule entweder beschleunigt oder verzögert.r> opened, which in turn is now in the positive HsIb oscillation the voltage induced in the acceleration coil 36 electrically more or less loaded and thus the speed of the balance either accelerates or decelerates depending on the position of the bobbin.

">(> Über einen Hochohmwiderstand 45 wird der Speicherkondensator 42 allmählich entladen, wenn die aus dem Phasenvergleich vom UND-Gatter 34, 35 angelieferte mittlere Ladungsmenge geringer wird. Mit einem Schalter 46 kann zum Abgleich in Stellung 46a"> (> The storage capacitor 42 is gradually discharged via a high-ohm resistor 45 when the from the phase comparison from the AND gate 34, 35, the mean amount of charge delivered is lower. With a switch 46 can be in position 46a for adjustment

Yy über eine Diode 47 und einen Widerstand 48 eine mittlere Belastung der Beschleunigungsspule 36 während der positiven Halbschwingung simuliert werden, so daß die Uhr ohne Synchronisation auf die Sollfrequenz justiert werden kann. Yy, an average load on the acceleration coil 36 during the positive half-oscillation can be simulated via a diode 47 and a resistor 48, so that the clock can be adjusted to the setpoint frequency without synchronization.

iio Auch kann in Ergänzung der Schaltung aus F i g. 1 durch einen zusätzlichen Transistor die negative Halbschwingung der in der Beschleunigungsspule induzierten Spannung dann belastet werden, wenn die Regelspannung am Kondensator 42 unter 0,6 V sinktiio In addition to the circuit from FIG. 1 by an additional transistor the negative half-oscillation in the acceleration coil induced voltage are then loaded when the control voltage on capacitor 42 drops below 0.6 V.

on und damit der für die Belastung der positiven Halbschwingung zuständige Transistor 43 gesperrt bleibt. Eine solche Schaltung kann den Gang beschleunigen sowie verzögern, und der Synchronisationsbereichon and thus the one for the burden of the positive Half-wave responsible transistor 43 remains blocked. Such a shift can accelerate the gear as well as delay, and the synchronization range

ist doppelt so groß wie nach F i g. 1. Während jedoch die in Fig. 1 nur in der positiven Halbschwingung variabel beiastete Beschleunigungsspule in der negativen Halbschwingung für die Erzeugung des Phasenvergleichsimpulses zur Verfügung steht, muß hier von einer zusätzlichen Steuerspule, die beispielsweise im NuII-durchlauf angeordnet sein und als Dynamospule wirken kann, der Vergleichsimpuls erzeugt werden.is twice as large as according to FIG. 1. However, while the In Fig. 1 only in the positive half oscillation variable loaded acceleration coil in the negative half oscillation for the generation of the phase comparison pulse is available, must be from a additional control coil, which can be arranged, for example, in NuII-pass and act as a dynamo coil the comparison pulse can be generated.

In Fig.2 ist eine besonders einfache Schaltung zur indirekten Synchronisation angegeben. Hierbei wird jedoch in der »Beschleunigungsspule« 36 eine ausreichend große Induktionsspannung (z. B. mindestens 3 V) vorausgesetzt, da zusätzlich die Flußspannung von je 2 Dioden einer Graetzgleichrichterschaltung 58,59,60,61 überwunden werden muß. Der Phasenvergleich erfolgt durch das Serien-UND-Gatter, das aus dem vom Quarztaktimpuls über den Widerstand 33 periodisch geöffneten Transistor 34 und der Graetzgleichrichterschaltung besteht. Es kann ein von der relativen Phasenlage abhängiger Belastungsstrom nur dann fließen, wenn gleichzeitig der Transistor 34 geöffnet und eine Impulsspannung der Spule 36 größer als die Rußspannung von 2 Dioden der Graetzschaltung plus der Sättigungsspannung des Transistors 34 ist. Um die Flußspannung pro Diode niedrig zu halten, werden bevorzugt Germaniumdioden verwendet. Je nach Polarität der Induktionsspannung wird die Uhr beschleunigt oder verzögert, wodurch ein symmetrischer Mitnahmebereich der Synchronisation sichergestellt ist. Die Schwingamplitude kann durch einen Transistor 62, dessen Öffnungsschwelle durch einen Spannungsteiler 63,64 einsteUbar ist. stabilisiert werden, da unabhängig von der relativen Phase eine gleichmäßige Belastung bei beiden Polaritäten der Impulsspannung möglich ist.In Fig.2 is a particularly simple circuit for indirect synchronization specified. Here, however, one becomes sufficient in the “acceleration coil” 36 high induction voltage (e.g. at least 3 V) required, as the forward voltage of 2 Diodes of a Graetz rectifier circuit 58,59,60,61 must be overcome. The phase comparison is carried out by the series AND gate, which is derived from the from Quartz clock pulse through the resistor 33 periodically open transistor 34 and the Graetz rectifier circuit consists. Only then can a load current dependent on the relative phase position flow when the transistor 34 is opened and a pulse voltage of the coil 36 is greater than that at the same time Soot voltage of 2 diodes of the Graetz circuit plus the saturation voltage of transistor 34 is. To the To keep the forward voltage per diode low, germanium diodes are preferred. Depending on The polarity of the induction voltage will accelerate or decelerate the clock, creating a symmetrical Take-away area of the synchronization is ensured. The oscillation amplitude can be controlled by a transistor 62, whose opening threshold can be adjusted by a voltage divider 63,64. be stabilized because it is independent from the relative phase a uniform load is possible with both polarities of the pulse voltage.

Fig.3 stellt weitgehend dieselbe Synchronisationsschaltung wie F i g. 2 dar. Jedoch wird die Graetzschaltung über eine Trenndiode 65 und einen Speicherkondensator 66 zur Gewinnung der Speisespannung (z. B. 1,5 V) für die Quarzelektronik verwendet, so daß die Spule 36 zusammen mit dem schwingenden Permanentmagnet der Unruh zugleich als Dynamo wirkt und eine Batterie entfallen kann. Um die Uhrenmechanik nicht unzulässig zu belasten, ist ein hoher Wirkungsgrad dieses »Dynamos« erforderlich.3 shows largely the same synchronization circuit as FIG. 2. However, the Graetz circuit Via an isolating diode 65 and a storage capacitor 66 to generate the supply voltage (e.g. 1.5 V) is used for the quartz electronics, so that the coil 36 together with the oscillating permanent magnet the balance also acts as a dynamo and there is no need for a battery. Not about the watch mechanics To load inadmissibly, a high efficiency of this "dynamo" is necessary.

Der Permanentmagnet sollte ein extrem hohes Energieprodukt (B. H.)_mal besitzen und z. B. aus einer Samarium-Kobalt-Legierung bestehen.The permanent magnet should have an extremely high energy product (BH) _times and z. B. consist of a samarium-cobalt alloy.

In F i g. 4 ist eine symmetrische indirekte Synchronisationsschaltung angegeben, die infolge zweier getrennter UND-Gatter, von denen jeweils nur eines eingeschaltet sein kann, außerordentlich vielseitig einsetzbar und insbesondere für die hier beschriebene neuartige »2-Punkt-Synchronisation« mit Phasenvergleich geeignet ist Hierbei wird die Frequenz zwischen zwei Werten umgeschaltet, von denen einer oberhalb und der andere unterhalb der Quarztaktfrequenz liegen muß.In Fig. 4 is a balanced indirect synchronization circuit indicated as a result of two separate AND gates, only one of which is switched on can be, extremely versatile and especially for the novel described here »2-point synchronization« with phase comparison is suitable Here, the frequency is between two Values switched, one of which must be above and the other below the crystal clock frequency.

Durch den Phasenvergleich (indirekte Synchronisation) wird automatisch die Verweildauer in jedem der beiden Zus'ände in Abhängigkeit von der Gangabweichung der Uhr derart geregelt, daß die mittlere Frequenz und damit der Gang der Uhr im synchronisierten Zustand exakt mit der Quarztaktfrequenz übereinstimmt. The phase comparison (indirect synchronization) automatically determines the length of stay in each of the both states as a function of the rate deviation the clock is regulated in such a way that the mean frequency and thus the rate of the clock is synchronized State exactly matches the crystal clock frequency.

Die Induktionsspannung einer in der Mitte angezapften Steuerspule 67,68, wird gegenphasig den Basen von Transistoren 69 und 70 zugeführt, wobei eine Diode 71 in Verbindung mit einem Widerstand 72 einer gemeinsamen Vorspannungserzeugung dient.The induction voltage of a control coil 67,68 tapped in the middle becomes out of phase with the bases of Transistors 69 and 70 supplied, with a diode 71 in connection with a resistor 72 a common bias generation is used.

Der Quarztakt Uq gelangt einerseits über einen Widerstand 73 zur Basis eines Transistors 74 und andererseits über einen Widerstand 75 zur Basis eines Transistors 76. Das erste, aus den Transistoren 69, 74 bestehende UND-Gatter, steuert über einen Widerstand 77 einen Transistor 78 an, während das zweite, aus den Transistoren 70, 76 bestehende UND-Gatter über einen Widerstand 79 einen Transistor 80 ansteuert. In Reihe zu den UND-Gattern liegende Widerstände 81,The quartz clock Uq arrives on the one hand via a resistor 73 to the base of a transistor 74 and on the other hand via a resistor 75 to the base of a transistor 76. The first AND gate consisting of the transistors 69, 74 controls a transistor 78 via a resistor 77, while the second AND gate consisting of transistors 70, 76 controls a transistor 80 via a resistor 79. Resistors 81 in series with the AND gates,

in 82 erzwingen bei gesperrtem UND-Gatter ein zuverlässiges Sperren des zugehörigen Endtransistors 78, 80 auch bei etwaigen Restströmen.in 82 force a reliable if the AND gate is disabled Blocking of the associated end transistor 78, 80 even in the event of any residual currents.

Geht die Uhr zu langsam, dann verschieben sich die Einschaltzeiten von Quarztakt und Induktionsspannung so lange (innerhalb einer einzigen Quarztaktperiode), bis z. B. das erste UND-Gatter infolge eines negativen Impulses an 67 durchschaltet und den Endtransistor 78 einschaltet. Dieser beschleunigt über eine Arbeitsspule 83 den Gang der Uhr z. B. durch Ankoppeln einer zusätzlichen Feder oder durch Nähern eines Permanentmagneten mit geeigneter Polarität oder durch impulsartiges Beschleunigen des schwingenden Permanentmagneten. Analog wird bei einer zu schnell gehenden Uhr über das dann durchschaltende zweite UND-Gatter der Endtransistor 80 eingeschaltet, der über eine Arbeitsspule 84 den Gang der Uhr verzögert.If the clock goes too slowly, the switch-on times of the crystal clock and induction voltage will shift so long (within a single quartz clock period) until z. B. the first AND gate as a result of a negative Pulse to 67 and the output transistor 78 turns on. This accelerates via a work coil 83 the course of the clock z. B. by coupling an additional spring or by approaching a permanent magnet with suitable polarity or by accelerating the oscillating permanent magnet in a pulsed manner. If one clock goes too fast, the same is done via the second one, which then switches through AND gate of the final transistor 80 switched on, which decelerates the rate of the clock via a work coil 84.

Durch die gewählte Polarität der Steuerimpulse anDue to the selected polarity of the control pulses

der Steuerspule 67, 68 ergibt sich im 2-Punkt-Betrieb (Beschleunigen—Verzögern) die größte Schaltpause und daher Stromersparnis.the control coil 67, 68 results in the largest switching pause in 2-point operation (acceleration — deceleration) and therefore electricity savings.

Ein weiterer Vorteil dieser 2-Punkt-Synchronisation mit Phasenvergleich besteht im großen Synchronisationsbereich und im geringen Einfluß auf die Schwingamplitude. Die zum Umschalten durch die Arbeitsspulen 83, 84 fließenden Stromimpulse können auch zum Ummagnetisieren eines z. B. stehenden Permanentmagneten verwendet werden, der den vorbeischwingenden Permanentmagneten je nach eigener momentaner Polarität beschleunigt oder verzögert Die Ummagneti-Another advantage of this 2-point synchronization with phase comparison is the large synchronization range and little influence on the oscillation amplitude. The one for switching through the work coils 83, 84 flowing current pulses can also be used to remagnetize a z. B. standing permanent magnets be used, the passing permanent magnets depending on their own momentary Polarity accelerates or decelerates The magnetic reversal

4n sierung sollte während eines größeren Abstandes beider Magnete erfolgen.4nation should take place during a greater distance between the two Magnets are made.

Die Schaltung nach F i g. 5 besitzt dieselben Vorzüge wie diejenige aus Fig.4, d.h. eine eindeutige und schnelle automatische Erkennung der Gangabweichung bei sehr großem Synchronisationsbereich.The circuit according to FIG. 5 has the same advantages as that of FIG. 4, i.e. a clear and fast automatic detection of the gear deviation with a very large synchronization range.

Zusätzlich ermöglichen hier komplementäre Gegentakt-Endtransistoren 88 bzw. 92, die über Umkehrstufen 85, 86, 87, 93; 89, 90, 91, 94 angesteuert werden, den Antrieb des Stellmotors 95 (oder polarisierten Stellmagneten), dessen Drehrichtung eindeutig von der Gangabweichung abhängt Durch Speicherkondensatoren 96, 97 kann die Einschaltdauer des Stellmotors 95 und damit dessen zeitlich gemitteltes Drehmoment um mehrere Größenordnungen verzögert werden. Mit einer derartigen Synchronisationseinrichtung lassen sich besonders große Uhrwerke, z.B. Turmuhren zuverlässig quarzgenau synchronisieren.In addition, complementary push-pull output transistors make this possible 88 or 92, which via reversing stages 85, 86, 87, 93; 89, 90, 91, 94 are controlled, the Drive of the servomotor 95 (or polarized servo magnet), whose direction of rotation clearly differs from the Rate deviation depends on storage capacitors 96, 97, the duty cycle of servomotor 95 and thus its time-averaged torque can be delayed by several orders of magnitude. With Such a synchronization device can accommodate particularly large clockworks, e.g. tower clocks synchronize reliably with quartz accuracy.

Die durch elektronischen Phasenvergleich erfolgende indirekte Synchronisation einer im übrigen rein mechanisch arbeitenden Uhr mit quarzgesteuerten Taktimpulsen ermöglicht eine hohe Ganggenauigkeit und einen gegenüber einer direkten Synchronisation wesentlich größeren Synchronisationsbereich. Die Synchronisationsschaltung läßt sich entweder mit einer Batterie oder einem von der Bewegungsenergie des Schwingsystems gespeisten Dynamo versorgen. Fernet kann die Wandlerspule eines »Regeldynamos« mit dei Dynamospule kombiniert werden, so daß ein geringererThe indirect synchronization, which takes place through electronic phase comparison, is otherwise pure Mechanically working clock with quartz-controlled clock pulses enables high accuracy and a significantly larger synchronization range compared to direct synchronization. The synchronization circuit can be supplied either with a battery or a dynamo fed by the kinetic energy of the oscillating system. Fernet the transducer coil of a "control dynamo" can be combined with the dynamo coil, so that a smaller

Spulen- und l'ermanentmagnetenaüfwand cntstehl. |*Coil and permanent magnet outer wall cntstehl. | *

Obwohl die Erfindung anhand einer für Uhren f?|Although the invention is based on a for watches for? |

bestimmten Steuerung erläutert ist, eignet sich die §;specific control is explained, the § is suitable;

erfindungsgemäße Vorrichtung selbstverständlich für ||Apparatus according to the invention, of course, for ||

mechanische Schwingsystcnie jeder Art. Auch läßt sich 5 {§ die Drehzahl von Motoren oder dgl. umlaufender
Systeme damit regeln.mechanical Schwingsystcnie every kind. Also can 5 {§ the speed of motors or the like. Revolving
Control systems with it.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum Synchronisieren eines von einem mechanischen Energiespeicher angetriebenen Schwingsystems, insbesondere einer Uhr mit einem Gangregler, der durch ein pulsförmiges Antriebsmoment in Schwingung versetzt wird, mit einem Quarztaktimpulsgeber und einem Phasendiskriminator zur Durchführung eines Phasen- und Frequenzvergleichs zwischen den Taktimpulsen und einem aus dem Schwingsystem abgeleiteten Wechselspannungssignal, wobei ein dabei gebildetes Regelsignal des Pbasendiskriminators zur Steuerung eines nachgeschalteten und eine variable Belastung des Schwingsystems bildenden Regeldynamos benutzt wird, der die Wandlerspule eines elektromechanischen Wandlers enthält, gemäß Patent 23 53 200.5, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenvergleichsstufe mindestens ein von den Taktimpulsen und dem Wechselspannungssignal gesteuertes UND-Gatter aufweist1. Device for synchronizing a driven by a mechanical energy storage device Oscillation system, in particular a clock with a regulator, which is driven by a pulse-shaped drive torque is set in vibration, with a quartz clock pulse generator and a phase discriminator to carry out a phase and frequency comparison between the clock pulses and a AC voltage signal derived from the oscillating system, with a control signal formed in the process of the P base discriminator to control a downstream and a variable load of the Oscillating system forming control dynamos is used, which is the transducer coil of an electromechanical Converter contains, according to patent 23 53 200.5, characterized in that the phase comparison stage has at least one AND gate controlled by the clock pulses and the AC voltage signal 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein UND-Gatter (34, 35) vorgesehen ist, welches im durchgeschalteten Zustand einen Speicherkondensator (42) mit hochohmigem Nebenschluß (45) auflädt, dessen Spannung dem Steuereingang eines an die Wandlerspule (36) angeschlossenen Strombelastungsgliedes (43) zugeführt wird.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that an AND gate (34, 35) is provided is, which in the switched-through state has a storage capacitor (42) with a high-resistance shunt (45) charges the voltage of which is connected to the control input of a converter coil (36) Current load member (43) is supplied. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerspule (36) in den positiven oder negativen Halbschwingungen belastet wird, während der Phasenvergleichs- bzw. Bewegungsimpuls in den negativen oder positiven Halbschwingungen erzeugt wird.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the transducer coil (36) in the positive or negative half oscillations is loaded during the phase comparison or movement pulse is generated in the negative or positive semi-oscillations. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerspule (36) in den positiven und negativen Halbschwingungen belastet wird, während der Phasenvergleichs- bzw. Bewegungsimpuls mittels einer zusätzlichen Steuerspule erzeugt wird.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the transducer coil (36) in the positive and negative half oscillations is loaded, during the phase comparison or motion pulse is generated by means of an additional control coil. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Gatter aus zwei in Reihe geschalteten Transistoren (34,35) besteht.5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the AND gate consists of two series-connected transistors (34,35). 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Gatter aus einem Transistor (34) und einem in Reihe an der Wandlerspule (36) liegenden Grätzgleichrichter mit Germaniumdioden (58,69,60,61) besteht.6. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the AND gate consists of a transistor (34) and one in series on the converter coil (36) lying Grätz rectifier with germanium diodes (58,69,60,61) consists. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Transistor (34) und Graetzgleichrichter (58, 59, 60, 61) ein Transistor (62) mit einstellbarer Schaltschwelle zum Ginstellen der Schwingamplitude liegt.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that parallel to the transistor (34) and Graetz rectifier (58, 59, 60, 61) a transistor (62) with an adjustable switching threshold for adjusting the oscillation amplitude. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speisespannungsgewinnung (66) aus dem gleichzeitig als Dynamo wirkenden Graetzgleichrichter (58, 59, 60, 61) vorgesehen ist8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that a supply voltage recovery (66) from the Graetz rectifier, which also acts as a dynamo (58, 59, 60, 61) is provided 9. Vorrichtung nach Anspruch I, wobei eine Wandler- bzw. Steuerspule (67,68) mit Mittelanzapfung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenvergleichstufe zwei UND-Gatter (69, 74, 70, 76) aufweist, die jeweils an einem Steuerspulenteil sowie an dem Quarztaktimpulsgeber angeschaltet sind und phasenvergleichsabhängig je eine von zwei den Uhrengang beschleunigenden bzw. bremsenden Arbeitsspulen (83,84) oder einen Stellmotor beeinflussen.9. The device according to claim I, wherein a transducer or control coil (67,68) with a center tap is provided, characterized in that the phase comparison stage has two AND gates (69, 74, 70, 76), each connected to a control coil part and to the quartz clock pulse generator are and, depending on the phase comparison, one of two accelerating or decelerating the clock rate Influence work coils (83, 84) or a servomotor. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die UND-Gatter aus Transistoren (69,74,70,76) bestehen und daß der Stellmotor (93) an über Umkehrstufen angesteuerten Gegentakt-Endtransistoren (88,92) angeschlossen ist10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the AND gate consists of transistors (69,74,70,76) exist and that the servomotor (93) is connected to push-pull output transistors (88,92) controlled via reversing stages