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由機(jī)械能源驅(qū)動(dòng)并由電路調(diào)整的時(shí)鐘的制作方法

文檔序號(hào):6260726閱讀:208來源:國(guó)知局
專利名稱:由機(jī)械能源驅(qū)動(dòng)并由電路調(diào)整的時(shí)鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及的時(shí)鐘含有電能發(fā)生器,它包括一轉(zhuǎn)子和根據(jù)所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而提供所述的電能的裝置;機(jī)械能源,它機(jī)械地連接到所述的轉(zhuǎn)子,使所述的轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)動(dòng)速度比預(yù)定的速度快;輔助裝置,將所述的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度調(diào)整到所要求的速度,它是由所述的電能激勵(lì)的,它包括—連接于所述的發(fā)生器的測(cè)量裝置,用于產(chǎn)生多個(gè)測(cè)量脈沖,當(dāng)所述轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)通過一特定角度時(shí)產(chǎn)生所述的每一個(gè)測(cè)量脈沖;—基準(zhǔn)裝置,用于產(chǎn)生多個(gè)周期性基準(zhǔn)脈沖,在所述的轉(zhuǎn)子按所要求的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),它的周期與所述的測(cè)量脈沖的周期相同;—比較裝置,提供表示兩個(gè)數(shù)目之間的差異的比較信號(hào),這兩個(gè)數(shù)目是一方面,第一個(gè)數(shù)目是產(chǎn)生于確定的初始時(shí)刻的所述基準(zhǔn)脈沖的數(shù)目,另一方面,第二個(gè)數(shù)目是產(chǎn)生于所述初始時(shí)刻的所述測(cè)量脈沖的數(shù)目,所述的比較信號(hào)具有第一種狀態(tài)或第二種狀態(tài),這要視所述的第一數(shù)目是小于或大于所述的第二數(shù)目分別而定;—制動(dòng)裝置,根據(jù)加給所述轉(zhuǎn)子的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的指令信號(hào),對(duì)所述的轉(zhuǎn)子強(qiáng)施以一種低于所要求速度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
例如在US-A-937001中說明的包含這些特征的時(shí)鐘具有與一般的電子時(shí)鐘一樣的準(zhǔn)確性,這是因?yàn)榛鶞?zhǔn)脈沖的頻率確定了發(fā)生器的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,而且顯示走時(shí)的指針是由來自石英振蕩器的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的。
此外,這種時(shí)鐘既無電池,又無蓄電池,因?yàn)槠潆娮与娐肥怯善浒l(fā)生器提供的電能激勵(lì)的,發(fā)生器的轉(zhuǎn)子連接于其機(jī)械能源,該機(jī)械能源與一般機(jī)械時(shí)鐘中使用圓筒形彈簧相同。
這對(duì)一般的電子時(shí)鐘來說,是一種明顯的優(yōu)點(diǎn)。這種一般的電子時(shí)鐘的電路由電池或蓄電池供電,使用壽命有限。
在上述US-A-397001中說到的時(shí)鐘中,發(fā)生器的轉(zhuǎn)子的制動(dòng)裝置由串聯(lián)于電子開關(guān)的電阻器組成,而由該電阻器與該電子開關(guān)構(gòu)成的這種裝置并聯(lián)于發(fā)生器的線圈。
而且,這種開關(guān)是由比較信號(hào)直接控制的,以致后者到了第一種狀態(tài)時(shí),一直關(guān)閉,也就是,只要發(fā)生器的轉(zhuǎn)子相對(duì)于其應(yīng)占的位置為超前時(shí),它總是按預(yù)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
因此,這種轉(zhuǎn)子在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間無間斷地制動(dòng)的情況可能發(fā)生,特別是如果在此之前曾受到斜面震動(dòng)而強(qiáng)烈加速。
時(shí)鐘的電子電路由一種電路供給的直流電壓施以電流,這種電路用以對(duì)發(fā)生器產(chǎn)生的交流電壓加以整流。
取決交流電壓值的這一直流電壓值對(duì)這些電子電路來說顯然必須始終充足,以便使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)發(fā)生器的轉(zhuǎn)子被制動(dòng)時(shí),制動(dòng)阻力越小,發(fā)生器產(chǎn)生的交流電壓亦越低,如制動(dòng)阻力本身等于零時(shí),那交流電壓也顯然是零。
如果發(fā)生器的轉(zhuǎn)子僅被制動(dòng)較短時(shí)間,在被制動(dòng)的時(shí)間中,時(shí)鐘的電子電路可由給這些電路激勵(lì)的整流器所一般包括的電容器內(nèi)積蓄的電能施以電流,甚至在制動(dòng)的阻力值處于零時(shí)。
但如上所述,發(fā)生器的轉(zhuǎn)子可能相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間不間斷地被制動(dòng),因此實(shí)際上對(duì)制動(dòng)阻力選擇一個(gè)零值是不可能的,因?yàn)檎髌麟娐返碾娙萜饕幸粋€(gè)很大的電容量,這樣體積就會(huì)相當(dāng)大,而且昂貴。此外,因?yàn)椴荒茴A(yù)測(cè)發(fā)生器的轉(zhuǎn)子可能被制動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間是多少,所以不可能確定電容器應(yīng)有的電容量。
當(dāng)制動(dòng)電阻器與發(fā)生器的線圈并聯(lián)時(shí),這線圈產(chǎn)生的交流電壓下降,這首先是由于這連接而造成的轉(zhuǎn)速下降,其次是由于因制動(dòng)電阻器吸收電流而造成發(fā)生器線圈產(chǎn)生的電壓下降。
結(jié)果,為了使時(shí)鐘的電子電路的激勵(lì)電壓總是充足的,如上所述光是使制動(dòng)阻力的值不等于零是不夠的,還必須使這值相對(duì)地高些。
然而,制動(dòng)阻力越小,則應(yīng)于發(fā)生器的轉(zhuǎn)子上的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大;而當(dāng)制動(dòng)阻力是零時(shí),制動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大。
無論圓筒形彈簧供給的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩是什么,這種制動(dòng)轉(zhuǎn)矩顯然要給發(fā)生器的轉(zhuǎn)子施加一種低于預(yù)定速度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
為了使這驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩盡可能大某些因素會(huì)影響時(shí)鐘的轉(zhuǎn)動(dòng)情況,即,在不必重新卷緊圓筒形彈簧時(shí)鐘能運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間里,制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也必須很大,這意味著制動(dòng)阻力必須有一個(gè)低值,而且這種阻力最好應(yīng)有一個(gè)零值。
因此轉(zhuǎn)子的制動(dòng)阻力必須滿足兩個(gè)對(duì)立的條件。首先,它必須足夠大,在任何情況下,不處于零,使對(duì)電子電路施以電流的電壓在任何情況下是足夠的。其次,它必須足夠小,最好是零,使制動(dòng)轉(zhuǎn)矩是大的,并使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在制動(dòng)時(shí),甚至在由機(jī)械能源提供的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩在最大時(shí),低于預(yù)定的速度。
上述的第一個(gè)條件較容易滿足,理論上說增加發(fā)生器線圈的匝數(shù)是可能的,但多匝數(shù)的線圈使體積變大,就可能難以安裝在小的時(shí)計(jì)(如手表)內(nèi)有限的可利用的空間中,否則,想以足夠小的直徑的金屬絲來制作這線圈,以使其體積不太大,這是很難的,而且成本價(jià)格亦會(huì)增加。
須考慮到這種實(shí)際情況,以小直徑的金屬絲制作的多匝數(shù)線圈有一個(gè)大的內(nèi)阻,這種阻力一方面增加了制動(dòng)阻力,并減小了轉(zhuǎn)子的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,另一方面,在發(fā)生器提供的電流通過線圈時(shí),造成由發(fā)生器產(chǎn)生的交流電壓的下降。
從理論上說,亦可使用電壓乘法整流器電路來將發(fā)生器的線圈所產(chǎn)生的交流電壓加以整流,但這種電路涉及到許多電容器,這些電容器是體積大的元件,由二極管組成,這些二極管的閾電壓實(shí)質(zhì)上不低于須要給時(shí)鐘的電子電路供以電流的電壓。實(shí)際上,這意味著只能使用簡(jiǎn)單的整流器,或最多是使用倍壓整流器,來對(duì)發(fā)生器產(chǎn)生的電壓加以整流。
為了使上述第二個(gè)條件較容易得到滿足,當(dāng)然可以減小由圓筒形彈簧對(duì)發(fā)生器的轉(zhuǎn)子提供的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的最大值。但時(shí)鐘的運(yùn)轉(zhuǎn)性被減弱了,這當(dāng)然不是所期望的。
本發(fā)明的目的是提供一種與上述專利US-A-3937001中所述相同時(shí)鐘,但它無缺陷。即,一種時(shí)鐘,其里面的轉(zhuǎn)子的制動(dòng)阻力值可能很小,甚至可能是零,而不必提供許多匝數(shù)給發(fā)生器的線圈,且在任何情況下,都不會(huì)使給電子電路供以電流的電壓出現(xiàn)冒險(xiǎn)的情況,使電子電路的電壓不夠,而影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而且,這個(gè)很低,甚至可能處于零的制動(dòng)阻力值使以這種方式選擇驅(qū)動(dòng)發(fā)生器的轉(zhuǎn)子的圓筒形彈簧成為可能,這種方式是其最大的轉(zhuǎn)矩將是大的,從而使時(shí)鐘的運(yùn)轉(zhuǎn)性比上述已知的時(shí)鐘的運(yùn)轉(zhuǎn)性更強(qiáng)了,而所有其它方面則相同。
達(dá)到此目的的時(shí)鐘所具有一個(gè)電能發(fā)生器,它包括一轉(zhuǎn)子,和響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)以提供所述的電能的裝置;一機(jī)械能源,它機(jī)械地連接至所述的轉(zhuǎn)子,所述的轉(zhuǎn)子的所述的轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于預(yù)定的速度;輔助裝置,用以輔助所述的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到所述的預(yù)定速度,它由所述的電能量給以電流,它包括
為產(chǎn)生許多脈沖而連接于所述的發(fā)生器的測(cè)量裝置,所述的每一個(gè)脈沖是響應(yīng)于所述的轉(zhuǎn)子通過一特別斜位而被產(chǎn)生的;產(chǎn)生許多周期性基準(zhǔn)脈沖的基準(zhǔn)裝置,它有一個(gè)周期,在所述的轉(zhuǎn)子器按所述的預(yù)定速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),該周期與所述的測(cè)量脈沖的周期相同;提供表示兩個(gè)數(shù)目之間的差異比較信號(hào)的比較裝置,這兩個(gè)數(shù)目是一方面,第一個(gè)數(shù)目是產(chǎn)生于確定的初始時(shí)刻的所述的基準(zhǔn)脈沖的數(shù)目,另一方面,第二個(gè)數(shù)目是來自于所述初始時(shí)刻的所述的測(cè)量脈沖的數(shù)目,所述的比較信號(hào)是具有第一種狀態(tài)或第二種狀態(tài),分別取決于所述的第一個(gè)數(shù)目是小于或大于所述的第二個(gè)數(shù)目;響應(yīng)于施加到所述轉(zhuǎn)子的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的指令信號(hào)的制動(dòng)裝置,這種制動(dòng)轉(zhuǎn)矩給所述的轉(zhuǎn)子施以一種低于所述的預(yù)定速度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度;所述的輔助裝置還包括控制裝置,它在所述的比較信號(hào)處于所述的第一種狀態(tài)時(shí),響應(yīng)于所述的每一個(gè)測(cè)量脈中以設(shè)定持續(xù)時(shí)間指令脈沖的形式產(chǎn)生所述的指令信號(hào)。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)通過參照附圖的下列說明,將會(huì)變得清楚明了

圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘的一個(gè)實(shí)施例的概略圖。
在圖1中以概略方式顯示的實(shí)施例為非限制的實(shí)例。根據(jù)本發(fā)明的時(shí)鐘通常以1表示,它包括一個(gè)由圓筒形彈簧構(gòu)成的機(jī)械能源。這個(gè)圓筒形彈簧2僅以概略方式顯示,因而它可與在一般機(jī)械時(shí)鐘中使用的眾所周知的任何一種圓筒形彈簧相同。
圓筒形彈簧2連接于手動(dòng)或自動(dòng)卷繞裝置,這種卷繞裝置因?yàn)榭梢耘c一般機(jī)械時(shí)鐘亦使用的任何一種眾所周知的卷繞裝置相同,所以沒有顯示。
圓筒形彈簧2通過以鏈形虛線表示的齒輪組4機(jī)械地連接于電能發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a,發(fā)生器3還有一個(gè)線圈3b,將不予以詳細(xì)說明,因?yàn)樗赡芤圆煌椒ㄖ圃?,這點(diǎn)已為專家的所熟知。
簡(jiǎn)單提到的是在本實(shí)施例中,轉(zhuǎn)子3a有一塊雙極磁鐵,這雙極磁鐵以表示磁軸的箭頭符號(hào)來簡(jiǎn)單表示。
亦要提到的是線圈3b被磁連接于轉(zhuǎn)子3a的永久磁鐵,比如通過設(shè)顯示的定子,以致產(chǎn)生隨轉(zhuǎn)子3a的任何轉(zhuǎn)動(dòng),穿過終端B1和B2的交流電壓Ug,這種交流電壓Ug具有與轉(zhuǎn)子3a的轉(zhuǎn)動(dòng)周期相同的周期,即與轉(zhuǎn)子3a執(zhí)行一次回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間相同的周期。線圈3b的終端B1和B2當(dāng)然就是發(fā)生器3的輸出端。
時(shí)鐘1而且包括一整流器電路5,其輸入端5a和5b分別連接于發(fā)生器3的終端B1和B2,其輸出端5c和5d提供電壓Ua,它至少大致上是直流,對(duì)發(fā)送器3產(chǎn)生的交流電壓Ug起反應(yīng)。電壓Ug通過未顯示的導(dǎo)體,對(duì)后面說到的不同的電子電路供以電流。
整流器5將不予以詳敘,因?yàn)樗c任何一個(gè)整流器一樣,為專家們所熟知,這里簡(jiǎn)單提到的是在一般情況下,整流器5包括跨接于其輸出終端5c和5d的平流電容器,但沒顯示。
在本實(shí)施例中,整流器5的終端5a和5g互相連接,并連接于發(fā)生器3的終端B1。此外,這三個(gè)終端5a,5c和B1的電位被任意選為參考電位或接地,在說明書中以后提到的所有電壓都是相對(duì)于這參考電位而測(cè)定的電壓。
在任意的基礎(chǔ)上,當(dāng)轉(zhuǎn)子3a在等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),交流電壓Ug對(duì)這參考電位來說是對(duì)稱的。
而且,在本說明書的以下部分中,不同信號(hào)將被說明為處于邏輯狀態(tài)“0”或邏輯狀態(tài)“1”,這要根據(jù)測(cè)試點(diǎn)的電位在實(shí)質(zhì)上與參考電位相同,或與整流器5的終端5d的電位相同而分別決定。
時(shí)鐘1還包括在本實(shí)施中由一般指針6組成的顯示實(shí)際時(shí)間的裝置,但也可由其他眾所周知的元件組成,如圓盤,卷盤等。時(shí)鐘1也可包括一個(gè)或多個(gè)輔助顯示部分,如日歷,月歷或其他部件。這輔助部件沒顯示出來。
指針6和可能出現(xiàn)的輔助部件通過齒輪組機(jī)械地連接于圓筒形彈簧2和發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a,在該齒輪組中,至少一部分會(huì)與齒輪組4的一部分相同。在圖1中,連接于指針6的齒輪組沒有被分別標(biāo)號(hào),亦以鏈形虛線表示。
時(shí)鐘1亦包括一個(gè)校調(diào)指針6的機(jī)械裝置,是否能校調(diào)輔助部件,則沒予以說明,因?yàn)樗赡芘c專家們所熟知的任何一種同類的各種機(jī)械裝置相同。
當(dāng)然指針6的轉(zhuǎn)動(dòng)速度必須有一個(gè)調(diào)節(jié)好的,不變的平均值,且由輔助電路7控制。該輔助電路7能使轉(zhuǎn)子3a的轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到預(yù)定的速度,這種預(yù)定的速度在下面稱為Vc。
確定轉(zhuǎn)子3a的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和以下會(huì)予以說明的輔助電路7的元件與齒輪組4被裝置好,以使轉(zhuǎn)子3a按預(yù)定速度Vc轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),指針6按正常速度轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施例中,假設(shè)已調(diào)好的預(yù)定速度Vc為每秒轉(zhuǎn)四圈。
而且,有一理由在本說明書下面會(huì)變得清楚明白的是被選定的圓筒形彈簧2、由其驅(qū)動(dòng)的不同元件和發(fā)生器3的那些部件所具有的特點(diǎn),使得如果線圈3b不短路,只要圓筒形彈簧2幾乎不是完全松掉,轉(zhuǎn)子3a的平均轉(zhuǎn)動(dòng)速度將大于預(yù)定速度Vc。在下述的情況中,如果線圈3b短路,甚至當(dāng)圓筒形彈簧完全卷緊和它提供的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩處于最大值時(shí),被選定的這些特點(diǎn)也將使這平均轉(zhuǎn)動(dòng)速度低于預(yù)定速度Vc。
上述輔助電路7包括一個(gè)比較器8,其正向輸入端連接于發(fā)生器3的終端B2,其反向輸入端連接于參考電位,致使其輸出端產(chǎn)生的信號(hào),以下稱為信號(hào)SM,交替處于狀態(tài)“0”和狀態(tài)“1”之中,這要根據(jù)發(fā)送器3提供的電壓Ug是正或是負(fù)來定。
信號(hào)SM的周期顯然與是電壓Ug的周期相同,特別是當(dāng)發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a按其預(yù)定速度Vc轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(這種速度在本實(shí)施例中是每秒鐘四圈),信號(hào)SM的周期是250毫秒。
此外,在發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a通過一個(gè)特別斜位時(shí),信號(hào)SM從其狀態(tài)“0”變至狀態(tài)“1”,在這特別斜位,電壓Ug在上升時(shí)經(jīng)過其零值。
因此信號(hào)SM既是測(cè)量轉(zhuǎn)子3a轉(zhuǎn)動(dòng)速度的信號(hào),又是檢測(cè)轉(zhuǎn)子3a通過上述特別斜位的信號(hào)。
輔助電路7還包括一種基準(zhǔn)信號(hào)源SR,在本實(shí)施例中,它由振蕩器9(可以是石英振蕩器)和分頻電路10組成。該分頻電路有一隨著振蕩器9產(chǎn)生的信號(hào)而供給信號(hào)SR的輸出端Q1。
振蕩器9和分頻電路10將不予以詳述,因?yàn)樗鼈兛梢杂貌煌椒ㄖ圃?,這些方法為懂這門技術(shù)的人所熟知。將會(huì)簡(jiǎn)單提到的是振蕩器9和分頻電路10是這樣配置的,使得信號(hào)SR的周期在發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a按其預(yù)定速度Vc轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與信號(hào)SM的周期相同,即,在實(shí)施例中,為250毫秒。
還是以舉例說明,通過將與大部分電子時(shí)鐘所采用的相同并發(fā)生32768HZ頻率信號(hào)的振蕩器作為振蕩器9,并通過使分頻電路10以常稱為觸發(fā)器的一系列十三個(gè)雙穩(wěn)定諧振蕩器的為人所熟知形式,也可以獲得這種效果。
亦將會(huì)提到的是分頻電路10包括以Q2來表示的第二輸出端,它發(fā)出很短的周期的信號(hào)SC,例如它的周期比信號(hào)RS的周期短大約100倍,它的作用在以下會(huì)解釋清楚。在本實(shí)施例中,信號(hào)SC可由分頻電路10的第六個(gè)觸發(fā)器的輸出端供給,這樣就有一個(gè)約1.95毫秒的周期。
輔助電路7還包括一個(gè)雙向計(jì)數(shù)器,或上下計(jì)數(shù)器,標(biāo)號(hào)為11。計(jì)數(shù)器11的計(jì)數(shù)輸入端C連接于分頻電路10的輸出端Q1,從而接收信號(hào)SR,其下計(jì)數(shù)輸入端D連接于比較器8的輸出端,從而接收信號(hào)SM。
雙向計(jì)數(shù)器11將不予以詳敘,因?yàn)樗强捎枚喾N為人所熟知的方法制作的。將會(huì)簡(jiǎn)單提到的是,它對(duì)收到的脈沖的上升邊沿起反應(yīng),即將信號(hào)SR和SM的狀態(tài)從邏輯狀態(tài)“0”變到邏輯狀態(tài)“1”。換句話說,計(jì)數(shù)器11的存數(shù),即由構(gòu)成計(jì)數(shù)器的各個(gè)觸發(fā)器的正向輸出端的邏輯狀態(tài)“0”或“1”形式的以二進(jìn)位制表示以數(shù)目,是在信號(hào)SR脈沖每一次上升邊沿按一個(gè)單位而增加,同時(shí)在信號(hào)SM脈沖每一次上升邊沿按一個(gè)單位而減小。計(jì)數(shù)器11還包括消除在輸入端C和D收到脈沖時(shí)由于重疊而引起的模糊情況的裝置,此裝置是眾所周知的。
而且,計(jì)數(shù)器11還有一個(gè)重置輸入端R,這樣配置,使得只要輸入端R處于邏輯狀態(tài)“1”時(shí),其存數(shù)保持在零值。
還應(yīng)記住的是如果計(jì)數(shù)器11由n個(gè)觸發(fā)器組成,其存數(shù)可假定為大于或等于零并小于或等于2n-1的任何值。
此外,計(jì)數(shù)器11是循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)的,即尤其是,其存數(shù)等于零時(shí),響應(yīng)于加到其下計(jì)數(shù)輸入端D的脈沖,這存數(shù)假設(shè)為2n-1的值。
以任意的方式和以下澄清的理由,大于或等于零和小于或等于2(n-1)的計(jì)數(shù)器11的存數(shù)值將稱為正值,大于2(n-1)和小于或等于2n-1的計(jì)數(shù)器11的存數(shù)值將稱為負(fù)值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道,在上述的基礎(chǔ)上,由最后一個(gè)觸發(fā)器的正向輸出端以一般方式形成的計(jì)數(shù)器11的輸出端Q,在計(jì)數(shù)器11的存數(shù)是正時(shí),會(huì)處于邏輯狀態(tài)“0”,在該存數(shù)是負(fù)時(shí),就會(huì)處于邏輯狀態(tài)“1”。
雙向計(jì)數(shù)器11的輸出端Q連接于“與”門12的第一個(gè)輸入端,該“與”門的第二個(gè)輸入端連接到比較器8的輸出端。
該“與”門12的輸出端連接到一個(gè)R-S型觸發(fā)器13的輸入端S,其輸入端R則連接到“或”門14的輸出端。
如上所述,雙向計(jì)數(shù)器11,觸發(fā)器13對(duì)在其輸入端S和R收到的脈沖的上升邊沿起反應(yīng)。換句話說,觸發(fā)器13的正向輸出端Q和反向輸出端Q響應(yīng)于施加到輸入端S的信號(hào)的每一上升邊沿,而分別假設(shè)一邏輯狀態(tài)“1”和一邏輯狀態(tài)“0”;并響應(yīng)于施加到輸入端R的信號(hào)的每一上升邊沿而分別假設(shè)一邏輯狀態(tài)“0”和一邏輯狀態(tài)“1”。
“或”門14的第一個(gè)輸入端連接于一個(gè)簡(jiǎn)單的非雙向計(jì)數(shù)器15的輸出端。
在本實(shí)施例中,計(jì)數(shù)器15是由以一般方法串聯(lián)的五個(gè)觸發(fā)器組成,使得其第五個(gè)觸發(fā)器的正向輸出端Q在其存數(shù)從數(shù)值十五變至數(shù)值十六時(shí),從狀態(tài)“0”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“1”。
計(jì)數(shù)器15的計(jì)數(shù)輸入端C連接于分頻電路10的輸出端Q2,從而收到信號(hào)SC,其重置輸入端R連接于觸發(fā)器13的反向輸出端Q。
此外,如同雙向計(jì)數(shù)器11,計(jì)數(shù)器15對(duì)施加于其計(jì)數(shù)輸入端C的信號(hào)的上升邊沿起反應(yīng),只要是其輸入端R處于邏輯狀態(tài)“1”時(shí),其存數(shù)保持在零值。
輔助電路7還包括用以電制動(dòng)發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a的裝置,在本實(shí)施例中,由一個(gè)n-型MOS品體管16構(gòu)成,其源極和漏極分別連接于發(fā)生器3的終端B1和B2,而其控制極連接于觸發(fā)器13的正向輸出端Q。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員都會(huì)知道,晶體管16是斷路或是導(dǎo)通,這要視其控制極是處于狀態(tài)“0”或“1”而定,因?yàn)樗莕-型的,它以源極處于參考電位。
輔助電路7還包括一個(gè)預(yù)置電路17,它有兩個(gè)輸入端分別連接于整流器5的終端5c和5d,它有一個(gè)輸出端,一方面連接于分頻電路10和雙向計(jì)數(shù)器11的重置輸入端R,另一方面,連接于“或”門14的第二個(gè)輸入端。
預(yù)置電路17將不予以詳細(xì)說明,因而它可用眾所周知的不同方法制成。將簡(jiǎn)單提到的是它如此配置,使得其輸出端在電壓Ua上升到設(shè)定閾值(它相等或稍大于輔助電路7的其他各組件開始正常運(yùn)作時(shí)的值)的時(shí)刻,產(chǎn)生一個(gè)短的預(yù)置脈沖。這個(gè)時(shí)刻以下稱為預(yù)置時(shí)刻t0。
當(dāng)圓筒形彈簧2完全松掉,發(fā)送器3的回轉(zhuǎn)子3a不轉(zhuǎn)時(shí),電壓Ug和Ua顯然是“0”,而時(shí)鐘1不運(yùn)轉(zhuǎn),如果圓筒形彈簧2被重卷,轉(zhuǎn)子3a就會(huì)開始運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)電壓Ug和Ua就會(huì)開始增加。
在上述時(shí)刻t0時(shí),預(yù)置電路17產(chǎn)生時(shí)脈沖使得分頻電路10和雙向計(jì)數(shù)器11被重置,從而使分頻電路10的輸出端Q1和Q2與雙向計(jì)數(shù)器11的輸出端Q被置于邏輯狀態(tài)“0”。
同樣的預(yù)置脈沖通過門電路14施加于觸發(fā)器13的輸入端R,從而使觸發(fā)器13的輸出端Q和Q分別處于邏輯狀態(tài)“0”和邏輯狀態(tài)“1”。
觸發(fā)器13輸出端Q的邏輯狀態(tài)“0”造成晶體管16斷路,因而發(fā)生器3的線圈3b不短路,且轉(zhuǎn)子3a的轉(zhuǎn)動(dòng)速度可以達(dá)到或超出預(yù)定速度Vc。同樣地,觸發(fā)器13的輸出端Q的邏輯狀態(tài)“1”使計(jì)數(shù)器15的存數(shù)維持于零。
關(guān)于在時(shí)刻瞬t0后的時(shí)鐘1的運(yùn)轉(zhuǎn),以下只予以概略地說明,因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)借助已提供的說明,很容易地綜合所有的詳細(xì)情況。
在這有關(guān)時(shí)鐘1運(yùn)轉(zhuǎn)的本說明書中,當(dāng)基準(zhǔn)信號(hào)SR從其狀態(tài)“0”轉(zhuǎn)到狀態(tài)“1”,且當(dāng)計(jì)數(shù)器11的存數(shù)因此增加一個(gè)單位時(shí),每一時(shí)刻將稱為基準(zhǔn)時(shí)刻tr;而當(dāng)測(cè)量信號(hào)SM亦從其狀態(tài)“0”轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“1”,且計(jì)數(shù)器11的存數(shù)因此減少一個(gè)單位時(shí),每一時(shí)刻將稱為測(cè)量時(shí)刻tm。
而且,從時(shí)刻t0開始于每一基準(zhǔn)時(shí)刻tr,轉(zhuǎn)子3a具有相等于所定速度Vc的平均速度而應(yīng)占領(lǐng)的斜位將稱為理論斜位。
雙向計(jì)數(shù)器11的存數(shù)總是表示在上述時(shí)刻t0起,由分頻電路10產(chǎn)生的信號(hào)SR的脈沖數(shù)和由比較器8產(chǎn)生的信號(hào)SM的脈沖數(shù)(它是從同樣的瞬間t0起,發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a運(yùn)作以全部轉(zhuǎn)數(shù))之間的差,這是很清楚的。
計(jì)數(shù)器11的存數(shù)因此也總是表示轉(zhuǎn)子3a的相對(duì)于理論斜位的滯后或超前,這種滯后或超前可能相當(dāng)于幾圈。
恰在上述的時(shí)刻tm后,當(dāng)計(jì)數(shù)器11的存數(shù)是正的時(shí),它意味著相對(duì)于理論斜位,轉(zhuǎn)子3a正在滯后。
在這種情況,雙向計(jì)數(shù)器11的輸出端Q處于邏輯狀態(tài)“0”,從而“與”門12的輸出端保持在狀態(tài)“0”,觸發(fā)器13保留在其輸出端Q處于狀態(tài)“0”的狀態(tài)之中。晶體管16保持?jǐn)嗦罚蚨l(fā)生器3的線圈3b不短路,轉(zhuǎn)子3a的轉(zhuǎn)動(dòng)速度將維持于預(yù)定速度Vc,或如果圓筒形彈簧2仍然充足卷繞的話,可能會(huì)出現(xiàn)超過預(yù)定速度Vc的情況。
亦如同雙向計(jì)數(shù)器11的存數(shù)一樣,相對(duì)于理論斜位,轉(zhuǎn)子3a的滯后情況會(huì)減少至零。
恰在一個(gè)時(shí)刻tm之后,當(dāng)雙向計(jì)數(shù)器11的存數(shù)是負(fù)時(shí),這意味著相對(duì)于它的理論斜位,轉(zhuǎn)子3a在超前。
在這種情況下,計(jì)數(shù)器11的輸出端Q處于邏輯狀態(tài)“1”。因而信號(hào)SM亦處于狀態(tài)“1”,觸發(fā)器13處于其輸出端Q和Q分別處于邏輯狀態(tài)“1”和邏輯狀態(tài)“0”的狀態(tài)。
結(jié)果,晶體管16變?yōu)閷?dǎo)通,使發(fā)生器3的線圈3b短路,轉(zhuǎn)子3a因此被制動(dòng),其轉(zhuǎn)速降至預(yù)定速度Vc以下。
結(jié)果亦因?yàn)橛?jì)數(shù)器15的重置輸入端R現(xiàn)處于狀態(tài)“0”,計(jì)數(shù)器15的存數(shù)在信號(hào)SC每一脈沖增加一個(gè)單位。在本實(shí)施例中,當(dāng)這個(gè)存數(shù)從值十五變至值十六,即,觸發(fā)器13改變了其狀態(tài)約31.25毫秒后計(jì)數(shù)器15的輸出端Q變至邏輯狀態(tài)“1”。
觸發(fā)器13然后回到其輸出端Q和Q分別處于邏輯狀態(tài)“0”和邏輯狀態(tài)“1”的狀態(tài)。
晶體管16因此再次斷路,以致轉(zhuǎn)子3a不再受制動(dòng),其轉(zhuǎn)速會(huì)再增加。
將會(huì)知道的是包括門電路12和14,觸發(fā)器13和計(jì)數(shù)器15的電路構(gòu)成一個(gè)將轉(zhuǎn)子3a的制動(dòng)持續(xù)時(shí)間限制于設(shè)定的部分的電路,在本實(shí)施例中,為發(fā)生器3供給的電壓Ug的周期的1/8。
如果恰在接著的時(shí)刻tm后,雙向計(jì)數(shù)器11的輸出端Q仍處于邏輯狀態(tài)“1”,則剛述過的過程就重復(fù),直至自時(shí)刻t0起的轉(zhuǎn)子3a的平均速度在轉(zhuǎn)子3a被制動(dòng)時(shí),當(dāng)然會(huì)減速,變?yōu)榈陀诨蛳嗟扔陬A(yù)定速度Vc。
達(dá)到這種情況時(shí),雙向計(jì)數(shù)器11的輸出端Q取邏輯狀態(tài)“0”,轉(zhuǎn)子3a不再被制動(dòng)。
將會(huì)知道的是當(dāng)轉(zhuǎn)子3a的平均速度被測(cè)量較長(zhǎng)時(shí)間時(shí),是相等于預(yù)定速度Vc的。如果指針6在時(shí)刻t0被定時(shí)時(shí),總是顯示準(zhǔn)確的時(shí)間,其準(zhǔn)確度與基準(zhǔn)信號(hào)SR頻率的準(zhǔn)確度相同。
亦將會(huì)知道的是轉(zhuǎn)子3a在相對(duì)于其理論斜位超前時(shí),僅僅通過在有限的持續(xù)時(shí)間制動(dòng)轉(zhuǎn)子3a,這持續(xù)時(shí)間明顯少于轉(zhuǎn)子3a平均所取的進(jìn)行一整圈運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間,來獲得這種效果。在本實(shí)施例中,由信號(hào)Sc頻率和配制計(jì)數(shù)器15的觸發(fā)器數(shù)目來確定的制動(dòng)持續(xù)時(shí)間,大約比轉(zhuǎn)子3a的平均轉(zhuǎn)動(dòng)周期短八倍。
在轉(zhuǎn)子的每一制動(dòng)周期,發(fā)生器3產(chǎn)生的電壓Ug顯然是“0”,因而晶體管16是導(dǎo)通的,并使線圈3b短路。
但每一制動(dòng)周期開始于電壓Ug變?yōu)榱愕臅r(shí)刻,且其持續(xù)時(shí)間僅僅相當(dāng)于剛解釋過的這電壓周期的一小部分。在這些制動(dòng)周期中,如果線圈3b不短路,電壓Ug僅僅會(huì)有一個(gè)較小的值,發(fā)生器3只能提供小的甚至可能是零的能量給整流器5。但在這些制動(dòng)周期之外,電壓Ug有一個(gè)正常值,使得發(fā)生器3提供的電能幾乎不能由于轉(zhuǎn)子3a的制動(dòng)作用而完全消減。
結(jié)果,即使當(dāng)轉(zhuǎn)子3a對(duì)于其理論斜位超前運(yùn)轉(zhuǎn)及被制動(dòng)時(shí),如上所述,不管超前轉(zhuǎn)到怎樣程度發(fā)送器3將繼續(xù)給輔助電路7提供轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的電能。
整流器5的一個(gè)或多平流電容器可具有較低的電容,因?yàn)樗鼈儾槐亻L(zhǎng)時(shí)間地對(duì)輔助電路7供以電流,這情況與上述專利US-A-3937001中所述的為人所知的時(shí)鐘情況相同。
而且,基于同樣理由,相當(dāng)可能,確實(shí)可取的是按上述方法制作轉(zhuǎn)子3a的制動(dòng)裝置,也就是,在制動(dòng)裝置中,不包括任何與在專利US-A-3937001中所述的時(shí)鐘制動(dòng)裝置中必須提供的電阻器相同的電阻器。
關(guān)于這后者的時(shí)鐘,不使用這電阻器使轉(zhuǎn)子3a的制動(dòng)作用具有更有效的優(yōu)點(diǎn),從而增加了圓筒形彈簧2可接受的最大的電機(jī)轉(zhuǎn)矩,并從而增加了時(shí)鐘1的運(yùn)轉(zhuǎn)性。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員便會(huì)知道可對(duì)剛提到過的時(shí)鐘作許多的改進(jìn),而后者卻不必跳出本發(fā)明的框架之外。
比如根據(jù)本發(fā)明,時(shí)鐘的發(fā)生器的轉(zhuǎn)子可不包括上述發(fā)生器3的轉(zhuǎn)子3a的雙極磁鐵,卻包括一個(gè)多極的永久磁鐵或在一圓盤邊緣配置的多個(gè)多極永久磁鐵。在這種情況下,這發(fā)生器的線圈所產(chǎn)生的交流電壓有一個(gè)周期,它與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)周期和多極磁鐵的雙極數(shù)目或雙極磁鐵數(shù)目之間的比相同。
如此產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)亦有可能,即在圖1例子中的信號(hào)Sm不僅在時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的交流電壓上升通過其零值時(shí),而且在該交流電壓下降通過該零值時(shí)的有限持續(xù)時(shí)間中,以這種方法,轉(zhuǎn)變至狀態(tài)“1”。
在這種情況下,這測(cè)量信號(hào)的周期等于發(fā)生器產(chǎn)生的交流電壓的一半,且當(dāng)這發(fā)送器的轉(zhuǎn)子相對(duì)于其理論斜位超前運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),它在這交流電壓的每一周期內(nèi)被制動(dòng)兩次。因此,有必要減少這轉(zhuǎn)子的制動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間,以防止發(fā)生器供應(yīng)的電能不足以正常地給時(shí)鐘的電子電路施以電流。
在剛提供的所有情況中,一定要以這種方法設(shè)計(jì)在圖1例子中由振蕩器9和分頻電路10形成的基準(zhǔn)信號(hào)源,以致這基準(zhǔn)信號(hào)的周期在發(fā)生器的轉(zhuǎn)子按預(yù)定速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),與測(cè)量信號(hào)的周期相同。
此外還可以用這種方式改進(jìn)確定在圖1中包括計(jì)數(shù)器15的發(fā)生器的轉(zhuǎn)子制動(dòng)周期的持續(xù)時(shí)間的裝置,使得這周期直接取決于這轉(zhuǎn)子相對(duì)于理論斜位超前轉(zhuǎn)動(dòng)的程度。比如由于劇烈震動(dòng),轉(zhuǎn)子受到大的斜位加速后使轉(zhuǎn)子相對(duì)于這理論斜位超向前轉(zhuǎn)了幾圈,而所述改進(jìn),可減少轉(zhuǎn)子回復(fù)到其理論斜位所需的時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種時(shí)鐘,具有一個(gè)電能發(fā)生器(3),它包括一轉(zhuǎn)子(3a),和響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子(3a)的轉(zhuǎn)動(dòng)以提供所述的電能的裝置(3b);一機(jī)械能源(2),它機(jī)械地連接至所述的轉(zhuǎn)子(3a),所述的轉(zhuǎn)子(3a)的所述的轉(zhuǎn)動(dòng)速度大于預(yù)定的速度;輔助裝置(7),用以輔助所述的轉(zhuǎn)子(3a)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到所述的預(yù)定速度,它由所述的電能量給以電流,它包括為產(chǎn)生許多脈沖而連接于所述的發(fā)生器(3)的測(cè)量裝置(8),所述的每一個(gè)脈沖是響應(yīng)于所述的轉(zhuǎn)子(3a)通過一特別斜位而被產(chǎn)生的;產(chǎn)生許多周期性基準(zhǔn)脈沖的基準(zhǔn)裝置(9,10),它有一個(gè)周期,在所述的轉(zhuǎn)子器(3a)按所述的預(yù)定速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),該周期與所述的測(cè)量脈沖的周期相同;提供表示兩個(gè)數(shù)目之間的差異比較信號(hào)的比較裝置(11),這兩個(gè)數(shù)目是一方面,第一個(gè)數(shù)目是產(chǎn)生于確定的初始時(shí)刻的所述的基準(zhǔn)脈沖的數(shù)目,另一方面,第二個(gè)數(shù)目是來自于所述初始時(shí)刻的所述的測(cè)量脈沖的數(shù)目,所述的比較信號(hào)是具有第一種狀態(tài)或第二種狀態(tài),分別取決于所述的第一個(gè)數(shù)目是小于或大于所述的第二個(gè)數(shù)目;響應(yīng)于施加到所述轉(zhuǎn)子(3a)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的指令信號(hào)的制動(dòng)裝置(16),這種制動(dòng)轉(zhuǎn)矩給所述的轉(zhuǎn)子(3a)施以一種低于所述的預(yù)定速度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度;其特征在于所述的輔助裝置(7)還包括控制裝置(12,13,15),它在所述的比較信號(hào)處于所述的第一種狀態(tài)時(shí),響應(yīng)于所述的每一個(gè)測(cè)量脈沖以設(shè)定持續(xù)時(shí)間指令脈沖的形式產(chǎn)生所述的指令信號(hào)。
全文摘要
時(shí)鐘(1)的指針(6)連接于圓筒彈簧(2),它驅(qū)動(dòng)發(fā)生器(3)的轉(zhuǎn)子(3a),使其速度大于預(yù)定速度(Vc)。由發(fā)生器(3)提供的電能給輔助電路(7)供以電流,它包括一只使發(fā)生器(3)的線圈(3b)短路的晶體管(16),這樣,在比較器(11)顯示這轉(zhuǎn)子(3a)相對(duì)于其理論斜位超前轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),制動(dòng)轉(zhuǎn)子(3a)使它的速度低于預(yù)定速度(Vc)。限制電路(12至15)將轉(zhuǎn)子(3a)制動(dòng)作用的持續(xù)時(shí)間限制到發(fā)生器(3)提供的交流電壓(Ug)的周期的一小部分。
文檔編號(hào)G04C11/00GK1122920SQ9510483
公開日1996年5月22日 申請(qǐng)日期1995年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月25日
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