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Dokumentenidentifikation DE69712034T2 21.11.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0875807
Titel Elektronisches Uhrwerk gespeist von einem Generator, der durch eine mechanische Energiequelle angetrieben wird
Anmelder Asulab S.A., Marin, CH
Erfinder Farine, Pierre-Andre, 2003 Neuchâtel, CH;
Born, Jean-Jacques, 1110 Morges, CH;
Chabloz, Francis, 2000 Neuchâtel, CH
Vertreter Sparing . Röhl . Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69712034
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 27.06.1997
EP-Aktenzeichen 971105382
EP-Offenlegungsdatum 04.11.1998
EP date of grant 17.04.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.11.2002
IPC-Hauptklasse G04C 10/00
IPC-Nebenklasse G04C 11/00   

Beschreibung[de]

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Zeitmessgerät, das umfasst:

- einen elektromechanischen Wandler, der einen Rotor mit wenigstens einem Permanentmagneten und wenigstens eine Spule, die mit dem Magneten magnetisch gekoppelt ist, umfasst, um als Antwort auf eine Drehung des Rotors eine erste elektrische Energie zu erzeugen;

- eine mechanische Energiequelle, die mit dem Rotor mechanisch gekoppelt ist, um auf diesen Rotor ein erstes Antriebsdrehmoment auszuüben, das die Drehung des Rotors in einer bestimmten Richtung und mit einer Drehgeschwindigkeit, die höher als eine bestimmte Soll-Geschwindigkeit ist, hervorruft, wobei der Rotor eine Ist-Winkelposition besitzt, die sich während der Drehung ständig ändert;

- Mittel zum Anzeigen einer Zeitinformation, die mit dem Rotor und mit der mechanischen Energiequelle mechanisch gekoppelt sind; und

- Regelungsmittel, die Mittel zum Erzeugen eines Vergleichssignals, das einen Wert besitzt, der einen Abstand zwischen der Ist-Winkelposition des Rotors und einer Soll-Winkelposition, die sich mit der Soll-Geschwindigkeit regelmässig ändert, darstellt, und Bremsmittel, die auf das Vergleichssignal ansprechen, um auf den Rotor ein Bremsmoment auszuüben, das dem Rotor eine Drehgeschwindigkeit auferlegt, die kleiner als die Soll-Geschwindigkeit ist, wenn der Abstand eine Voreilung der Ist- Winkelposition des Rotors in bezug auf die Soll-Winkelposition ist, umfassen.

Solche Zeitmessgeräte werden insbesondere in den Patentanmeldungen EP 0 239 820 und EP 0 679 968 beschrieben. In diesen bekannten Zeitmessgeräten wird der Wandler einfach als Generator verwendet, um die für die Versorgung der Regelungsschaltung nötige elektrische Energie als Antwort auf die mechanische Energie zu liefern, die durch die Quelle dieser letzteren geliefert wird.

Die Merkmale der verschiedenen Bestandteile dieser Zeitmessgeräte werden derart gewählt, dass die Ist-Drehgeschwindigkeit des Rotors des Generators normalerweise dazu tendiert, grösser als eine Soll-Geschwindigkeit zu sein, welche diejenige ist, bei der das Laufen des Zeitmessgeräts korrekt ist, und die Regelungsschaltung ist dazu bestimmt, diese Ist-Drehgeschwindigkeit dieser Soll- Geschwindigkeit zu unterwerfen.

Man erkennt leicht, dass diese Unterwerfung der Ist-Drehgeschwindigkeit des Rotors gegenüber seiner Soll-Geschwindigkeit gleich wie eine Unterwerfung der Ist- Winkelposition dieses Rotors gegenüber einer Soll-Winkelposition ist, welche diejenige ist, die dieser Rotor einnehmen würde, wenn er ab dem Ingangsetzen des Zeitmessgeräts ständig mit seiner Soll-Geschwindigkeit gedreht hätte, und welche sich also ständig mit der Soll-Drehgeschwindigkeit des Rotors ändert.

Im Zeitmessgerät von dieser Art, das in der bereits erwähnten Patentanmeldung EP 0 239 820 beschrieben wird, wird diese Unterwerfung dadurch ausgeführt, indem der Rotor während einer Zeitspanne, deren Dauer von der Voreilung oder der Nacheilung dieses Rotors in bezug auf seine Soll-Winkelposition abhängt, periodisch gebremst wird.

Im Zeitmessgerät von dieser Art, das in der bereits erwähnten Anmeldung EP 0 679 968 beschrieben wird, wird diese Unterwerfung dadurch ausgeführt, indem der Rotor während einer Zeitspanne von feststehender Dauer jedesmal dann gebremst wird, wenn dieser Rotor in bezug auf seine Soll-Winkelposition voreilt.

Es ist leicht verständlich, dass, auf welche Weise auch immer die Drehgeschwindigkeit des Rotors der Soll-Geschwindigkeit unterworfen ist, die Ist- Winkelposition dieses Rotors in bezug auf seine Soll-Winkelposition fast immer vor- oder nacheilt. Diese Voreilung oder diese Nacheilung können grösser als 360º sein, oder sogar mehrmals 360º erreichen, beispielsweise infolge eines winkelmässigen Stosses, welchem das Zeitmessgerät ausgesetzt wird.

Um die nachfolgende Beschreibung zu vereinfachen, wird diese letztere in einem Fall gemacht, in dem die mechanische Energiequelle des Zeitmessgeräts eine herkömmliche Zugfeder ist, wie diejenige, die häufig in mechanischen Armbanduhren verwendet wird. Der Fachmann erkennt jedoch ohne Schwierigkeit, dass die weiter unten beschriebene Erfindung verwendbar ist, wie auch immer diese mechanische Energiequelle beschaffen ist.

Ein Beispiel der gut bekannten Variation des mechanischen Drehmoments C, das durch eine Zugfeder in Abhängigkeit von ihrem Entspannungswinkel A geliefert wird, ist auf Fig. 1 durch die Kurve B dargestellt.

Damit eine solche Zugfeder in einem Zeitmessgerät verwendet werden kann, das von der gleichen Art ist wie diejenigen, die weiter oben beschrieben worden sind, muss natürlich das Antriebsdrehmoment C, das sie liefert, wenigstens während einem Teil ihres Entspannens grösser als ein Grenzdrehmoment CL sein, das das Drehmoment ist, bei dem der Rotor des durch diese Feder angetriebenen Generators gerade mit seiner Soll-Geschwindigkeit dreht, wenn er nicht durch den Schaltkreis zur Regelung seiner Drehgeschwindigkeit gebremst wird.

Der Wert dieses Grenzdrehmoments CL hängt natürlich von den mechanischen Merkmaien der verschiedenen durch die Zugfeder angetriebenen Elemente sowie von den elektrischen Merkmalen des Generators und des durch diesen letzteren versorgten Schaltkreises ab. Ein Beispiel eines solchen Grenzdrehmoments CL ist auf Fig. 1 durch eine gestrichelte Gerade D dargestellt worden. Diese Gerade D schneidet die Kurve B in einem Punkt P, wo dem der Entspannungswinkel der Zugfeder einen Wert AL aufweist.

Es ist gut bekannt, dass die mechanische Energie E, die in der Zugfeder, deren Antriebsdrehmoment durch die Kurve B der Fig. 1 dargestellt ist, zur Verfügung steht gleich der Fläche ist, die durch diese Kurve B und durch die Achsen C und A dieser Fig. 1 begrenzt ist, wenn diese Feder völlig gespannt ist.

Man kann erwägen, dass ein Teil E1 dieser Energie E während dem Entspannen der Zugfeder verwendet wird, um den Rotor des Generators mit seiner Soll-Geschwindigkeit zu drehen, und nach der Umwandlung in elektrische Energie durch diesen Generator, um den Schaltkreis zur Regelung der Drehgeschwindigkeit dieses Rotors zu versorgen.

Dieser Teil E1 der mechanischen Energie E ist gleich der Fläche, die durch die Achsen A und C, durch die Gerade D und durch die senkrechte Abszissengerade AL begrenzt ist.

Ein anderer Teil der mechanischen Energie E, der mit E2 bezeichnet ist, wird verwendet, um den Rotor des Generators zu beschleunigen, und nach ihrer Umwandlung in elektrische Energie, um diesen Rotor wenn nötig zu bremsen. Diese mechanische Energie E2 ist gleich der Fläche, die durch die Achse C, die Gerade D und die Kurve B begrenzt ist.

Man erkennt, dass die Autonomie der weiter oben knapp beschriebenen bekannten Zeitmessgeräte, d. h. die Zeitspanne, während der sie korrekt funktionieren, nachdem ihre Zugfeder zum fetzten Mal vollständig gespannt worden ist, auf die Zeit begrenzt ist, die vergeht, bis das durch diese Feder gelieferte Antriebsdrehmoment den Wert des Grenzdrehmoments CL erreicht.

Diese Autonomie kann natürlich vergrössert werden, indem eine Zugfeder verwendet wird, die ein höheres Drehmoment liefert und/oder einen grösseren Gesamtentspannungswinkel besitzt. Aber das durch eine solche Zugfeder eingenommene Volumen nimmt ebenfalls zu, was ihre Verwendung in einem Zeitmessgerät mit geringem Volumen, wie in einer Armbanduhr, schwierig oder sogar unmöglich machen kann.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Zeitmessgerät von der gleichen Art wie diejenigen, die weiter oben beschrieben worden sind, vorzuschlagen, dessen Autonomie jedoch klar grösser als diejenige dieser letzteren ist, wobei alle anderen Dinge gleich sind.

Dieses Ziel wird durch das beanspruchte Zeitmessgerät erreicht, das umfasst:

- einen elektromechanischen Wandler, der einen Rotor mit wenigstens einem Permanentmagneten und wenigstens eine Spule, die mit dem Magneten magnetisch gekoppelt ist, umfasst, um als Antwort auf eine Drehung des Rotors eine erste elektrische Energie zu erzeugen;

- eine mechanische Energiequelle, die mit dem Rotor mechanisch gekoppelt ist, um auf den Rotor ein erstes Antriebsdrehmoment auszuüben, das die Drehung des Rotors in einer bestimmten Richtung und mit einer Drehgeschwindigkeit, die höher als eine bestimmte Soll-Geschwindigkeit ist, hervorruft, wobei der Rotor eine Ist-Winkelposition besitzt, die sich während der Drehung ständig ändert;

- Mittel zum Anzeigen einer Zeitinformation, die mit dem Rotor und mit der mechanischen Energiequelle mechanisch gekoppelt sind; und

- Regelungsmittel, die Mittel zum Erzeugen eines Vergleichssignals, das einen Wert besitzt, der einen Abstand zwischen der Ist-Winkelposition des Rotors und einer Soll-Winkelposition, die sich mit der Soll-Geschwindigkeit regelmässig ändert, darstellt, und Bremsmittel, die auf das Vergleichssignal ansprechen, um auf den Rotor ein Bremsmoment auszuüben, das dem Rotor eine Drehgeschwindigkeit auferlegt, die kleiner als die Soll-Geschwindigkeit ist, wenn der Abstand eine Voreilung der Ist- Winkelposition des Rotors in bezug auf die Soll-Winkelposition ist, umfassen;

und das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Regelungsmittel ausserdem Steuermittel umfassen, die auf das Vergleichssignal ansprechen, um auf den Rotor ein zweites Antriebsdrehmoment auszuüben, das ebenfalls die Drehung des Rotors in der bestimmten Richtung und mit einer Drehgeschwindigkeit, die höher als die Soll- Geschwindigkeit ist, hervorruft, wenn der Abstand eine Nacheilung der Ist- Winkelposition des Rotors in bezug auf die Soll-Winkelposition ist und wenn die Nacheilung grösser als eine bestimmte Nacheilung ist.

Wie dies durch die nachfolgende Beschreibung klargemacht wird, ermöglichen diese Merkmale einem Zeitmessgerät gemäss der vorliegenden Erfindung, eine viel grössere Autonomie als diejenige eines bekannten Zeitmessgeräts von der gleichen Art zu besitzen, wobei alle anderen Dinge gleich bleiben.

Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klar aus der nachfolgenden Beschreibung, die mit Hilfe der beigefügten Zeichnung gemacht wird, in der:

- Fig. 1, die bereits erwähnt worden ist, die Variation des Antriebsdrehmoments, das durch eine Zugfeder geliefert wird, in Abhängigkeit von ihrem Entspannungswinkel darstellt;

- Fig. 2 schematisch und teilweise eine Ausführungsform eines Zeitmessgeräts gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt; und

- Fig. 3 schematisch und teilweise eine weitere Ausführungsform eines Zeitmessgeräts gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt.

In seiner schematisch und als nichteinschränkendes Beispiel auf Fig. 2 dargestellten Ausführungsform umfasst das Zeitmessgerät gemäss der vorliegenden Erfindung, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, eine mechanische Energiequelle, die von einer Zugfeder gebildet wird. Diese mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete Zugfeder ist nur sehr schematisch dargestellt worden, denn sie kann von der gleichen Art wie irgendeine der wohlbekannten Zugfedern sein, die in den herkömmlichen mechanischen Zeitmessgeräten verwendet werden. Man geht davon aus, dass die Variation des durch diese Zugfeder 2 gelieferten Antriebsdrehmoments in Abhängigkeit von ihrem Entspannungswinkel diejenige ist, die auf Fig. 1 dargestellt ist.

Diese Zugfeder 2 ist mit einem manuellen oder automatischen Aufziehmechanismus gekoppelt, der nicht dargestellt worden ist, denn er kann ähnlich wie irgendeiner der wohlbekannten Aufziehmechanismen sein, die ebenfalls in den herkömmlichen mechanischen Zeitmessgeräten verwendet werden.

Die Zugfeder 2 ist mit dem Rotor 3a eines elektromechanischen Wandlers 3 über einen Getriebezug 4, der strichpunktiert symbolisch dargestellt ist, mechanisch gekoppelt. Dieser Wandler 3 umfasst noch eine Spule 3b, und er wird nicht im Detail beschrieben, denn er kann auf verschiedene, den Spezialisten wohlbekannte Arten ausgeführt sein.

Es soll einfach noch erwähnt werden, dass der Rotor 3a im vorliegenden Beispiel einen bipolaren Magneten umfasst, der einfach durch einen Pfeil symbolisch dargestellt worden ist, welcher seine Magnetisierungsachse darstellt.

Es soll ebenfalls erwähnt werden, dass die Spule 3b zum Beispiel über einen Stator, der nicht dargestellt ist, mit dem Permanentmagneten des Rotors 3a magnetisch gekoppelt ist, um zwischen ihren Anschlussklemmen B1 und B2 in Antwort auf jede Drehung des Rotors 3a eine Wechselspannung Ug zu erzeugen, deren Periode gleich der Drehperiode des Rotors 3a ist, d. h. der Zeit, welche dieser Rotor 3a für eine Umdrehung braucht. Die Anschlussklemmen B1 und B2 der Spule 3b bilden natürlich die Ausgangsklemmen des Wandlers 3.

Das Zeitmessgerät 1 umfasst noch eine Gleichrichterschaltung 5, deren Eingänge 5a und 5b mit den Anschlussklemmen B1 bzw. B2 des Wandlers 3 verbunden sind und deren Ausgänge 5c und 5d in Antwort auf die durch den Wandler 3 erzeugte Wechselspannung Ug eine Spannung Ua liefern, die wenigstens merklich gleichförmig ist. Diese Spannung Ua ist dazu bestimmt, die verschiedenen weiter unten beschriebenen elektronischen Schaltungen über Leiter, die nicht dargestellt worden sind, zu versorgen.

Der Gleichrichter 5 wird nicht im Detail beschrieben, denn er kann ähnlich wie irgendeiner der den Spezialisten wohlbekannten Gleichrichter sein. Es soll einfach erwähnt werden, dass dieser Gleichrichter 5 aus einem Grund, der weiter unten klargemacht wird, derart angeordnet ist, dass die Gleichspannung Ua grösser als der Spitzenwert der Wechselspannung Ug ist. Im vorliegenden Beispiel sind die Anschlussklemmen 5a und 5c des Gleichrichters 5 miteinander, sowie mit der Anschlussklemme B1 des Wandlers 3 verbunden. Ferner wurde das Potential dieser drei Anschlussklemmen 5a, 5c und B1 willkürlich als Referenzpotential oder Masse gewählt, und alle Spannungen, die in der Folge dieser Beschreibung erwähnt werden, sind Spannungen, die in bezug auf dieses Referenzpotential gemessen werden.

Mit dieser Vereinbarung ist die Wechselspannung Ug in bezug auf dieses Referenzpotential also symmetrisch, wenn der Rotor 3a mit konstanter Geschwindigkeit dreht und wenn die Spule 3a nicht kurzgeschaltet ist.

In der Folge dieser Beschreibung werden die verschiedenen Signale ferner als Signale beschrieben, die im logischen Zustand "0" oder im logischen Zustand "1" sind, je nachdem, ob das Potential der Punkte, wo sie gemessen werden, merklich gleich dem Referenzpotential bzw. gleich dem Potential der Anschlussklemme 5d des Gleichrichters 5 ist. In der Folge dieser Beschreibung werden diese logischen Zustände einfach Zustand "0" bzw. Zustand "1" genannt.

Das Zeitmessgerät 1 umfasst noch Anzeigemittel für die laufende Zeit, die in diesem Beispiel von herkömmlichen, mit dem Bezugszeichen 6 bezeichneten Zeigern gebildet sind, die aber auch von anderen wohlbekannten Elementen, wie Scheiben, Trommeln oder sonstigen gebildet sein können. Es kann ebenfalls eine oder mehrere Nebenanzeigevorrichtungen umfassen, wie eine Kalender-, Mondphasen- oder sonstige Vorrichtung. Eine solche Nebenvorrichtung ist nicht dargestellt worden.

Die Zeiger 6, und gegebenenfalls die Nebenvorrichtung oder -vorrichtungen, sind mit der Zugfeder 2 und dem Rotor 3a des Wandlers 3 über einen Getriebezug mechanisch verbunden, wovon wenigstens ein Teil mit einem Teil des Getriebezugs 4 gemeinsam sein kann. Auf Fig. 1 ist dieser mit den Zeigern 6 verbundene Getriebezug nicht separat mit einem Bezugszeichen bezeichnet worden, und er ist ebenfalls gestrichelt symbolisch dargestellt.

Das Zeitmessgerät 1 umfasst auch einen Mechanismus für die Zeigerstellung der Zeiger 6 und gegebenenfalls für die Korrektur der Nebenvorrichtung oder - vorrichtungen, welcher nicht dargestellt worden ist, denn er kann ähnlich wie irgendeiner der verschiedenen, den Spezialisten wohlbekannten Mechanismen von dieser Art sein.

In dem auf Fig. 2 dargestellten Zeitmessgerät gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Unterwerfung der Ist-Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a gegenüber seiner Soll-Drehgeschwindigkeit Vc, und somit der Ist-Winkelposition dieses Rotors 3a gegenüber seiner Soll-Winkelposition durch eine Regelungsschaltung 7 sichergestellt, die durch einen Teil der in der Zugfeder 2 enthaltenen mechanischen Energie versorgt wird, nachdem diese letztere durch den Wandler 3 in elektrische Energie umgewandelt worden ist und die durch diesen letzteren erzeugte Wechselspannung Ug durch den Gleichrichter 5 in eine Gleichspannung Ua umgewandelt worden ist.

Die Elemente der Regelungsschaltung 7, die die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a bestimmen und die weiter unten beschrieben werden, sowie der Getriebezug 4 sind derart angeordnet, dass die Zeiger 6 mit ihrer normalen. Geschwindigkeit drehen, wenn der Rotor 3a mit der Soll-Geschwindigkeit Vc dreht. Es wird davon ausgegangen, dass diese Soll-Geschwindigkeit Vc im vorliegenden Beispiel auf 4 Umdrehungen pro Sekunde festgelegt worden ist.

Ferner, und aus einem Grund, der in der Folge dieser Beschreibung klargemacht wird, werden die Merkmale der Zugfeder 2 und der verschiedenen Elemente, die sie antreibt, sowie die Merkmale des Wandlers 3 derart gewählt, dass, solange das durch die Zugfeder 2 gelieferte Antriebsdrehmoment grösser als das weiter oben definierte Grenzdrehmoment CL (Fig. 1) ist, die mittlere Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a grösser als die Soll-Geschwindigkeit Vc ist, unter der Bedingung, dass die Spule 3b nicht kurzgeschaltet ist. Ebenso werden diese Merkmale derart gewählt, dass diese mittlere Drehgeschwindigkeit unter Bedingungen, die weiter unten beschrieben werden, kleiner als diese Soll- Geschwindigkeit Vc ist, wenn die Spule 3b kurzgeschaltet ist, und dies auch wenn die Zugfeder 2 vollständig aufgezogen ist und das Antriebsdrehmoment, das sie liefert, somit seinen Maximalwert hat.

Der obenerwähnte Regelungsschaltkreis 7 umfasst einen Komparator 8, dessen direkter Eingang mit der Anschlussklemme B2 des Wandlers 3 verbunden ist und dessen entgegengesetzter Eingang mit dem Referenzpotential verbunden ist, derart, dass das durch seinen Ausgang erzeugte Signal, welches in der Folge dieser Beschreibung Signal SM genannt wird, alternierend im Zustand "0" und im Zustand "1" ist, je nachdem, ob die durch den Wandler 3 gelieferte Spannung Ug negativ oder positiv ist.

Die Periode des Signals SM ist natürlich gleich derjenigen der Spannung Ug, so dass insbesondere diese Periode des Signals SM 250 Millisekunden beträgt, wenn der Rotor 3a des Wandlers 3 mit seiner Soll-Geschwindigkeit Vc dreht, die im vorliegenden Beispiel 4 Umdrehungen pro Sekunde beträgt, wie dies weiter oben erwähnt worden ist.

Ferner geht das Signal SM aus seinem Zustand "0" jedesmal dann in seinen Zustand "1" über, wenn der Rotor 3a des Wandlers 3 durch eine bestimmte Winkelposition führt, welches diejenige ist, bei der die Spannung Ug beim Zunehmen durch ihren Nullwert führt.

Das Signal SM ist also zugleich ein Signal zum Messen der Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a und ein Signal zum Erfassen des Durchgangs dieses Rotors 3a durch die weiter oben definierte bestimmte Winkelposition.

Die Regelungsschaltung 7 umfasst ebenfalls eine Quelle eines Referenzsignals SR, die in diesem Beispiel von einem Oszillator 9, der ein Quarzoszillator sein kann, und von einer Frequenzteilerschaltung 10 mit einem Ausgang Q1 gebildet ist, der das Signal SR in Antwort auf das durch den Oszillator 9 erzeugte Signal liefert.

Dieser Oszillator 9 und dieser Frequenzteiler 10 werden nicht im Detail beschrieben, denn sie können auf verschiedene Arten ausgeführt sein, die dem Fachmann wohlbekannt sind. Es soll einfach erwähnt werden, dass dieser Oszillator 9 und dieser Frequenzteiler 10 derart angeordnet sind, dass die Periode des Signals SR gleich derjenigen des Signals SM ist, wenn der Rotor 3a des Wandlers 3 mit seiner Soll-Geschwindigkeit Vc, d. h. im vorliegenden Beispiel 250 Millisekunden, dreht.

Dieses Resultat kann zum Beispiel erhalten werden, indem für den Oszillator 9 ein Oszillator verwendet wird, der ähnlich wie derjenige ist, der in den meisten Fällen der elektronischen Zeitmessgeräte verwendet wird und der ein Signal mit einer Frequenz von 32.768 Hz liefert, und indem der Frequenzteiler 10 in der wohlbekannten Form von einer Serie von 13 bistabilen Kippschaltungen ausgeführt wird, die oft Flip-Flops genannt werden.

Es soll auch erwähnt werden, dass der Frequenzteiler 10 einen zweiten mit dem Bezugszeichen Q2 bezeichneten Ausgang umfasst, der ein Signal SC liefert, das eine viel kürzere Periode, zum Beispiel in der Grössenordnung von hundertmal kürzer, als diejenige des Signals SR hat, und dessen Nützlichkeit weiter unten klargemacht wird. Im vorliegenden Beispiel kann dieses Signal SC durch den Ausgang der sechsten bistabilen Kippschaltung des Frequenzteilers 10 geliefert werden und somit eine Periode aufweisen, die etwa gleich 1,95 Millisekunden ist.

Die Regelungsschaltung 7 umfasst ferner einen reversiblen Zähler, oder Zweirichtungszähler, der mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet ist. Der Vorwärtszähleingang C dieses Zählers 11 ist mit dem Ausgang Q des Frequenzteilers 10 verbunden und empfängt also das Signal SR, und sein Rückwärtszähleingang D ist an den Ausgang des Komparators 8 angeschlossen und empfängt somit das Signal SM.

Dieser reversible Zähler 11 wird nicht im Detail beschrieben, denn er kann auf verschiedene wohlbekannte Weisen ausgeführt sein. Es soll einfach präzisiert werden, dass er empfindlich auf die Vorderflanken der von ihm empfangenen Impulse ist, d. h. auf die Übergänge aus dem Zustand "0" in den Zustand "1" der Signals SR und SM. Mit anderen Worten wird der Stand dieses Zählers 11, d. h. die binäre Zahl, die von den Zuständen "0" oder "1" der direkten Ausgänge der verschiedenen ihn bildenden bistabilen Kippschaltungen gebildet wird, bei jeder Vorderflanke der Impulse des Signals SR um eine Einheit erhöht und bei jeder Vorderflanke der Impulse des Signals SM um eine Einheit vermindert. Dieser Zähler 11 umfasst ferner wohlbekannte Mittel, die ermöglichen, eine allfällige Zweideutigkeit aufzuheben, die aus irgendeiner zeitlichen Überlagerung der Impulse resultiert, welche er auf seinen Eingängen C und D empfängt.

Der Zähler 11 umfasst n bistabile Kippschaltungen. Die direkten Ausgänge der letzten und der vorletzten dieser bistabilen Kippschaltungen sind mit den Bezugszeichen Q1 bzw. Q2 bezeichnet.

Es soll noch in Erinnerung gerufen werden, dass, da der Zähler 11 von n bistabilen Kippschaltungen gebildet wird, sein Stand irgendeinen Wert annehmen kann, der grösser oder gleich Null und kleiner oder gleich 2n-1 ist.

Ferner ist die Funktionsart des Zählers 11 zyklisch, d. h. insbesondere dass, wenn sein Stand gleich Null ist, dieser Stand in Antwort auf einen an seinen Rückwärtszähleingang D angelegten Impuls den Wert 2n-1 annimmt, und dass, wenn dieser Stand gleich 2n-1 ist, er in Antwort auf einen an seinen Vorwärtszähleingang C angelegten Impuls den Nullwert annimmt.

Der Fachmann erkennt leicht, dass der Ausgang Q1 dieses Zählers 11 dann, wenn der Stand des Zählers 11 grösser oder gleich Null und kleiner als 2(n-1) ist, im Zustand "0" ist, und dass dieser Ausgang Q1 im Zustand "1" ist, wenn dieser Stand grösser oder gleich 2(n-1) und kleiner oder gleich 2n-1 ist.

Ferner, wenn der Stand des Zählers 11 grösser oder gleich Null und kleiner als 2(n-2) ist, ist der Ausgang Q2 dieses Zählers 11 gleich dem Zustand "0", während dieser Ausgang Q2 im Zustand "1" ist, wenn dieser Stand grösser oder gleich 2(n-2) und kleiner als 2(n-1) ist.

Der Ausgang Q1 des reversiblen Zählers 11 ist mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters 12 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Komparators 8 verbunden ist.

Der Ausgang dieses Gatters 12 ist mit dem Eingang S einer bistabilen Kippschaltung 13 vom R-S-Typ verbunden, deren Eingang R mit dem Ausgang Q eines Zählers 15 verbunden ist.

Wie der weiter oben beschriebene reversible Zähler 11 ist die bistabile Kippschaltung 13 empfindlich auf die Vorderflanken der Impulse, die sie auf ihren Eingängen S und R empfängt. Mit anderen Worten nehmen der direkte Ausgang Q und der entgegengesetzte Ausgang Q dieser Kippschaltung 13 in Antwort auf jede Vorderflanke des an ihren Eingang S angelegten Signals den Zustand "1" bzw. den Zustand "0" und in Antwort auf jede Vorderflanke des an ihren Eingang R angelegten Signals den Zustand "0" bzw. den Zustand "1" an.

Der Zähler 15 ist ein einfacher, nicht reversibler Zähler, und er wird in diesem Beispiel von fünf bistabilen Kippschaltungen gebildet, die auf herkömmliche Weise in Serie geschaltet sind, so dass sein Ausgang Q, der der direkte Ausgang seiner fünften Kippschaltung ist, aus dem Zustand "0" in den Zustand "1" übergeht, wenn sein Stand vom Wert fünfzehn in den Wert sechzehn übergeht.

Der Vorwärtszähleingang C des Zählers 15 ist an den Ausgang Q2 des Frequenzteilers 10 angeschlossen und empfängt somit das Signal SC, und sein Eingang R für die Nullung ist an den entgegengesetzten Ausgang Q der bistabilen Kippschaltung 13 angeschlossen.

Erneut wie der reversible Zähler 11 ist der Zähler 15 empfindlich auf die Vorderflanken des an seinen Vorwärtszähleingang C angelegten Signals. Ferner wird sein Stand auf dem Wert Null gehalten, solange sein Eingang R im Zustand "1" ist.

Der Regelungsschaltkreis 7 umfasst noch ein elektrisches Bremselement des Rotors 3a des Wandlers 3, das im vorliegenden Beispiel von einem mit dem Bezugszeichen 16 bezeichneten MOS-Transistor vom n-Typ gebildet wird, dessen Quelle und Drain-Elektrode an die Anschlussklemmen B1 bzw. B2 des Wandlers 3 angeschlossen sind und dessen Gate-Elektrode an den direkten Ausgang Q der bistabilen Kippschaltung 13 angeschlossen ist.

Der Fachmann erkennt leicht, dass der Transistor 16 blockiert oder leitend ist, je nachdem, ob seine Gate-Elektrode im Zustand "0" oder "1" ist, da er vom n-Typ ist und seine Quelle das Referenzpotential aufweist.

Der Regelungsschaltkreis 7 umfasst noch einen Verzögerungsschaltkreis 21, der einen Steuereingang C, welcher mit dem Ausgang des Komparators 8 verbunden ist und also das Signal SM empfängt, sowie einen Ausgang Q besitzt.

Diese Verzögerungsschaltung 21 wird nicht im Detail beschrieben, da der Fachmann keine Mühe hat, sie auszuführen, indem er weiss, dass sie dazu bestimmt ist, an ihrem Ausgang einen Impuls IC von einer bestimmten Dauer D zu liefern, während der dieser Ausgang Q im Zustand "1" ist, wobei dieser Impuls IC beginnt, nachdem eine ebenfalls bestimmte Verzögerungszeit T abgelaufen ist, seit das Signal SM aus dem Zustand "0" in den Zustand "1" übergegangen ist. Diese Dauer D und diese Verzögerung T werden weiter unten präzisiert.

Der Ausgang Q der Verzögerungsschaltung 21 ist an einen ersten Eingang eines entgegengesetzten UND-Gatters angeschlossen, das einen zweiten Eingang besitzt, das an den Ausgang Q einer bistablilen Kippschaltung vom R-S-Typ 24 angeschlossen ist.

Der Eingang S der Kippschaltung 24 ist an einen Ausgang eines UND-Gatters 25 angeschlossen, dessen erster Eingang an den Ausgang Q2 des reversiblen Zählers 11 angeschlossen ist und wovon ein zweiter Eingang über einen Inverter 26 an den Ausgang Q1 dieses Zählers 11 angeschlossen ist.

Der Eingang R der Kippschaltung 24 ist direkt an den Ausgang Q1 des Zählers 11 angeschlossen.

Die Regelungsschaltung 7 umfasst noch ein Steuerelement, das im vorliegenden Beispiel von einem mit dem Bezugszeichen 27 bezeichneten MOS- Transistor vom p-Typ gebildet ist, dessen Quelle mit dem mit dem Zeichen + bezeichneten positiven Potential der Versorgungsgleichspannung Ua verbunden ist und dessen Drain-Elektrode mit der Anschlussklemme B2 der Spule 3b des Wandlers 3 verbunden ist. Die Gate-Elektrode dieses Transistors 27 ist an den Ausgang des Gatters 23 angeschlossen.

Der Fachmann erkennt leicht, dass der Transistor 27 blockiert oder leitend ist, je nachdem ob seine Gate-Elektrode im Zustand "1" bzw. im Zustand "0" ist, da er vom p-Typ ist und seine Quelle das positive Potential aufweist.

Die Regelungsschaltung 7 umfasst noch eine Speichervorrichtung 28, die dazu bestimmt ist, elektrische Energie unter Bedingungen, die weiter unten beschrieben werden, zu speichern oder zurückzugeben.

Die Vorrichtung 28, die eine positive Klemme 28a und eine negative Klemme 28b umfasst, die an die Anschlussklemmen 5c bzw. 5d des Gleichrichters 5 angeschlossen sind, wird nicht im Detail beschrieben, da sie auf verschiedene, dem Spezialisten wohlbekannte Arten ausgeführt sein kann. Es soll einfach erwähnt werden, dass sie im vorliegenden Beispiel einen herkömmlichen Akkumulator 29 umfasst, der von der gleichen Art wie irgendeiner der für diese Anwendung angepassten, wohlbekannten Akkumulatoren sein kann. Diese Vorrichtung 28 kann gegebenenfalls noch einen Schaltkreis für die Anpassung der Gebrauchsspannung dieses Akkumulators 29 an die Spannung Ua umfassen. Diese Vorrichtung 28 kann auch eine Überwachungsschaltung umfassen, die dazu bestimmt ist, den Ladestrom dieses Akkumulators 29 zu begrenzen, ein Überladen dieses letzteren zu vermeiden und/oder zu verhindern, dass sich dieser Akkumulator 29 zu sehr entlädt.

Die Regelungsschaltung 7 umfasst noch einen Initialisierungsschaltkreis, der nicht dargestellt worden ist, um die Fig. 2 nicht unnötig zu überladen, und der ein den Spezialisten wohlbekannter Schaltkreis ist. Es soll einfach erwähnt werden, dass er derart angeordnet ist, dass er einen kurzen Initialisierungsimpuls in dem Augenblick erzeugt, wenn die Spannung Ua beim Zunehmen einen bestimmten Schwellenwert erreicht, der gleich oder leicht höher als der Wert ist, bei dem die verschiedenen Bestandteile der Regelungsschaltung 7 beginnen, korrekt zu funktionieren. Dieser Augenblick wird in der Folge dieser Beschreibung Initialisierungsmoment t0 genannt. Dieser Initialisierungsschaltkreis ist mit dem Frequenzteiler 10, mit den Zählern 11 und 15, mit dem Verzögerer 21 und mit den bistabilen Kippschaltungen 13 und 24 derart verbunden, dass die Ausgänge Q, Q1 oder Q2 aller dieser Bestandteile in diesem Moment t0 in den Zustand "0" gebracht werden.

Wenn die Zugfeder 2 völlig entspannt ist und wenn der Rotor 3a des Wandlers 3 nicht dreht, ist die Spannung Ug natürlich gleich Null. Wenn ferner der Akkumulator 29 der Speichervorrichtung 28 entladen ist, ist die Spannung Ua ebenfalls gleich Null, oder jedenfalls ungenügend, damit das Zeitmessgerät 1 funktioniert.

Wenn die Zugfeder 2 dann aufgezogen wird, wird ein Zeitpunkt erreicht, wo der Rotor 3a anfängt zu drehen und wo die Spannungen Ug und Ua anfangen zuzunehmen.

Im weiter oben definierten Moment t0 bewirkt der durch die Initialisierungsschaltung erzeugte Impuls, dass die Ausgänge Q1 und Q2 des Frequenzteilers 10, die Ausgänge Q1 und Q2 des reversiblen Zählers 11 und die Ausgänge Q des Zählers 15 und des Verzögerers 21 in den Zustand "0" gebracht werden.

Der gleiche Initialisierungsimpuls bewirkt, dass die Ausgänge Q und der Kippschaltung 13 den Zustand "0" bzw. den logischen Zustand "1" annehmen und dass der Ausgang der Kippschaltung 24 den Zustand "0" annimmt.

Der Zustand "0" des Ausgangs Q der Kippschaltung 13 bringt den Transistor 16 in seinen Blockierungszustand, so dass die Spule 3b des Wandlers 3 nicht kurzgeschaltet ist und dass die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a die Soll- Geschwindigkeit Vc erreichen und übersteigen kann. Ferner hält der Zustand "1" des Ausgangs der Kippschaltung 13 den Stand des Zählers 15 auf Null.

Ferner hält der Zustand "0" des Ausgangs Q der Kippschaltung 24 den Ausgang des Gatters 23 im Zustand "1", so dass der Transistor 27 in seinen Blockierungszustand gebracht wird.

Wie dies weiter unten klargemacht wird, ist der Akkumulator 29 vollständig oder wenigstens beinahe vollständig entladen, wenn das Zeitmessgerät 1 gestoppt ist. Wenn der Rotor 3a anfängt zu drehen und wenn die Spannung Ua einen ausreichenden Wert erreicht, beginnt dieser Akkumulator 29, sich aufzuladen, indem er einen Teil der elektrischen Energie absorbiert, die durch den Wandler 3 geliefert wird, der dann als Generator funktioniert. Dieser Überschuss an elektrischer Energie wird natürlich durch die Zugfeder 2 geliefert und rührt von der Umwandlung durch den Wandler 3 wenigstens eines Teils der weiter oben definierten mechanischen Energie E2 her.

Diese durch den Akkumulator 29 gespeicherte elektrische Energie ist dazu bestimmt, unter Bedingungen, die weiter unten beschrieben werden, verwendet zu werden.

Die Funktionsart des Zeitmessgeräts 1 nach dem Moment t0 wird nachstehend nur in grossen Zügen beschrieben, denn der Fachmann hat keine Mühe, alle ihre Details mit Hilfe der bereits gegebenen Erklärungen wiederzugeben.

In dieser Beschreibung der Funktionsart des Zeitmessgeräts 1 wird jeder der Momente, in denen das Referenzsignal SR aus seinem Zustand "0" in seinen Zustand "1" übergeht und in denen der Stand des Zählers 11 somit um eine Einheit erhöht wird, Referenzmoment tr genannt. Ebenso wird jeder der Momente, in denen des Messsignal SM ebenfalls aus seinem Zustand "0" in seinen Zustand "1" übergeht und in denen der Stand des Zählers 11 somit um eine Einheit herabgesetzt wird, Messmoment tm genannt.

Man erkennt gut, dass der Stand des reversiblen Zählers 11 ständig gleich dem Unterschied zwischen der Anzahl der durch den Frequenzteiler 10 ab dem weiter oben definierten Moment t0 erzeugten Impulse des Signals SR und der Anzahl der durch den Komparator 8 ab dem Moment t0 erzeugten Impulse des Signals SM, welches die Anzahl der durch den Rotor 3a des Wandlers 3 ausgeführten vollständigen Umdrehungen ist, ist.

Dieser Stand des Zählers 11 stellt also ständig den Abstand zwischen der Ist- Winkelposition des Rotors 3a und seiner Soll-Winkelposition dar. Je nach Fall ist dieser Abstand eine Nacheilung oder eine Voreilung und kann gegebenenfalls mehrere Umdrehungen betragen.

Genauer ist der Stand des Zählers 11 dann, wenn dieser Abstand gleich Null ist, d. h. wenn die Winkelposition des Rotors 3a wenigstens auf eine Umdrehung genau mit seiner Soll-Winkelposition zusammenfällt, ebenfalls gleich Null.

Ebenso ist der Stand des Zählers 11 dann, wenn dieser Abstand eine Nacheilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition ist, grösser als Null und kleiner als 2(n-1).

In diesen beiden Fällen ist der Ausgang Q1 des Zählers 11 also im Zustand "Q"

Schliesslich ist der Stand des Zählers 11 dann, wenn dieser Abstand eine Voreilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition ist, kleiner oder gleich 2n-1 und grösser oder gleich 2(n-1).

In diesem Letzten Fall ist der Ausgang Q1 des Zählers 11 im Zustand "1".

Nun wird die Funktionsart des Zeitmessgeräts 1 beschrieben, wobei willkürlich gerade nach einem der weiter oben definierten Momente tm begonnen wird und wobei davon ausgegangen wird, dass der Rotor 3a dann in bezug auf seine Soll- Winkelposition voreilt.

Wie man dies weiter oben gesehen hat, ist der Ausgang Q1 des Zählers 11 also im Zustand "1". Da das Signal SM dann ebenfalls im Zustand "1" ist nimmt die bistabile Kippschaltung 13 den Zustand an, in dem ihre Ausgänge Q und im Zustand "1" bzw. im Zustand "0" sind.

Es resultiert daraus, dass der Transistor 16 leitend wird und die Spule 3b des Wandlers 3 kurzschaltet. Der Rotor 3a wird also gebremst, und seine Drehgeschwindigkeit wird kleiner als die Soll-Geschwindigkeit Vc.

Es resultiert ebenfalls daraus, dass der Stand des Zählers 15, da der Nullungseingang R des Zählers 15 jetzt im Zustand "0" ist, bei jedem der Impulse des Signals SC um eine Einheit zunimmt. Wenn im vorliegenden Beispiel dieser Stand aus dem Wert fünfzehn in den Wert sechzehn übergeht, nämlich etwa 31,25 Millisekunden nach dem Zustandswechsel der Kippschaltung 13, geht der Ausgang Q dieses Zählers 15 in den Zustand "1" über.

Die Kippschaltung 13 nimmt dann wieder den Zustand an, in dem ihre Ausgänge Q und im Zustand "0" bzw. im Zustand "1" sind.

Der Transistor 16 ist also wieder blockiert, so dass der Rotor 3a nicht mehr gebremst wird und seine Drehgeschwindigkeit wieder zunehmen kann.

Wenn der Ausgang Q1 des reversiblen Zählers 11 gerade nach dem folgenden Moment tm noch im logischen Zustand "1" ist, läuft der soeben beschriebene Vorgang erneut ab. Die Voreilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition, die natürlich jedesmal, wenn dieser Rotor 3a gebremst wird, abnimmt, wird schliesslich aufgehoben.

Der Ausgang Q1 des reversiblen Zählers 11 nimmt dann, wenn diese Voreilung gleich Null wird, den Zustand "0" an, und der Rotor 3a wird nicht mehr gebremst, bis er erneut in bezug auf seine Soll-Winkelposition voreilt und der Ausgang Q1 des Zählers 11 folglich wieder in den Zustand "1" übergeht.

Wenn der Rotor 3a gerade nach einem der weiter oben definierten Momente tm in bezug auf seine Soll-Winkelposition nacheilt, ist der Ausgang Q1 des Zählers 11 im Zustand "0".

Solange diese Nacheilung genügend schwach ist, dass der Stand des Zählers 11 kleiner als 2(n-2) ist, ist der Ausgang Q2 dieses Zählers 11 ebenfalls im Zustand "0". Folglich sind die Ausgänge der Gatter 12 und 25 und die Ausgänge der Kippschaltungen 13 und 24 auch im Zustand "0". Daraus folgt, dass die Transistoren 16 und 27 in ihrem blockierten Zustand bleiben und insbesondere dass die Spule 3b zu keinem Zeitpunkt kurzgeschaltet wird.

Wenn ferner das durch die Zugfeder 2 gelieferte Antriebsdrehmoment grösser als oder gleich dem weiter oben definierten Grenzdrehmoment CL ist, kann die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a gleich bleiben oder dazu tendieren, grösser als die Soll-Geschwindigkeit Vc zu werden.

Die Nacheilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition tendiert also dazu, sich aufzuheben.

Diese Situation bleibt unverändert, bis sich diese Nacheilung aufhebt und der Rotor 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition voreilt. Der Ausgang Q1 des Zählers 11 geht dann in den Zustand "1" über, und der weiter oben beschriebene Bremsvorgang beginnt erneut.

Wenn das durch die Zugfeder 2 gelieferte Antriebsdrehmoment kleiner als das weiter oben definierte Grenzdrehmoment CL wird, wird die durch den Wandler 3 erzeugte elektrische Energie ungenügend, um die verschiedenen Bestandteile der Regelungsschaltung 7 korrekt zu versorgen.

Der Akkumulator 29 ist dann aber, wie weiter oben erwähnt, wenigstens teilweise aufgeladen, so dass die Vorrichtung 28 die Spannung Ua auf einem solchen Wert hält, dass die Bestandteile der Schaltung 7 korrekt funktionieren. Die für dieses Funktionieren nötige elektrische Energie wird dann wenigstens teilweise durch den Akkumulator 29 der Vorrichtung 28 geliefert.

Da das durch die Zugfeder 2 gelieferte Antriebsdrehmoment kleiner als das Grenzdrehmoment CL geworden ist, kann die Zugfeder 2 auch nicht mehr den Rotor 3a mit seiner Soll-Drehgeschwindigkeit Vc, und erst recht nicht mit einer Geschwindigkeit, die grösser als diese Geschwindigkeit Vc ist, antreiben. Der Rotor 3a beginnt also, in bezug auf seine Soll-Geschwindigkeit nachzueilen, was nicht mehr auf die weiter oben beschriebene Art korrigiert werden kann.

Wenn diese Nacheilung genug gross wird, damit der Stand des Zählers 11 den Wert von 2(n-2) erreicht, nimmt der Ausgang Q2 dieses Zählers 11 den Zustand "1" an, während der Ausgang Q1 dieses letzteren natürlich im Zustand "0" bleibt.

Es resultiert daraus, dass der Ausgang des Gatters 25, sowie auch der Ausgang Q der Kippschaltung 24 in den Zustand "1" übergehen.

Da der Rotor 3a in bezug auf seine Soll-Position nacheilt, ist das Signal SM in dem Moment, wo dieser Ausgang Q der Kippschaltung 24 den Zustand "1" annimmt, noch im Zustand "0". Der Ausgang Q des Verzögerers 21 bleibt also im Zustand "0", der Ausgang des Gatters 23 bleibt im Zustand "1", und der Transistor 27 bleibt blockiert.

Wenn der Rotor 3a im folgenden Moment tm die Winkelposition erreicht, bei der die Spannung Ug durch ihren Nullwert führt, um dann positiv zu werden, und wenn das Signal SM also seinen Zustand "1" annimmt, beginnt der Verzögerer 21 zu funktionieren.

Wie dies weiter oben erwähnt worden ist, erzeugt der Ausgang Q des Verzögerers 21 einen Impuls IC von Dauer D, nachdem eine Verzögerungszeit T seit dem Moment tm, der soeben erwähnt worden ist, abgelaufen ist.

Der Ausgang Q des Verzögerers 21 ist während diesem Impuls IC im Zustand "1", so dass der Ausgang des Gatters 23 im Zustand "0" ist und der Transistor 27 leitend ist.

Während diesem Impuls IC empfängt die Spule 3b also einen Impuls, der mit IM bezeichnet ist, während dem sie der Versorgungsspannung Ua unterworfen ist. Dieser Impuls IM ist synchron mit dem Impuls IC, d. h. dass er mit der gleichen Verzögerung T wie dieser letztere in bezug auf den weiter oben erwähnten Moment tm beginnt und dass er die gleiche Dauer D wie dieser Impuls IC aufweist.

Man hat weiter oben gesehen, dass die Versorgungsspannung Ua grösser als der Spitzenwert der durch den Generator 3 gelieferten Spannung Ug ist. Welches auch immer der Wert der Spannung Ug in dem Moment ist, wo der Impuls IM an die Spule 3b angelegt wird, ruft dieser Impuls IM also einen Stromfluss in dieser Spule 3b, und somit das Anlegen eines Magnetfelds an den Permanentmagneten des Rotors 3a hervor. Auf gut bekannte Weise ruft die Wechselwirkung zwischen diesem Magnetfeld und demjenigen, das durch den Permanentmagneten des Rotors 3a erzeugt wird, das Anlegen an diesen letzteren eines Drehmoments hervor. Dieses letztere wird in der Folge dieser Beschreibung elektromagnetisches Drehmoment genannt, um es vom mechanischen Drehmoment zu unterscheiden, das durch die Zugfeder 2 an den Rotor 3a angelegt wird.

Aus einem Grund, der weiter unten klargemacht wird, muss dieses elektromagnetische Drehmoment dazu tendieren, den Rotor 3a in der gleichen Richtung wie das durch die Zugfeder 2 gelieferte mechanische Drehmoment drehen zu lassen.

Zu diesem Zweck ist der Verzögerer 21 derart angeordnet, dass die Nacheilung T des Impulses IC in bezug auf das Passieren der Spannung Ug durch ihren Nullwert im weiter oben definierten Moment tm kleiner als eine halbe Periode dieser Spannung Ug ist. Diese Spannung Ug ist also positiv, wenn der Impuls IM an die Spule 3b angelegt wird, und das elektromagnetische Drehmoment, welches dem Rotor 3a in Antwort auf diesen Impuls IM geliefert wird, hat also die gewünschte Richtung. Dieser Impuls IM kann also als Antriebsimpuls bezeichnet werden.

Der Verzögerer 21 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die Verzögerung T merklich gleich einem Viertel der Periode der Spannung Ug ist. Der Antriebsimpuls IM wird somit an die Spule 3b angelegt, während die Spannung Ug einen Wert nahe bei ihrem Spitzenwert aufweist. Der Fachmann versteht leicht, dass die elektrische Energie, welche der Spule 3b während dem Antriebsimpuls IM geliefert wird, unter diesen Bedingungen auf die wirksamste Weise verwendet wird, da der Rotor 3a dann eine Winkelposition aufweist, die derart ist, dass das elektromagnetische Drehmoment, dem er unterworfen ist, einen Wert aufweist, der merklich gleich seinem Maximalwert ist.

Während dem Antriebsimpuls IM funktioniert der Wandler 3 also als Motor und wandelt die von seiner Spule 3b empfangene elektrische Energie in mechanische Energie um. Aus einem Grund, der weiter unten klargemacht wird, wird die Dauer D dieses Impulses IM, der die Menge von elektrischer Energie, die von der Spule 3b empfangen wird, bestimmt, derart gewählt, dass die Menge von mechanischer Energie, die daraus resultiert, ausreichend ist, um den Rotor 3a bis zu einer Geschwindigkeit zu beschleunigen, die grösser als seine Soll-Geschwindigkeit Vc ist.

Es ist dem Fachmann verständlich, dass es nicht möglich ist, den Wert dieser Dauer D besser zu präzisieren, da dieser Wert von den Merkmalen des Wandlers 3 und der mit dem Rotor 3a verbundenen mechanischen Elemente, d. h. insbesondere der Zugfeder 2 und der Zeiger zur Anzeige der Stunde 6, abhängt. Der Fachmann hat jedoch keine Mühe, diese Dauer D in jedem besonderen Fall zum Beispiel durch Versuche zu bestimmen.

In einem durch den Patentanmelder ausgeführten Prototyp, in dem die Periode der Spannung Ug wie in der weiter oben beschriebenen Gruppe 250 ms betrug, sind sehr gute Resultate erreicht worden, indem ein Verzögerer 21 derart ausgeführt worden ist, dass die Verzögerung T und die Dauer D gleich 60 ms bzw. 4 ms betragen, wobei der Impuls IM somit immer zeitmässig praktisch symmetrisch in bezug auf den Moment, in dem die Spannung Ug durch ihren positiven Spitzenwert führt, ist.

Solange der Ausgang Q der Kippschaltung 24 im Zustand "1" bleibt, empfängt die Spule 3b bei jeder Periode der Spannung Ug oder, was im vorliegenden Beispiel auf das gleiche hinausläuft, bei jeder Umdrehung des Rotors 3a einen Antriebsimpuls IM. Da dieser Antriebsimpuls IM die weiter oben erwähnten Merkmale aufweist, wird oder bleibt die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a grösser als seine Soll- Geschwindigkeit Vc.

Die Nacheilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition sowie der Stand des Zählers 11 nehmen also ab.

Wenn sich diese Nacheilung aufhebt und der Rotor 3a beginnt, in bezug auf seine Soll-Winkelposition nachzueilen, geht der Ausgang Q1 des Zählers 11 wieder in den Zustand "1" über, und der Ausgang Q der Kippschaltung 24 geht also wieder in den Zustand "0" über, so dass die Spule 3b keinen Impuls IM mehr empfängt.

Wenn die Zugfeder 2 in der Zwischenzeit nicht aufgezogen worden ist, eilt der Rotor 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition wieder nach, und der Stand des Zählers 11 beginnt erneut zuzunehmen. Wenn dieser Stand gleich oder grösser als 2(n-2) wird, geht der Ausgang Q2 dieses Zählers 11 wieder in den Zustand "1" über und der weiter oben beschriebene Vorgang läuft erneut ab.

Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Anzahl n von bistabilen Kippschaltungen des Zählers 11 gleich neun sein, wobei dann die Gesamtkapazität dieses Zählers 11 gleich 2&sup9;, d. h. 512 ist. In diesem Beispiel werden die Antriebsimpulse IM ab dem Moment erzeugt, wo der Stand des Zählers 11 gleich 2&sup7;, d. h. 128 ist. Der Rotor 3a besitzt also eine Nacheilung von 128 Umdrehungen, oder 128 · 360º in bezug auf seine Soll-Winkelposition.

Da, stets in diesem Beispiel, die Soll-Geschwindigkeit Vc des Rotors 3a vier Umdrehungen pro Sekunde beträgt, beträgt also die Nacheilung des Zeitmessgeräts 1 32 Sekunden.

Die mechanische Energie, die dem Rotor 3a während jedem Impuls IM geliefert wird, rührt natürlich vom Akkumulator 29 der Speichervorrichtung 28 her. Der soeben beschriebene Vorgang zum Aufholen der Nacheilung des Rotors 3a kann also ablaufen, solange dieser Akkumulator 29 genügend aufgeladen ist.

Man erkennt, dass das Zeitmessgerät 1 noch während einer gewissen Zeit, nachdem das durch die Zugfeder 2 gelieferte mechanische Drehmoment kleiner als das weiter oben definierte Grenzdrehmoment CL geworden ist, korrekt funktionieren kann.

Der Fachmann weiss gut, dass der Rotor 3a auch dann, wenn der Transistor 16 blockiert ist und die Spule 3b also nicht kurzgeschaltet ist, einem Bremsdrehmoment unterworfen ist, das als Antwort auf die Summe des durch die verschiedenen elektronischen Bestandteile der Regelungsschaltung 7 verbrauchten Stroms und des Ladestroms des Akkumulators 29 erzeugt wird.

Der Fachmann weiss ebenfalls, dass dieses Bremsdrehmoment eine Zunahme der Beschleunigungszeit des Rotors 3a, d. h. der Zeit, die dieser Rotor 3a nach dem Ende des weiter oben beschriebenen Bremsvorgangs braucht, um seine Soll- Geschwindigkeit Vc zu erreichen oder zu übersteigen, bewirkt.

Der Fachmann versteht also leicht, dass es in einem Zeitmessgerät wie dem weiter oben beschriebenen Zeitmessgerät 1 vorteilhaft ist, die Speichervorrichtung 28 derart zu konzipieren, dass der Ladestrom des Akkumulators 29 auf einen möglichst geringen Wert beschränkt wird, damit die Beschleunigungszeit des Rotors 3a möglichst kurz ist.

Das Zeitmessgerät gemäss der vorliegenden Erfindung wird in seiner schematisch und als nicht einschränkendes Beispiel auf Fig. 3 dargestellten Ausführungsform insgesamt mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet.

Wie das Zeitmessgerät 1 der Fig. 2 umfasst das Zeitmessgerät 31 eine Zugfeder, die mechanisch mit dem Rotor eines elektromechanischen Wandlers und mit Mitteln zur Anzeige der laufenden Zeit gekoppelt ist, und die Spule dieses Wandlers ist mit einer Gleichrichterschaltung verbunden. Diese verschiedenen Bestandteile des Zeitmessgeräts 31 sind mit den gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Bestandteile des Zeitmessgeräts 1 bezeichnet und werden hier nicht erneut beschrieben, denn sie können identisch mit diesen letzteren sein.

Das Zeitmessgerät 31 umfasst auch einen Schaltkreis zur Unterwerfung der Ist-Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a gegenüber seiner Soll-Geschwindigkeit Vc, der in diesem Fall mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet ist.

Jeder Bestandteil der Regelungsschaltung 32, welcher mit dem gleichen Bezugszeichen wie einer der Bestandteile der Regelungsschaltung 7 der Fig. 2 bezeichnet ist, ist identisch mit diesem letzteren und funktioniert wie dieser letztere. Diese Bestandteile der Schaltung 32 werden hier also nicht erneut beschrieben. Ferner sind alle diese Bestandteile 32, bis auf einige Ausnahmen, gleich miteinander verbunden wie die entsprechenden Bestandteile der Schaltung 7. Diese Ausnahmen werden jetzt gleichzeitig wie die wenigen Bestandteile der Regelungsschaltung 32, die nicht in der Regelungsschaltung 7 vorkommen, beschrieben.

In der Regelungsschaltung 32 ist somit die Gate-Elektrode des Transistors 16 nicht direkt an den Ausgang Q der bistabilen Kippschaltung 13 angeschlossen, wie dies in der Regelungsschaltung 7 der Fall ist, sondern sie ist an den Ausgang eines ET-Gatters 33 angeschlossen, wovon ein Eingang dann an diesen Ausgang Q der Kippschaltung 13 angeschlossen ist.

Ein zweiter Eingang des Gatters 33 ist an den Ausgang Q der bistabilen Kippschaltung 34 vom R-S-Typ angeschlossen, deren Eingang S an den Ausgang eines ET-Gatters 35 angeschlossen ist und deren Eingang R an den Ausgang des Inverters 26 angeschlossen ist.

Wie die anderen weiter oben beschriebenen bistabilen Kippschaltungen 13 und 24 ist die Kippschaltung 34 empfindlich auf die Vorderflanken der Signale, die sie auf ihren Eingängen S und R empfängt, was bedeutet, dass ihr Ausgang Q den Zustand "1" und den Zustand "0" in Antwort auf jeden Übergang ihres Eingangs S bzw. ihres Eingangs R aus dem Zustand "0" in den Zustand "1" annimmt. Ferner ist die Kippschaltung 34 ebenfalls an den in der Beschreibung des Zeitmessgeräts 1 erwähnten Initialisierungsschaltkreis derart angeschlossen, dass ihr Ausgang Q in Antwort auf den Initialisierungsimpuls, der durch diese Schaltung erzeugt wird, den Zustand "0" annimmt.

Das Gatter 35 umfasst zwei Eingänge, die an den Ausgang Q1 des Zählers 11 bzw. über einen Inverter 36 an den Ausgang Q2 dieses gleichen Zählers 11 angeschlossen sind.

In der Regelungsschaltung 32 ist die negative Anschlussklemme 28b der Speichervorrichtung 28 nicht direkt an die Anschlussklemme 5c des Gleichrichters 5 angeschlossen, wie dies in der Regelungsschaltung 7 der Fall ist, sondern sie ist an die Drain-Elektrode eines MOS-Transistors 37 vom n-Typ angeschlossen, dessen Quelle an diese Klemme 5c und somit an das Referenzpotential angeschlossen ist.

Die Gate-Elektrode des Transistors 37 ist an den Ausgang eines ODER- Gatters 38 angeschlossen, das zwei Eingänge besitzt, die an den Ausgang Q1 des Zählers 11 bzw. über einen Inverter 39 an den Ausgang des Gatters 23 angeschlossen sind.

Wie der Transistor 16 ist der Transistor 37 blockiert oder leitend, je nachdem, ob seine Gate-Elektrode im Zustand "0" oder im Zustand, "1" ist, da er vom n-Typ ist und seine Quelle an das Referenzpotential angeschlossen ist.

Die Funktionsart des Zeitmessgeräts 31 ist grösstenteils identisch mit derjenigen des Zeitmessgeräts 1 der Fig. 2. Die Details der Funktionsart des Zeitmessgeräts 31, die in der nachfolgenden Beschreibung nicht erwähnt werden, können somit in der Beschreibung der Funktionsart des Zeitmessgeräts 1, die weiter oben gemacht worden ist, gefunden werden.

Wie im Fall des Zeitmessgeräts 1 der Fig. 2 sind die Ausgänge Q1 und Q2 des Zählers 11 des Zeitmessgeräts 31 beide im Zustand "0", wenn der Rotor 3a des Wandlers in bezug auf seine Soll-Winkelposition nacheilt und wenn diese Nacheilung relativ gering ist, da der Stand des Zählers 11 kleiner als 2(n-2) ist.

Unter diesen Bedingungen sind der Ausgang des Gatters 12, der Ausgang Q der Kippschaltung 13 und der Ausgang des Gatters 33 im Zustand "0", so dass der Transistor 16 blockiert ist.

Ebenso sind der Ausgang des Gatters 25 und der Ausgang Q der Kippschaltung 24 im Zustand "0", so dass der Ausgang des Gatters 23 im Zustand "1" und der Ausgang des Inverters 39 im Zustand "0" sind. Der Ausgang des Gatters 38 ist also im Zustand "0", da seine beiden Eingänge im Zustand "0" sind und der Transistor 37 blockiert ist.

Wenn ferner das durch die Zugfeder 2 gelieferte Antriebsdrehmoment grösser oder gleich dem Grenzdrehmoment CL ist, kann die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a gleich bleiben oder dazu tendieren, grösser als seine Soll-Geschwindigkeit Vc zu werden, und die Nacheilung dieses Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition tendiert dazu, sich aufzuheben.

Unter den soeben beschriebenen Bedingungen und im Gegensatz dazu, was im Fall des Zeitmessgeräts 1 der Fig. 2 geschieht, ist die elektrische Verbindung zwischen der Speichervorrichtung 28 und dem Gleichrichter 5 unterbrochen. Der Akkumulator 29 dieser Speichervorrichtung 28 kann also keinen Strom absorbieren, welches auch immer sein Ladezustand ist. Der Strom, den der Wandler 3 liefern muss, ist also ausschliesslich auf denjenigen beschränkt, der nach der durch die Gleichrichterschaltung 5 ausgeführten Gleichrichtung durch die anderen Bestandteile der Regelungsschaltung 32 absorbiert wird.

Es resultiert daraus, dass das in Antwort auf den durch den Wandler 3 gelieferten Strom an den Rotor 3a angelegte Bremsdrehmoment und somit die Zeit, die dieser Rotor 3a benötigt, um seine Nacheilung in bezug auf seine Soll- Winkelposition aufzuholen, im vorliegenden Fall des Zeitmessgeräts 31 geringer als im Fall des Zeitmessgeräts 1 der Fig. 2 sind, wobei alle anderen Dinge gleich sind.

Wenn hingegen, stets unter den soeben beschriebenen Bedingungen, das durch die Zugfeder 2 gelieferte Antriebsdrehmoment kleiner als das Grenzdrehmoment CL ist, bleibt die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a kleiner als seine Soll-Geschwindigkeit Vc, und die Nacheilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition nimmt zu.

Wenn diese Nacheilung derart wird, dass der Stand des Zählers 11 den Wert 2(n-2) erreicht, geht der Ausgang Q2 dieses Zählers 11 in den Zustand "1" über. Da der Ausgang Q1 des Zählers 11 stets im Zustand "0" ist, bleibt der Transistor 16 blockiert.

Da der Ausgang Q2 des Zählers 11 jetzt im Zustand "1" ist, gehen hingegen der Ausgang des Gatters 25 sowie der Ausgang Q der Kippschaltung 24 in den Zustand "1" über.

Während jedem durch den Ausgang des Verzögerers 21 gelieferten Impuls IC geht der Ausgang des Gatters 23 in den Zustand "0" über, was den Transistor 27 leitend macht. Gleichzeitig gehen der Ausgang des Inverters 39 und somit der Ausgang des Gatters 38 in den Zustand "1" über, so dass der Transistor 37 leitend wird.

Es resultiert daraus, dass die Speichervorrichtung 28 während jedem Impuls IC erneut mit den verschiedenen Bestandteilen der Regelungsschaltung 32, und insbesondere mit dem Transistor 27, verbunden ist.

Wie im Fall des Zeitmessgeräts 1 der Fig. 2 empfängt die Spule 3b des Wandlers 3 also in Antwort auf jeden Impuls IC über den Transistor 27 einen Antriebsimpuls IM, und die dieser Spule 3b während diesem Antriebsimpuls IM gelieferte elektrische Energie wird durch den Akkumulator 29 geliefert.

Ebenso ruft jeder Impuls IM, wenn der Akkumulator 29 genügend elektrische Energie enthält, eine derartige Beschleunigung des Rotors 3a hervor, dass die Drehgeschwindigkeit dieses letzteren grösser als seine Soll-Geschwindigkeit Vc wird oder bleibt, und die Nacheilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition tendiert dazu, sich aufzuheben, obwohl das durch die Zugfeder 2 gelieferte Antriebsdrehmoment kleiner als das Grenzdrehmoment CL ist.

Stets wie im Fall des Zeitmessgeräts 1 der Fig. 2 ist der Ausgang Q1 des Zählers 11 des Zeitmessgeräts 31 im Zustand "1", wenn der Rotor 3a des Wandlers in bezug auf seine Soll-Winkelposition voreilt. Wann diese Voreilung relativ gering ist und der Stand des Zählers 11 grösser oder gleich 3.2(n-2) ist, ist ferner der Ausgang Q2 dieses Zählers 11 ebenfalls im Zustand "1".

Unter diesen Bedingungen ist der Ausgang des Inverters 36 im Zustand "0", so dass der Ausgang des Gatters 35, der Ausgang Q der Kippschaltung 34 und der Ausgang des Gatters 33 ständig im Zustand "0" sind.

Im Gegensatz dazu, was im Zeitmessgerät 1 der Fig. 2 geschieht, ist der Transistor 16 in diesem Fall also ständig blockiert, obwohl der Rotor 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition voreilt.

Jedoch der Ausgang des Gatters 38 ist ständig im Zustand "1", so dass der Transistor 37 leitend ist und die Speichervorrichtung 28 ebenfalls ständig mit dem Gleichrichter 5 und natürlich mit den anderen Bestandteilen der Regelungsschaltung 32 verbunden ist.

Der Akkumulator 29 der Speichervorrichtung 28 absorbiert also ständig einen Ladestrom, dessen Intensität umso grösser ist, als die Menge von elektrischer Energie, die in diesem Akkumulator 29 enthalten ist, gering ist und die maximale Kapazität dieses letzteren gross ist.

Dieser Ladestrom des Akkumulators 29 wird natürlich durch den Wandler 3 über den Gleichrichter 5 geliefert und trägt somit dazu bei, das an den Rotor 3a angelegte Bremsdrehmoment zu erzeugen.

Man erkennt leicht, dass dieser Ladestrom des Akkumulators 29 grösser als ein gewisser Grenzwert sein muss, der umso grösser ist, als das durch die Zugfeder 2 gelieferte Antriebsdrehmoment gross ist, damit das an den Rotor 3a angelegte Bremsdrehmoment diesem letzteren eine Drehgeschwindigkeit auferlegt, die kleiner als seine Soll-Geschwindigkeit Vc ist.

Wenn diese Bedingung erfüllt ist, nimmt die Voreilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition ab, obwohl in diesem Fall der Transistor 16 nicht leitend ist und also die Spule 3b nicht kurzschliesst.

Diese Situation verändert sich natürlich nicht, solange der Rotor 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition voreilt und der Ladestrom des Akkumulators grösser als der weiter oben definierte Grenzwert bleibt.

Wenn sich diese Voreilung des Rotors 3a aufhebt, während dieser Ladestrom noch grösser als dieser Grenzwert ist, gehen dann beide Ausgänge Q1 und Q2 des Zählers 11, sowie der Ausgang des Gatters 38 in den Zustand "0" über. Daraus ergibt sich, dass sich der Transistor 37 erneut blockiert, so dass der Akkumulator 29 keinen Strom mehr absorbiert. Das an den Rotor 3a angelegte Bremsdrehmoment wird dann nur noch durch den durch die anderen Bestandteile der Regelungsschaltung 32 absorbierten Strom bewirkt, und die Drehgeschwindigkeit dieses Rotors 3a kann erneut die Soll-Geschwindigkeit Vc übersteigen.

Wenn hingegen der Ladestrom des Akkumulators 29 kleiner als der weiter oben definierte Grenzwert wird, bevor sich die Voreilung des Rotors 3a aufhebt, nimmt diese Voreilung nicht mehr ab und nimmt sogar zu, da das an diesen Rotor 3a angelegte Bremsdrehmoment diesem letzteren nicht mehr eine Geschwindigkeit auferlegen kann, die kleiner als seine Soll-Geschwindigkeit Vc ist.

Der Stand des Zählers 11 nimmt also in einem solchen Fall ab, und wenn dieser Stand kleiner als 3.2(n-2) wird, geht der Ausgang Q2 dieses Zählers 11 in den Zustand "0" über, während der Ausgang Q1 dieses letzteren natürlich im Zustand "1" bleibt.

Der Ausgang des Inverters 36 und der Ausgang des Gatters 35, sowie der Ausgang Q der Kippschaltung 34 gehen also in den Zustand "1" über.

Wenn der Ausgang Q der Kippschaltung 13 in Antwort auf das Übergehen des Messsignals SM in den Zustand "1" seinerseits in den Zustand "1" übergeht, geht der Ausgang des Gatters 33 ebenfalls in den Zustand "1" über, was den Transistor 16 leitend macht, und dies bis der Ausgang Q des Verzögerers 15 selbst in den Zustand "1" übergeht.

Wenn der Transistor 16 leitend ist, schaltet er die Spule 3a kurz, und wie im Fall des Zeitmessgeräts 1 auferlegt das an den Rotor 3a angelegte Bremsdrehmoment diesem letzteren eine Drehgeschwindigkeit, die kleiner als seine Soll-Geschwindigkeit Vc ist.

Die Voreilung des Rotors 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition nimmt also ab, obwohl der Ladestrom des Akkumulators 29 kleiner als der weiter oben definierte Grenzwert ist.

Diese Situation bleibt unverändert, solange der Rotor 3a in bezug auf seine Soll-Winkelposition voreilt, wobei der Transistor 16 bei jeder Umdrehung dieses Rotors 3a die Spule 3b kurzschaltet.

Wenn sich die Voreilung des Rotors 3a aufhebt, gehen die Ausgänge Q1 und Q2 des Zählers 11 beide in den Zustand "0" über, sodass die Transistoren 16 und 37 erneut ständig blockiert sind und die Drehgeschwindigkeit des Rotors 3a somit erneut die Soll-Geschwindigkeit Vc übersteigen kann.

Man erkennt, dass im soeben beschriebenen Zeitmessgerät 31 wenigstens ein Teil der elektrischen Energie, die durch den Wandler 3 erzeugt wird, wenn der Rotor 3a dieses letzteren in bezug auf seine Soll-Winkelposition voreilt und seine Drehgeschwindigkeit also auf einen Wert reduziert werden muss, der kleiner als die Soll-Geschwindigkeit Vc ist, verwendet wird, um den Akkumulator 29 der Speichervorrichtung 28 aufzuladen. Im Zeitmessgerät 1 der Fig. 2 hingegen, wird dieser gleiche Teil der unter diesen Bedingungen erzeugten elektrischen Energie hauptsächlich in der Spule 3b des Wandlers 3 und im Transistor 16 durch Joule-Effekt in Wärme umgesetzt.

Daraus folgt, dass die Autonomie des Zeitmessgeräts 31 in bezug auf die Autonomie des Zeitmessgeräts 1 noch vergrössert ist, wobei alle anderen Dinge gleich sind.

Der Fachmann versteht leicht, dass es im Zeitmessgerät 31 vorteilhaft ist, die Speichervorrichtung 28 derart zu konzipieren, dass der Ladestrom des Akkumulators 29 nicht begrenzt ist oder dass dieser Ladestrom gegebenenfalls höchstens auf den Wert begrenzt ist, oberhalb dessen dieser Akkumulator 29 das Risiko läuft, beschädigt zu werden.

Ebenso ist es ebenfalls vorteilhaft, den Akkumulator 29 derart zu wählen, dass seine Nenn-Kapazität möglichst hoch ist.

Man erkennt, dass die Autonomie eines Zeitmessgeräts gemäss der vorliegenden Erfindung klar grösser ist als die Autonomie eines bekannten Zeitmessgeräts, wie derjenigen, die in den bereits erwähnten Patentanmeldungen EP 0 239 820 und EP 0 679 968 beschrieben sind:

Dies ist natürlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass ein Zeitmessgerät gemäss der vorliegenden Erfindung eine Speichervorrichtung, die fähig ist, einen Teil der in seiner Zugfeder enthaltenen mechanischen Energie in Form von elektrischer Energie zu speichern, sowie Mittel, die ermöglichen, diese elektrische Energie zu verwenden, um das Zeitmessgerät funktionieren zu lassen, nachdem sich die Zugfeder vollständig entspannt hat, umfasst.

Es ist klar, dass die Zunahme der Autonomie eines Zeitmessgeräts gemäss der vorliegenden Erfindung nicht allgemein beziffert werden kann, denn sie hängt von den Merkmalen seiner verschiedenen Bestandteile und insbesondere von der Kapazität des zu seiner Speichervorrichtung gehörenden Akkumulators ab.

Man erkennt, dass die Autonomie des Zeitmessgeräts dann, wenn diese Kapazität derart ist, dass die Menge von elektrischer Energie, die dieser Akkumulator speichern kann, etwa gleich wie diejenige ist, die der Menge von mechanischer Energie E2, die weiter oben definiert ist, entspricht, und dass diese letztere etwa gleich wie die Menge von mechanischer Energie E1 ist, die ebenfalls weiter oben definiert ist, in bezug auf diejenige eines bekannten Zeitmessgeräts von der gleichen Art praktisch verdoppelt ist, wobei alle anderen Dinge gleich sind.

Jedoch wird die Zugfeder eines Zeitmessgeräts, wie auch immer es beschaffen ist, im allgemeinen vielmals aufgezogen, bevor das mechanische Drehmoment, welches sie liefert, kleiner als das Grenzdrehmoment CL wird. Daraus folgt, dass die zur Verfügung stehende mechanische Energie nach Umwandlung in elektrische Energie, um den Akkumulator der Speichervorrichtung eines Zeitmessgeräts gemäss der vorliegenden Erfindung aufzuladen, im allgemeinen sehr viel grösser als die mechanische Energie E2 ist.

Es ist also möglich und sogar wünschenswert, die Speichervorrichtung eines Zeitmessgeräts gemäss der vorliegenden Erfindung mit einem Akkumulator auszurüsten, der eine solche Kapazität besitzt, dass er eine Menge von elektrischer Energie speichern kann, die grösser als diejenige ist, welche der Menge von mechanischer Energie E2 entspricht, die weiter oben definiert ist. Trotz seiner erheblichen Kapazität, ist dieser Akkumulator im allgemeinen völlig aufgeladen, wenn das durch die Zugfeder dieses Zeitmessgeräts gelieferte Antriebsdrehmoment kleiner als das weiter oben definierte Grenzdrehmoment CL wird. Daraus folgt, dass die Autonomie eines Zeitmessgeräts, dessen Speichervorrichtung einen solchen Akkumulator umfasst, noch vergrössert ist.

Es ist klar, dass zahlreiche Veränderungen an dem Zeitmessgerät gemäss der vorliegenden Erfindung, wovon soeben zwei Ausführungsformen beschrieben worden sind, vorgenommen werden können, ohne dass dieses letztere über den Rahmen dieser Erfindung hinausgeht. Nur einige dieser Veränderungen werden weiter unten erwähnt.

Somit erkennt der Fachmann beispielsweise ohne Mühe, dass der Wandler eines Zeitmessgeräts gemäss der vorliegenden Erfindung mehr als eine Spule umfassen kann und/oder dass sein Rotor einen Vielpolmagneten umfassen kann. Dieser Rotor kann auch mehrere zweipolige oder vielpolige Magneten umfassen.

In solchen Fällen ist die Periode der durch den Wandler erzeugten Wechselspannung natürlich ein Teilvielfaches der Drehperiode des Rotors dieses Wandlers. Die Regelungsschaltung des Zeitmessgeräts ist dann natürlich derart angeordnet, dass sie, wenn dies nötig ist, bei jeder Periode dieser Spannung einen Antriebsimpuls liefert.

Andererseits kann die Unterwerfung der Ist-Winkelposition des Rotors des Wandlers eines Zeitmessgeräts gemäss der vorliegenden Erfindung gegenüber seiner Soll-Winkelposition auf eine Art ausgeführt werden, die verschieden von derjenigen ist, welche weiter oben beschrieben worden ist, zum Beispiel auf die Art, die in der bereits erwähnten Patentanmeldung EP 0 239 820 beschrieben ist.

Die Mittel, die die in der obenstehenden Beschreibung mit dem Bezugszeichen IM bezeichneten Antriebsimpulse erzeugen, können ebenfalls verändert werden.

Diese Mittel können zum Beispiel derart angeordnet sein, dass sie wenn nötig bei jeder Periode der durch den Wandler erzeugten Spannung zwei Antriebsimpulse erzeugen. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, dass einer dieser Antriebsimpulse positiv ist und an die Spule des Wandlers angelegt wird, wenn die durch diesen letzteren erzeugte Wechselspannung wie in den weiter oben beschriebenen Beispielen nahe bei ihrem positiven Spitzenwert ist, und dass der andere dieser Antriebsimpulse an diese Spule angelegt wird, wenn diese Spannung nahe bei ihrem negativen Spitzenwert ist. Dieser letzte Antriebsimpuls muss natürlich ebenfalls negativ sein, damit er ebenfalls den Rotor des Generators beschleunigt.

Es muss festgehalten werden, dass die Anzahl von Antriebsimpulsen, die bei jeder Periode der durch den Wandler erzeugten Spannung an die Spule des Wandlers angelegt werden, wenn nötig ebenfalls grösser als zwei sein kann.

Stets beispielshalber können die Mittel, welche die Antriebsimpulse erzeugen, ebenfalls derart verändert werden, dass diese letzteren unter Bedingungen erzeugt werden, die verschieden von denjenigen sind, die weiter oben beschrieben worden sind. Somit können diese Mittel derart angeordnet sein, dass die Erzeugung dieser Antriebsimpulse früher oder später als diejenige, die weiter oben beschrieben worden ist, beginnt und/oder aufhört. Stets beispielshalber können diese Mittel insbesondere derart angeordnet sein, dass diese Erzeugung nur unterbrochen wird, wenn der Wert des Signals zum Vergleichen der Ist-Winkelposition des Rotors des Wandlers mit seiner Soll-Winkelposition eine gewisse Voreilung dieses Rotors in bezug auf diese Soll-Winkelposition darstellt, und nicht wie in den weiter oben beschriebenen Beispielen, sobald dieser Wert anzeigt, dass sich die Nacheilung des Rotors aufgehoben hat. Ebenso können diese Mittel derart angeordnet sein, dass die Erzeugung der Antriebsimpulse beginnt, sobald der Wert des Vergleichssignals eine Nacheilung, so gering sie auch immer ist, dieses Rotors in bezug auf seine Soll- Winkelposition darstellt.

Ebenso kann die Regelungsschaltung in einem Zeitmessgerät gemäss der vorliegenden Erfindung wie in demjenigen, das auf Fig. 3 dargestellt ist, derart angeordnet sein, dass der Bremstransistor, d. h. der Transistor 16 dieser Fig. 3, bei Werten des Vergleichssignals, die verschieden von denjenigen sind, die weiter oben erwähnt worden sind, leitend gemacht oder blockiert werden kann. Diese Regelungsschaltung kann insbesondere derart angeordnet sein, dass dieser Bremstransistor bereits leitend gemacht wird, wenn dieser Wert noch grösser als 3. 2(n-2) ist, wobei somit die Voreilung, welche der Rotor des Wandlers annimmt, wenn der Ladestrom des Akkumulators der Speichervorrichtung kleiner als der weiter oben definierte Grenzwert wird, vermindert werden kann.


Anspruch[de]

1. Zeitmessgerät, das umfasst:

- einen elektromechanischen Wandler (3), der einen Rotor (3a) mit wenigstens einem Permanentmagneten und wenigstens eine Spule (3b), die mit dem Magneten magnetisch gekoppelt ist, umfasst, um als Antwort auf eine Drehung des Rotors (3a) eine erste elektrische Energie zu erzeugen;

- eine mechanische Energiequelle (2), die mit dem Rotor (3a) mechanisch gekoppelt ist, um auf den Rotor (3a) ein erstes Antriebsdrehmoment auszuüben, das die Drehung des Rotors (3a) in einer bestimmten Richtung und mit einer Drehgeschwindigkeit, die höher als eine bestimmte Soll-Geschwindigkeit (Vc) ist, hervorruft, wobei der Rotor (3a) eine Ist-Winkelposition besitzt, die sich während der Drehung ständig ändert;

- Mittel zum Anzeigen einer Zeitinformation (6), die mit dem Rotor (3a) und mit der mechanischen Energiequelle (2) mechanisch gekoppelt sind; und

- Regelungsmittel (7; 32), die Mittel (8 bis 11) zum Erzeugen eines Vergleichssignals, das einen Wert besitzt, der einen Abstand zwischen der Ist- Winkelposition des Rotors (3a) und einer Soll-Winkelposition, die sich mit der Soll- Geschwindigkeit (Vc) regelmässig ändert, darstellt, und Bremsmittel (12, 13, 15, 16; 12, 13, 15, 16, 33 bis 36), die auf das Vergleichssignal ansprechen, um auf den Rotor (3a) ein Bremsmoment auszuüben, das dem Rotor (3a) eine Drehgeschwindigkeit auferlegt, die kleiner als die Soll-Geschwindigkeit (Vc) ist, wenn der Abstand eine Voreilung der Ist-Winkelposition des Rotors (3a) in bezug auf die Soll- Winkelposition ist, umfassen;

dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsmittel (7; 32) ausserdem Steuermittel (21, 23 bis 28; 21, 23 bis 28, 37 bis 39) umfassen, die auf das Vergleichssignal ansprechen, um auf den Rotor (3a) ein zweites Antriebsdrehmoment auszuüben, das ebenfalls die Drehung des Rotors (3a) in der bestimmten Richtung und mit einer Drehgeschwindigkeit, die höher als die Soll-Geschwindigkeit (Vc) ist, hervorruft, wenn der Abstand eine Nacheilung der Ist-Winkelposition des Rotors (3a) in bezug auf die Soll-Winkelposition ist und wenn die Nacheilung grösser als eine bestimmte Nacheilung ist.

2. Zeitmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (21, 23 bis 28; 21, 23 bis 28, 37 bis 39) ausserdem auf das Vergleichssignal ansprechen, um die Ausübung des zweiten Antriebsdrehmoments auf den Rotor (3a) zu beenden, wenn der Abstand wieder null geworden ist.

3. Zeitmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (21, 23 bis 28; 21, 23 bis 28, 37 bis 39) ausserdem auf das Vergleichssignal ansprechen, um die Ausübung des zweiten Antriebsdrehmoments auf den Rotor (3a) zu beenden, wenn der Abstand eine Voreilung der Ist- Winkelposition des Rotors (3a) in bezug auf die Soll-Winkelposition ist und wenn die Voreilung grösser als eine bestimmte Voreilung ist.

4. Zeitmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (21, 23 bis 28; 21, 23 bis 28, 37 bis 39) Speichermittel (28) umfassen, um eine zweite elektrische Energie zu speichern, die aus einem Teil der ersten elektrischen Energie gebildet ist, und so angeordnet sind, dass sie das zweite Antriebsdrehmoment als Antwort auf die zweite elektrische Energie, die in den Speichermitteln (28) gespeichert ist, ausüben.

5. Zeitmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (3) die erste elektrische Energie unter einer Wechselspannung (Ug) erzeugt, die abwechselnd eine erste und eine zweite Polarität besitzt, und dass die Steuermittel (21, 23 bis 28; 21, 23 bis 28, 37 bis 39) so angeordnet sind, dass sie auf die Spule (3b) dann, wenn die Wechselspannung (Ug) die erste Polarität besitzt, einen ersten Antriebsimpuls (IM) ausüben, der ebenfalls die erste Polarität besitzt, wobei das zweite Antriebsdrehmoment auf den Rotor (3a) als Antwort auf den ersten Antriebsimpuls (IM) ausgeübt wird.

6. Zeitmessgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (21, 23 bis 28; 21, 23 bis 28, 37 bis 39) so angeordnet sind, dass sie ausserdem auf die Spule (3b) dann, wenn die Wechselspannung (Ug) die zweite Polarität besitzt, einen zweiten Antriebsimpuls ausüben, der ebenfalls die zweite Polarität besitzt, wobei das zweite Antriebsdrehmoment als Antwort auf den zweiten Antriebsimpuls ebenfalls auf den Rotor (3a) ausgeübt wird.

7. Zeitmessgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (21, 23 bis 28, 37 bis 39) Anschlussmittel (37 bis 39) umfassen, die auf das Vergleichssignal ansprechen, um den Speichermitteln (28) nur dann die Speicherung der zweiten elektrischen Energie zu erlauben, wenn der Abstand eine Voreilung der Ist-Winkelposition des Rotors (3a) in bezug auf die Soll-Winkelposition ist, und dass die Bremsmittel so angeordnet sind, dass sie das Bremsmoment auf den Rotor (3a) nur ausüben, wenn die Voreilung des Rotors (3a) grösser als eine bestimmte Voreilung ist.







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