EP1207439A1 - Electronic watch with capacitive switches on its cover glass - Google Patents

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EP1207439A1
EP1207439A1 EP00204045A EP00204045A EP1207439A1 EP 1207439 A1 EP1207439 A1 EP 1207439A1 EP 00204045 A EP00204045 A EP 00204045A EP 00204045 A EP00204045 A EP 00204045A EP 1207439 A1 EP1207439 A1 EP 1207439A1
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EP
European Patent Office
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watch
capacitive
electrodes
needle
detection
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EP00204045A
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German (de)
French (fr)
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EP1207439B1 (en
Inventor
Pierre-André Farine
Jean-Charles Guanter
Sergio Rota
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Asulab AG
Original Assignee
Asulab AG
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Publication date
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Priority to AT00204045T priority patent/ATE433140T1/en
Publication of EP1207439A1 publication Critical patent/EP1207439A1/en
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Publication of EP1207439B1 publication Critical patent/EP1207439B1/en
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G21/00—Input or output devices integrated in time-pieces
    • G04G21/08—Touch switches specially adapted for time-pieces
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/14—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means incorporating a stepping motor

Abstract

There is a circular range of buttons defined by transparent electrodes (21-32) disposed on the interior face of the glass cover (5) of the watch. The electrodes are attached to a detecting to a detecting device through a multiplexer. The buttons are activated through the electrodes at the touch of a finger (38) on the glass. There are also means to detect at least one of the hands of the watch (8,9) though the same detecting device by using the electrodes.

Description

La présente invention concerne une montre électronique comportant un boítier contenant des moyens d'affichage à aiguilles et pourvu d'une glace en matière diélectrique disposée devant lesdites aiguilles, et des moyens de commande manuelle comportant des touches capacitives pourvues chacune d'une électrode transparente disposée sur la face intérieure de la glace et formant une première armature d'un capteur capacitif dont la deuxième armature est formée par le placement d'un doigt du porteur de la montre sur la face extérieure de la glace sélectivement vis-à-vis d'au moins une des touches capacitives, les moyens de commande comportant en outre des moyens de détection pour détecter des variations de capacité desdits capteurs et produire en conséquence des signaux de commande dans la montre.The present invention relates to an electronic watch comprising a case containing needle display means and provided with a material glass dielectric disposed in front of said needles, and manual control means comprising capacitive keys each provided with a transparent electrode arranged on the inner face of the glass and forming a first frame of a capacitive sensor whose second armature is formed by the placement of a finger of the wearer of the watch on the outer face of the glass selectively opposite at least one of the capacitive keys, the control means further comprising detection means for detecting variations in the capacity of said sensors and generate control signals in the watch accordingly.

Une montre de ce genre est décrite par exemple dans le brevet EP 674 247. Le dispositif de commande à touches capacitives permet de remplacer les organes de commande externes habituels tels que des boutons-poussoirs, servant à commander les diverses fonctions d'une montre, par exemple la mise à l'heure, l'enclenchement et le déclenchement d'un chronographe ou l'entrée dans un mode de fonctionnement particulier.A watch of this kind is described for example in patent EP 674 247. The capacitive button control device makes it possible to replace the usual external controls such as push buttons, used to control the various functions of a watch, for example setting the time, setting and starting a chronograph or entering an operating mode particular.

Par ailleurs, on connaít des montres ayant un dispositif capacitif pour détecter la position d'une aiguille de la montre, notamment dans le but de vérifier et corriger le cas échéant la concordance entre la position réelle de l'aiguille et sa position théorique enregistrée dans un compteur du mouvement d'horlogerie électronique, ou pour détecter la position d'une aiguille indiquant l'heure d'alarme. Par exemple, les demandes de brevets DE 33 17 463 et JP 8-201537 A prévoient de détecter des variations de capacité entre des aiguilles métalliques, d'une part, et une ou deux séries d'électrodes fixes placées sur le cadran, d'autre part. La demande de brevet JP 10-10243 A prévoit en outre que l'électrode fixe peut être une électrode transparente fixée sous la glace de la montre.Furthermore, there are known watches having a capacitive device for detecting the position of a watch hand, in particular for the purpose of verifying and correcting the if necessary, the agreement between the actual position of the needle and its position theoretical recorded in an electronic clock movement counter, or to detect the position of a hand indicating the alarm time. For example, Patent applications DE 33 17 463 and JP 8-201537 A plan to detect capacity variations between metal needles, on the one hand, and one or two series of fixed electrodes placed on the dial, on the other hand. The patent application JP 10-10243 A further provides that the fixed electrode may be an electrode transparent attached under the watch glass.

Une idée de base de la présente invention consiste à combiner les deux dispositifs susmentionnés dans une montre électronique. En outre, l'invention réalise cette combinaison d'une manière remarquablement simple.A basic idea of the present invention is to combine the two aforementioned devices in an electronic watch. Furthermore, the invention achieves this combination in a remarkably simple way.

Selon un premier aspect, l'invention concerne une montre électronique du genre indiqué en préambule ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour la détection capacitive de position d'au moins une des aiguilles, sur la base de variations de capacité entre ladite aiguille et au moins une des électrodes transparentes des touches capacitives. According to a first aspect, the invention relates to an electronic watch of the genre indicated in the preamble above, characterized in that it includes means for the capacitive position detection of at least one of the needles, on the basis of variations in capacitance between said needle and at least one of the electrodes transparent capacitive keys.

On obtient ainsi une combinaison avantageuse des deux systèmes de détection capacitive, grâce à l'utilisation commune d'électrodes transparentes disposées sous la glace, ainsi que des connexions électriques entre ces électrodes et les moyens de détection situés en général dans le mouvement d'horlogerie électronique.An advantageous combination of the two capacitive detection, thanks to the common use of transparent electrodes arranged under the glass, as well as electrical connections between these electrodes and the detection means generally located in the watch movement electronic.

Selon un second aspect, l'invention concerne une montre électronique du genre indiqué en préambule ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour la détection capacitive de position d'au moins une des aiguilles, ladite détection de position de l'aiguille étant effectuée au moyen du dispositif de détection associé aux touches capacitives, sur la base de variations de capacité entre ladite aiguille et au moins une électrode fixe.According to a second aspect, the invention relates to an electronic watch of the genre indicated in the preamble above, characterized in that it comprises means for the capacitive position detection of at least one of the needles, said needle position detection being carried out by means of the detection device associated with capacitive keys, based on variations in capacity between said needle and at least one fixed electrode.

Etant donné que chaque aiguille métallique dont on cherche à détecter la position est généralement raccordée à un potentiel fixe, notamment la masse des circuits électriques de la montre, tout comme le doigt du porteur agissant sur les touches capacitives, cet aspect particulièrement avantageux de l'invention consiste à utiliser les mêmes moyens électroniques pour détecter la position de la ou des aiguilles et la présence du doigt sur une touche. En d'autres termes, l'adjonction de la détection de position d'aiguille dans une montre à touches capacitives du genre décrit dans le brevet EP 674 247 peut se faire sans modification substantielle de l'électronique de détection.Since each metal needle which we seek to detect the position is generally connected to a fixed potential, in particular the mass of electrical circuits of the watch, just like the wearer's finger acting on the capacitive keys, this particularly advantageous aspect of the invention consists in use the same electronic means to detect the position of the needles and the presence of the finger on a key. In other words, the addition of the needle position detection in a watch with capacitive keys of the type described in patent EP 674 247 can be done without substantial modification of detection electronics.

Il va de soi que les deux aspects susmentionnés de l'invention peuvent avantageusement être combinés dans une montre, comme on le décrira plus loin.It goes without saying that the two aforementioned aspects of the invention can advantageously be combined in a watch, as will be described later.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront dans la description suivante d'un exemple de réalisation préféré et de diverses variantes, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

  • la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une montre-bracelet selon l'invention,
  • la figure 2 est un schéma montrant les moyens de détection utilisés dans la montre de la figure 1,
  • la figure 3 représente en plan schématique un premier mode de réalisation des électrodes transparentes disposées sur la glace de la montre,
  • la figure 4 représente un autre mode de réalisation des électrodes transparentes,
  • la figure 5 représente encore un autre mode de réalisation des électrodes transparentes, et
  • la figure 6 représente encore un autre mode de réalisation des électrodes transparentes.
Other characteristics and advantages of the invention will appear in the following description of a preferred embodiment and various variants, with reference to the accompanying drawings, in which:
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a wristwatch according to the invention,
  • FIG. 2 is a diagram showing the detection means used in the watch of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows in schematic plan a first embodiment of the transparent electrodes placed on the crystal of the watch,
  • FIG. 4 represents another embodiment of the transparent electrodes,
  • FIG. 5 represents yet another embodiment of the transparent electrodes, and
  • FIG. 6 represents yet another embodiment of the transparent electrodes.

La montre 1 représentée à la figure 1 comporte de manière classique un boítier étanche 2 comprenant une carrure métallique 3, un fond 4 et une glace 5 en matière diélectrique, par exemple en verre minéral, en verre organique ou en saphir. Le boítier 2 contient un mouvement d'horlogerie électronique 6, une pile électrique 7 et des moyens d'affichage analogique comportant en particulier une aiguille des minutes 8 et une aiguille des heures 9 qui tournent dans un intervalle défini par un rehaut 10 entre la glace 5 et un cadran 11. Dans le mouvement 6, on a représenté de manière schématique une carte à circuits imprimés 12 portant un ou plusieurs circuits intégrés 13. Le boítier 2, ainsi que les aiguilles métalliques 8 et 9 sont reliés à un potentiel fixe défini par l'un des pôles de la pile 7 et constituant la masse électrique 14. Il faut noter que les hauteurs sont exagérées dans la figure 1 afin de clarifier le dessin.Watch 1 shown in Figure 1 conventionally includes a waterproof case 2 comprising a metal middle 3, a bottom 4 and a crystal 5 in dielectric material, for example mineral glass, organic glass or sapphire. The case 2 contains an electronic clockwork movement 6, an electric battery 7 and analog display means comprising in particular a hand of the 8 minutes and a 9 hour hand which rotate within an interval defined by a flange 10 between the glass 5 and a dial 11. In movement 6, there is shown schematically a printed circuit board 12 carrying one or more circuits integrated 13. The housing 2, as well as the metal needles 8 and 9 are connected to a fixed potential defined by one of the poles of the battery 7 and constituting the electrical ground 14. Note that the heights are exaggerated in Figure 1 to clarify the drawing.

La montre 1 est équipée d'un dispositif de commande à touches capacitives basé sur les principes décrits dans le brevet EP 674 247 et enclenché à l'aide d'un organe manuel de commande tel qu'un poussoir 15. Dans le cas présent, les touches capacitives sont formées par douze électrodes transparentes 21 à 32 représentées à la figure 3 et fixées contre la face intérieure de la glace 5, en regard de l'aire balayée par l'aiguille des minutes 8. Les électrodes 21 à 32 sont formées de préférence par une couche d'un oxyde conducteur tel que l'ITO (Indium Tin Oxyde), cette couche comprenant en outre des pistes de connexion 34 et des plages de contact 35 pour relier chacune des électrodes à la carte à circuits imprimés 12 par l'intermédiaire de conducteurs individuels 36 et de connecteurs monolithiques de type zébra (non représentés) dans le rehaut 10. Dans la figure 3, les plages 35 sont regroupées dans deux zones diamétralement opposées de la glace 5, mais elles pourraient l'être dans une seule zone ou dans plusieurs.Watch 1 is equipped with a capacitive button control device based on the principles described in patent EP 674 247 and activated using a manual control member such as a pushbutton 15. In this case, the keys capacitive are formed by twelve transparent electrodes 21 to 32 shown at Figure 3 and fixed against the inner face of the glass 5, facing the swept area by the minute hand 8. The electrodes 21 to 32 are preferably formed by a layer of a conductive oxide such as ITO (Indium Tin Oxide), this layer further comprising connection tracks 34 and contact pads 35 for connect each of the electrodes to the printed circuit board 12 by means of individual conductors 36 and monolithic zebra connectors (not shown) in flange 10. In FIG. 3, the ranges 35 are grouped in two diametrically opposite areas of ice 5, but they could be in a single zone or in several.

Dans le présent exemple, les électrodes 21 à 32 ont une forme sensiblement trapézoïdale, pour recouvrir la majeure partie de la longueur de l'aiguille des minutes 8, et elles sont séparées par des intervalles 37 en forme de bandes radiales de largeur constante, sensiblement égale ou légèrement supérieure à celles de l'aiguille 8. Les intervalles 37 sont décalés angulairement de 30° les uns par rapport aux autres et se trouvent de préférence en regard des index classiques de une heure à douze heures du cadran. Ceci permet de détecter avec précision la position de l'aiguille 8 en regard de ces index, comme on le décrira plus loin. Les touches capacitives définies par les électrodes 21 à 32 peuvent être identifiées par des noms, numéros ou symboles placés par exemple sur le cadran, sur la glace ou sur la lunette du boítier. In the present example, the electrodes 21 to 32 have a shape substantially trapezoidal, to cover most of the length of the minute hand 8, and they are separated by intervals 37 in the form of radial bands of constant width, substantially equal to or slightly greater than that of the needle 8. The intervals 37 are angularly offset by 30 ° with respect to each other and are preferably next to the traditional indexes from one hour to twelve o'clock on the dial. This allows you to accurately detect the position of the needle 8 opposite these indexes, as will be described later. The keys capacitive defined by electrodes 21 to 32 can be identified by names, numbers or symbols placed for example on the dial, on the glass or on the bezel of the case.

Chacune des électrodes 21 à 32 forme l'une des armatures d'un capteur capacitif dont l'autre armature est formée par un doigt 38 du porteur de la montre lorsque le porteur pose ce doigt sur la glace 5, sélectivement en regard de l'électrode concernée. Le doigt 38 est relié électriquement à la masse 14 par l'intermédiaire du boítier 2 de la montre. Dans le capteur capacitif, le placement du doigt 38 sur la touche formée par l'électrode transparente concernée crée une assez forte augmentation de capacité de capteur concerné, par rapport à la capacité parasite existant entre l'électrode et le boítier. Cette variation de capacité est détectée par un dispositif de détection 40 représenté à la figure 2 et incorporé dans l'un des circuits intégrés 13 du mouvement 6. Les douze électrodes transparentes 21 à 32 sont raccordées à douze bornes respectives d'un multiplexeur analogique 42 du dispositif de détection 40. Autrement dit, les douze capteurs capacitifs sont branchés en parallèle entre le multiplexeur 42 et la masse 14. Dans la figure 2, on a représenté à titre d'exemple trois de ces capteurs désignés par S1, S4 et S6 et comportant respectivement les électrodes 21, 24 et 26. Une capacité S13, branchée également entre le multiplexeur 42 et la masse, sert de référence et se trouve de préférence sur la carte à circuits imprimés 12.Each of the electrodes 21 to 32 forms one of the armatures of a sensor capacitive, the other frame of which is formed by a finger 38 of the watch wearer when the wearer places this finger on the glass 5, selectively opposite the electrode concerned. The finger 38 is electrically connected to the ground 14 via the watch case 2. In the capacitive sensor, the placement of finger 38 on the button formed by the transparent electrode concerned creates a fairly strong increase in the capacity of the sensor concerned, compared to the parasitic capacity existing between the electrode and the housing. This variation in capacity is detected by a detection device 40 shown in FIG. 2 and incorporated in one of the circuits integrated 13 of movement 6. The twelve transparent electrodes 21 to 32 are connected to twelve respective terminals of an analog multiplexer 42 of the device detection 40. In other words, the twelve capacitive sensors are connected in parallel between the multiplexer 42 and the ground 14. In FIG. 2, there is shown at By way of example three of these sensors designated by S1, S4 and S6 and comprising electrodes 21, 24 and 26 respectively. A capacitor S13, also connected between the multiplexer 42 and the ground, serves as a reference and is preferably located on the printed circuit board 12.

Le dispositif de détection 40 comporte une source de courant commandée 43, alimentée par une tension de référence VR, un circuit 44 à amplificateur et limiteur de tension, un détecteur de fréquence 45 associé à une mémoire RAM 46, et un circuit d'exploitation 47 destiné notamment à délivrer des signaux de commande SC et des signaux de détection SD. Le détecteur de fréquence 45 et le circuit d'alimentation 47 peuvent comporter chacun soit un circuit logique, soit un microprocesseur.The detection device 40 comprises a controlled current source 43, supplied by a reference voltage V R , a circuit 44 with amplifier and voltage limiter, a frequency detector 45 associated with a RAM memory 46, and an operating circuit 47 intended in particular to deliver control signals SC and detection signals SD. The frequency detector 45 and the supply circuit 47 may each comprise either a logic circuit or a microprocessor.

Le circuit 44, dont l'entrée 44a est raccordée à la source de courant 43 et au multiplexeur 42, forme un oscillateur avec chacun des éléments capacitifs S1 à S13. Sa construction peut être du type décrit dans le brevet EP 674 247, auquel le lecteur se référera pour plus de détails. Ce circuit fonctionne comme un convertisseur tension-fréquence, autrement dit un oscillateur commandé en tension. La fréquence d'oscillation de son signal de sortie SF est proportionnelle à l'inverse de la capacité de celui des éléments S1 à S13 qui lui est relié par le multiplexeur 42.Circuit 44, whose input 44a is connected to the current source 43 and to the multiplexer 42, forms an oscillator with each of the capacitive elements S1 to S13. Its construction can be of the type described in patent EP 674 247, to which the reader refer to for more details. This circuit works like a converter voltage-frequency, in other words a voltage controlled oscillator. Frequency oscillation of its SF output signal is proportional to the inverse of the capacity of that of the elements S1 to S13 which is connected to it by the multiplexer 42.

En fonctionnement, le détecteur de fréquence 45 reçoit le signal SF, mesure sa fréquence d'oscillation par comptage des périodes dans une fenêtre de temps prédéterminée, et compare cette mesure à une valeur mémorisée qui correspond à la capacité intrinsèque C0 du capteur considéré (c'est-à-dire relié par le multiplexeur 42) pour déterminer si le capteur est activé ou non. Lesdites capacités intrinsèques ont été mémorisées dans la mémoire 46 dans une séquence d'initialisation du dispositif de détection. Le détecteur de fréquence 45 commande en outre le multiplexeur 42 et la source de courant 43. La référence constituée par la capacité S13 doit permettre d'une part d'ajuster correctement le courant i de charge/décharge des capteurs capacitifs, et d'autre part, de mesurer la dérive de la fréquence de l'oscillateur, dérive que le logiciel du détecteur de fréquence pourra alors compenser. La valeur de la capacité de référence doit dans tous les cas être supérieure aux valeurs de capacité intrinsèque C0 des capteurs S1 à S12. L'état des douze capteurs S1 à S12 et de la capacité de référence S13 est déterminé de manière séquentielle par balayage à l'aide du multiplexeur 42, en commençant de préférence par la capacité de référence.In operation, the frequency detector 45 receives the signal SF, measures its oscillation frequency by counting the periods in a predetermined time window, and compares this measurement with a stored value which corresponds to the intrinsic capacity C 0 of the sensor considered ( that is to say connected by the multiplexer 42) to determine whether the sensor is activated or not. Said intrinsic capacities have been stored in memory 46 in an initialization sequence of the detection device. The frequency detector 45 also controls the multiplexer 42 and the current source 43. The reference constituted by the capacitor S13 must make it possible on the one hand to correctly adjust the charge / discharge current i of the capacitive sensors, and on the other hand part, to measure the frequency drift of the oscillator, drift that the software of the frequency detector can then compensate. The value of the reference capacity must in all cases be greater than the intrinsic capacity values C 0 of the sensors S1 to S12. The state of the twelve sensors S1 to S12 and of the reference capacity S13 is determined sequentially by scanning using the multiplexer 42, preferably starting with the reference capacity.

La présence de l'aiguille des minutes 8 en regard d'une des électrodes transparentes 21 à 32 produit une augmentation de la capacité du capteur correspondant. Cependant, comme la surface de l'aiguille est relativement petite, cette variation de capacité est beaucoup plus petite, par exemple environ cinq à dix fois plus petite que celle produite par le placement du doigt 38 sur la glace en regard de la même électrode. Le circuit de détection 45 est agencé pour comparer ces variations à des seuils prédéterminés, pour discriminer les variations de capacité causées par l'aiguille par rapport à celle causées par le doigt. En conséquence, les signaux de sortie qu'il délivre au circuit d'exploitation 47 indiquent, d'une part, lequel des capteurs S1 à S12 est activé et, d'autre part, si cette activation est due au doigt 38 ou à l'aiguille 8. En conséquence, le circuit d'exploitation 47 peut délivrer un signal de commande SC si l'activation est due au doigt, ou un signal de détection SD si l'activation est due à l'aiguille.The presence of the 8 minute hand opposite one of the electrodes transparencies 21 to 32 produces an increase in the capacity of the sensor corresponding. However, since the surface of the needle is relatively small, this variation in capacity is much smaller, for example around five to ten times smaller than that produced by placing finger 38 on the opposite glass of the same electrode. The detection circuit 45 is arranged to compare these variations at predetermined thresholds, to discriminate variations in capacity caused by the needle compared to that caused by the finger. Consequently, output signals which it delivers to the operating circuit 47 indicate, on the one hand, which sensors S1 to S12 is activated and, on the other hand, if this activation is due to the finger 38 or needle 8. Consequently, the operating circuit 47 can deliver a signal SC command if the activation is due to the finger, or a detection signal SD if activation is due to the needle.

De préférence, le circuit d'exploitation 47 est agencé pour signaler le passage de l'aiguille 8 d'une des électrodes 21 à 32 à la suivante, ou encore d'une des électrodes à l'intervalle 37 la séparant de l'électrode suivante. Comme l'aiguille est généralement entraínée pas à pas, ceci permet de détecter avec précision le passage de l'aiguille à des positions prédéterminées, de cinq minutes en cinq minutes dans le présent exemple. Le circuit de détection 45 peut stocker dans la mémoire 46 les valeurs mesurées lors d'un balayage et ensuite comparer à celles-ci les nouvelles valeurs mesurées lors du balayage suivant. Comme la durée d'un balayage complet peut être assez courte, par exemple entre 30 et 200 ms selon le nombre des capteurs, ce circuit peut détecter avec précision l'instant où l'aiguille 8 commence à couvrir l'une des électrodes, même si elle couvre encore partiellement l'électrode précédente. Il est ainsi possible de réduire les intervalles 37 entre électrodes et d'utiliser des aiguilles relativement larges, produisant des variations de capacité assez élevées et donc faciles à détecter.Preferably, the operating circuit 47 is arranged to signal the passage from needle 8 from one of electrodes 21 to 32 to the next, or from one of electrodes at the interval 37 separating it from the next electrode. As the needle is generally driven step by step, this allows to accurately detect the passage of the needle at predetermined positions, from five minutes to five minutes in the this example. The detection circuit 45 can store in memory 46 the values measured during a scan and then compare these to the new values measured during the next scan. Like the duration of a full scan can be quite short, for example between 30 and 200 ms depending on the number of sensors, this circuit can accurately detect when the needle 8 starts to cover one of the electrodes, even if it still partially covers the electrode previous. It is thus possible to reduce the intervals 37 between electrodes and use relatively large needles, producing fairly large variations in capacity high and therefore easy to detect.

Un homme du métier comprendra que la détection de position d'aiguille que permet le dispositif décrit ci-dessus peut être utilisée avantageusement pour contrôler la concordance entre cette position et le contenu d'un compteur électronique de minutes dans le mouvement de la montre. Lorsque la position de l'aiguille n'est pas conforme à la valeur du compteur, une correction automatique sera effectuée par un nombre de pas approprié du moteur qui entraíne cette aiguille.A person skilled in the art will understand that the needle position detection that allows the device described above can be used advantageously to control the agreement between this position and the content of an electronic counter of minutes in the watch movement. When the needle position is not in accordance with the value of the counter, an automatic correction will be carried out by a appropriate number of steps of the motor which drives this needle.

En général, l'aiguille des heures 9 est plus éloignée des électrodes transparentes 21 à 32 que l'aiguille des minutes 8. Dans cet exemple, elle présente à proximité des électrodes 21 à 32 une superficie trop petite pour perturber la détection de position de l'aiguille des minutes. Toutefois, dans d'autres réalisations on peut donner à l'aiguille des heures 9 une taille suffisante et la placer assez près de la glace 5 pour qu'elle produise, dans les capteurs S1 à S12, une variation de capacité suffisante pour être détectable. Le circuit de détection 45 devra alors utiliser un seuil prédéterminé supplémentaire pour discriminer les variations de capacité dues respectivement à l'aiguille des heures et à l'aiguille des minutes.In general, the 9 hour hand is further from the electrodes transparent 21 to 32 as the minute hand 8. In this example, it presents proximity of electrodes 21 to 32 too small an area to interfere with detection position of the minute hand. However, in other embodiments we can give the 9 hour hand a sufficient size and place it close enough to the ice 5 so that it produces, in the sensors S1 to S12, a variation in capacity sufficient to be detectable. The detection circuit 45 must then use a threshold additional predetermined to discriminate variations in capacity due the hour hand and the minute hand respectively.

Une autre solution, représentée schématiquement en traits interrompus dans la figure 1, consiste à détecter la position de l'aiguille des heures 9 au moyen d'une ou plusieurs électrodes fixes 51 placées sur le cadran 11, donc plus près de cette aiguille que l'aiguille des minutes 8. Chacune des électrodes fixes 51 constitue alors, avec l'aiguille 9, un capteur capacitif supplémentaire pouvant être raccordé au multiplexeur 42 et balayé par le dispositif de détection 40 à la suite des capteurs S1 à S12. En d'autres termes, le même dispositif de détection 40 est capable de signaler l'actionnement d'une touche capacitive par le doigt 38, la position de l'aiguille des minutes 8 et la position de l'aiguille des heures 9. Bien entendu, ce système de détection de l'aiguille des heures peut être combiné avec les autres formes de réalisation décrites ci-dessous et peut aussi être prévu pour détecter la position d'une autre aiguille de la montre.Another solution, represented schematically in broken lines in Figure 1, consists in detecting the position of the hour hand 9 by means of one or several fixed electrodes 51 placed on the dial 11, therefore closer to this needle than the minute hand 8. Each of the fixed electrodes 51 then constitutes, with needle 9, an additional capacitive sensor which can be connected to the multiplexer 42 and scanned by the detection device 40 following the sensors S1 to S12. In in other words, the same detection device 40 is capable of signaling actuation of a capacitive key by finger 38, the position of the minutes 8 and the position of the hour hand 9. Of course, this hour hand detection can be combined with other forms of embodiment described below and can also be provided to detect the position of a other watch hand.

Pour limiter la consommation d'énergie électrique, le dispositif de détection 40 est normalement inactif. Il est activé de préférence dans deux circonstances particulières. La première est celle où le porteur de la montre désire actionner l'une des touches capacitives de commande en touchant la glace 5. Il doit d'abord mettre la montre dans un mode de commande, par exemple par pression sur un poussoir 15 ou par une action sur la tige de commande de la montre. Cette action délivre un signal d'initialisation SI au circuit d'exploitation 47, qui va activer le circuit de détection 40 et produire la séquence d'initialisation par le circuit de détection 45. Dès cet instant, tout actionnement d'une touche capacitive par le doigt 38 sera détecté. Les positions des aiguilles peuvent également être détectées le cas échéant. L'autre circonstance est un contrôle périodique de la position de l'aiguille ou des aiguilles de la montre. Ce contrôle peut être initialisé soit par le contrôle SI décrit ci-dessus, soit par un signal spécifique délivré au circuit d'exploitation 47, par exemple une ou deux fois par jour.To limit the consumption of electrical energy, the detection device 40 is normally inactive. It is preferably activated in two circumstances special. The first is where the wearer of the watch wishes to activate one capacitive control keys by touching the glass 5. He must first put the shows in a control mode, for example by pressing a pusher 15 or by an action on the control rod of the watch. This action gives a signal initialization SI to the operating circuit 47, which will activate the detection circuit 40 and produce the initialization sequence by the detection circuit 45. From this moment, all actuation of a capacitive key by finger 38 will be detected. The positions of needles can also be detected if necessary. The other circumstance is a periodic check of the position of the hand or hands of the watch. This control can be initialized either by the SI control described above, or by a signal specific delivered to the operating circuit 47, for example once or twice a day.

La figure 4 représente une autre forme de réalisation d'une électrode transparente 61 utilisable à la place de chacune des électrodes 21 à 32 décrite plus haut, c'est-à-dire qu'on peut prévoir douze de ces électrodes 61 sur le pourtour de la glace 5, qui sont séparées par des intervalles 62 ayant une largeur sensiblement égale ou légèrement supérieure à celle de l'aiguille des minutes 8. Par contre, les électrodes 61 ne recouvrent pas la zone balayée par l'aiguille des heures 9. L'électrode 61 est en forme de peigne, avec une base 63 continue en direction circonférentielle et cinq dents 64 s'étendant radialement en direction du centre et séparées par des intervalles 65 de même largeur que les intervalles 62. La connexion électrique entre chaque électrode 61 et les circuits électroniques de la montre s'effectue de la même façon que dans l'exemple précédent. Grâce à cet agencement des électrodes transparentes, il est possible de détecter avec précision cent vingt positions de l'aiguille des minutes 8, correspondant aux soixante dents 64 et aux soixante intervalles 62 et 65. Ces positions sont comptées à partir d'une position de référence, définies par exemple par la première dent 64 de la première des électrodes 61.Figure 4 shows another embodiment of an electrode transparent 61 usable in place of each of the electrodes 21 to 32 described more high, that is to say that twelve of these electrodes 61 can be provided around the periphery of the glass 5, which are separated by intervals 62 having a width substantially equal to or slightly greater than that of the 8 minute hand. electrodes 61 do not cover the area swept by the hour hand 9. The electrode 61 is comb-shaped, with a base 63 continuing in the direction circumferential and five teeth 64 extending radially towards the center and separated by intervals 65 of the same width as the intervals 62. The connection electric between each electrode 61 and the electronic circuits of the watch is done in the same way as in the previous example. Thanks to this arrangement transparent electrodes it is possible to accurately detect a hundred and twenty positions of the minute hand 8, corresponding to the sixty teeth 64 and the sixty intervals 62 and 65. These positions are counted from a position of reference, defined for example by the first tooth 64 of the first of the electrodes 61.

La figure 5 représente une autre forme de réalisation, comportant deux types différents d'électrodes transparentes 70 et 71 sur la face intérieure de la glace 5 de la montre 1 décrite plus haut. Chaque électrode 71 comporte, en dehors du champ balayé par l'aiguille des minutes 8, une partie élargie 71a formant une touche capacitive destinée à coopérer avec le doigt 38 du porteur et identifiée par exemple par un symbole 72 qui correspond à la fonction commandée par la touche capacitive. Chaque électrode 71 comporte en outre une partie étroite 71b qui s'étend radialement entre les électrodes 70 adjacentes et présente comme celles-ci une forme de bande. Chacune des électrodes 70 et 71 est raccordée individuellement au circuit de détection. Elles forment ensemble une rangée circulaire comportant, par exemple, trente électrodes et trente intervalles 73 pour permettre de détecter soixante positions de l'aiguille 8.FIG. 5 represents another embodiment, comprising two types different transparent electrodes 70 and 71 on the inner face of the crystal 5 of the shows 1 described above. Each electrode 71 comprises, outside the field swept by the minute hand 8, an enlarged part 71a forming a key capacitive intended to cooperate with the wearer's finger 38 and identified for example by a symbol 72 which corresponds to the function controlled by the capacitive key. Each electrode 71 further comprises a narrow part 71b which extends radially between the adjacent electrodes 70 and has, like these, a strip shape. Each of the electrodes 70 and 71 is individually connected to the detection. They together form a circular row comprising, for example, thirty electrodes and thirty intervals 73 to detect sixty positions of needle 8.

Dans une autre forme de réalisation représentée à la figure 6, l'agencement des électrodes transparentes illustré par la figure 5 est modifié pour comporter uniquement une rangée circulaire de trente électrodes 80 en forme de bandes radiales, sans les parties élargies 71a représentées à la figure 5. Chaque touche capacitive est alors définie par un groupe 81 à 86 de plusieurs (par exemple deux ou trois) électrodes 80 consécutives pouvant être couvertes ensemble par le doigt du porteur. Le dispositif de détection 40 est alors agencé pour discriminer les cas où une seule électrode 80 est activée, ce qui correspond à la présence de l'aiguille 8 en regard de cette électrode, et les cas où au moins deux (ou la totalité) des électrodes adjacentes 80 d'un même groupe 81 à 86 sont activées, ce qui correspond à la présence du doigt du porteur en regard de ce groupe. La référence 88 indique par exemple une zone couverte par le doigt et dans laquelle la présence du doigt crée une variation de capacité détectée dans toutes les électrodes du groupe 81 et dans quelques électrodes voisines, mais pas dans celles des groupes voisins 82 et 86. Le dispositif de détection 40 détectera que plusieurs ou toutes les électrodes du groupe 81 sont activées au même moment. En conséquence, il l'indiquera comme une activation de la touche capacitive correspondante par le doigt 38 (et non par l'aiguille 8) et délivrera le signal de commande SC correspondant à cette touche.In another embodiment shown in Figure 6, the arrangement transparent electrodes illustrated in Figure 5 is modified to include only a circular row of thirty strip-shaped electrodes 80 radial, without the enlarged portions 71a shown in Figure 5. Each key capacitive is then defined by a group 81 to 86 of several (for example two or three) 80 consecutive electrodes that can be covered together by the finger of the carrier. The detection device 40 is then arranged to discriminate the cases where a single electrode 80 is activated, which corresponds to the presence of needle 8 in look at that electrode, and cases where at least two (or all) of the electrodes adjacent 80 of the same group 81 to 86 are activated, which corresponds to the presence of the wearer's finger next to this group. The reference 88 indicates by example an area covered by the finger and in which the presence of the finger creates a variation in capacity detected in all the electrodes of group 81 and in some neighboring electrodes, but not in those of neighboring groups 82 and 86. The detection device 40 will detect that several or all of the electrodes in the group 81 are activated at the same time. As a result, it will mark it as a activation of the corresponding capacitive key by finger 38 (and not by the needle 8) and will deliver the control signal SC corresponding to this key.

On notera encore la possibilité de compléter les agencements d'électrodes selon les figures 3 à 6 par d'autres électrodes transparentes servant de touches capacitives sans jouer de rôle dans la détection de position d'une aiguille, par exemple une électrode située au centre de la glace 5.Note also the possibility of completing the electrode arrangements according to FIGS. 3 to 6 by other transparent electrodes serving as keys capacitive without playing a role in detecting the position of a needle, for example example an electrode located in the center of the glass 5.

Dans tous les exemples décrits ci-dessus, le procédé de fonctionnement du dispositif de détection 40 comporte deux modes indépendants ou simultanés, qui sont gérés grâce au logiciel et/ou à l'agencement logique des éléments 45 et 47 de ce dispositif : un mode de commande par touches capacitives, que le porteur de la montre enclenche volontairement au moyen d'un organe tel que le poussoir 15, et un mode de détection d'aiguille qui peut être enclenché et déclenché automatiquement par le mouvement d'horlogerie. Le mode de commande peut être déclenché soit par temporisation, soit par une commande manuelle. Tant que le mode de commande est déclenché, la détection d'aiguille peut être limitée à une région restreinte de l'aire parcourue par l'aiguille, par exemple à une seule des électrodes transparentes ou à une région comprenant la dernière électrode ayant détecté l'aiguille et les électrodes voisines. Cette limitation est opérée au moyen du multiplexeur 42. Elle permet soit une économie d'énergie électrique, soit une augmentation de la précision de mesure de la fréquence d'oscillation grâce à un élargissement de la fenêtre de comptage des périodes.In all the examples described above, the operating method of the detection device 40 has two independent or simultaneous modes, which are managed by software and / or the logical arrangement of elements 45 and 47 of this device: a mode of control by capacitive keys, that the wearer of the watch voluntarily engages by means of a member such as pusher 15, and a needle detection mode which can be switched on and off automatically by the watch movement. The command mode can be triggered either by time delay, either by manual control. As long as the command mode is triggered, needle detection can be limited to a restricted region of the area traversed by the needle, for example at only one of the transparent electrodes or at a region comprising the last electrode that detected the needle and the electrodes neighbors. This limitation is operated by means of the multiplexer 42. It allows either electrical energy savings, i.e. increased measurement accuracy of the oscillation frequency by widening the counting window periods.

La description qui précède démontre qu'il est possible de compléter le dispositif de commande à touches capacitives décrit dans le brevet EP 674 247 par des moyens remarquablement simples, pour détecter la position d'une ou plusieurs aiguilles de la montre afin d'exploiter cette information dans le mouvement d'horlogerie électronique.The above description demonstrates that it is possible to complete the control device with capacitive keys described in patent EP 674 247 by remarkably simple means to detect the position of one or more watch hands in order to use this information in the movement electronic watchmaking.

Claims (12)

Montre électronique comportant un boítier (2) contenant des moyens d'affichage à aiguilles (8, 9) et pourvu d'une glace (5) en matière diélectrique disposée devant lesdites aiguilles, et des moyens de commande manuelle comportant des touches capacitives pourvues chacune d'au moins une électrode transparente (21 à 32, 61, 71, 80) disposée sur la face intérieure de la glace et formant une première armature d'un capteur capacitif dont la deuxième armature est formée par le placement d'un doigt (38) du porteur de la montre sur la face extérieure de la glace sélectivement vis-à-vis d'au moins une des touches capacitives, les moyens de commande comportant en outre un dispositif de détection (40) pour détecter des variations de capacité desdits capteurs et produire en conséquence des signaux de commande dans la montre,    caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour la détection capacitive de position d'au moins une des aiguilles (8, 9) sur la base de variations de capacité entre ladite aiguille et au moins une des électrodes transparentes (21 à 32, 61, 71, 80) des touches capacitives.Electronic watch with a housing (2) containing display means with needles (8, 9) and provided with a glass (5) of dielectric material placed in front of said needles, and manual control means comprising capacitive keys each provided with at least one transparent electrode (21 to 32, 61, 71, 80) disposed on the inner face of the glass and forming a first frame of a capacitive sensor, the second of which armature is formed by placing a finger (38) of the watch wearer on the outer face of the crystal selectively with respect to at least one of the capacitive keys, the control means further comprising a device for detection (40) for detecting variations in the capacity of said sensors and consequently producing control signals in the watch, characterized in that it comprises means for the capacitive detection of the position of at least one of the needles (8, 9) on the basis of variations in capacitance between said needle and at least one of the transparent electrodes (21 to 32, 61 , 71, 80) of the capacitive keys. Montre selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite aiguille (8, 9) est raccordée électriquement à un potentiel fixe et en ce que ladite détection de position de l'aiguille est effectuée au moyen du dispositif de détection (40) associé aux touches capacitives.Watch according to claim 1, characterized in that said hand (8, 9) is electrically connected to a fixed potential and in that said needle position detection is carried out by means of the detection device (40) associated with the keys capacitive. Montre électronique comportant : un boítier contenant des moyens d'affichage à aiguilles (8, 9) et pourvu d'une glace (5) en matière diélectrique disposée devant lesdites aiguilles, et des moyens de commande manuelle comportant des touches capacitives pourvues chacune d'au moins une électrode transparente (21 à 32, 61, 71) disposée sur la face intérieure de la glace et formant une première armature d'un capteur capacitif dont la deuxième armature est formée par le placement d'un doigt (38) du porteur de la montre sur la face extérieure de la glace sélectivement vis-à-vis d'au moins une des touches capacitives, les moyens de commande comportant en outre un dispositif de détection (40) pour détecter des variations de capacité desdits capteurs et produire en conséquence des signaux de commande dans la montre,    caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour la détection capacitive de position d'au moins une des aiguilles (8, 9) sur la base de variations de capacité entre ladite aiguille et au moins une électrode fixe (21 à 32, 51, 61, 70, 71), ladite détection de position de l'aiguille étant effectuée au moyen du dispositif de détection (40) associé aux touches capacitives. Electronic watch including: a case containing display means with needles (8, 9) and provided with a glass (5) of dielectric material placed in front of said needles, and manual control means comprising capacitive keys each provided with at least one transparent electrode (21 to 32, 61, 71) disposed on the inner face of the glass and forming a first frame of a capacitive sensor, the second frame of which is formed by placing a finger (38) of the watch wearer on the outer face of the crystal selectively with respect to at least one of the capacitive keys, the control means further comprising a detection device ( 40) to detect variations in the capacity of said sensors and consequently produce control signals in the watch, characterized in that it comprises means for the capacitive position detection of at least one of the needles (8, 9) on the basis of variations in capacitance between said needle and at least one fixed electrode (21 to 32, 51, 61, 70, 71), said detection of the position of the needle being effected by means of the detection device (40) associated with the capacitive keys. Montre selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite électrode fixe (51, 70) est distincte des électrodes transparentes (21 à 32, 61, 71) des touches capacitives.Watch according to claim 3, characterized in that said fixed electrode (51, 70) is distinct from the transparent electrodes (21 to 32, 61, 71) of the capacitive keys. Montre selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif de détection (40) est agencé pour discriminer des variations de capacité relativement fortes, causées par le placement du doigt (38) vis-à-vis d'une des électrodes transparentes, par rapport à de plus faibles variations de capacité, causées par le passage de l'aiguille (8) à proximité de ladite électrode transparente.Watch according to claim 2, characterized in that the detection device (40) is arranged to discriminate relatively strong variations in capacitance, caused by the placement of the finger (38) with respect to one of the transparent electrodes, by with respect to smaller variations in capacity, caused by the passage of the needle (8) near said transparent electrode. Montre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les électrodes transparentes (21 à 32, 61, 70, 71) sont séparées les unes des autres par des intervalles (37, 62, 73) en forme de bandes radiales.Watch according to one of the preceding claims, characterized in that the transparent electrodes (21 to 32, 61, 70, 71) are separated from each other by intervals (37, 62, 73) in the form of radial bands. Montre selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits intervalles (37) sont situés en regard d'index des heures du cadran.Watch according to claim 6, characterized in that said intervals (37) are located opposite the hour index of the dial. Montre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les électrodes transparentes (21 à 32, 61, 70, 71) sont sensiblement en forme de peigne ayant des dents dirigées radialement vers le centre de la montre.Watch according to one of the preceding claims, characterized in that the transparent electrodes (21 to 32, 61, 70, 71) are substantially in the form of a comb having teeth directed radially towards the center of the watch. Montre selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdites électrodes fixes (70) sont formées par des bandes radiales disposées en une rangée circulaire sur la face intérieure de la glace (5) et en ce que chaque électrode transparente (71) des touches capacitives comporte une partie étroite (71 b) en forme de bande radiale, s'étendant dans ladite rangée des électrodes fixes, et une partie élargie (71a), disposée à l'extérieur de ladite rangée.Watch according to claim 4, characterized in that said fixed electrodes (70) are formed by radial bands arranged in a circular row on the inner face of the crystal (5) and in that each transparent electrode (71) of the capacitive keys comprises a narrow part (71 b) in the form of a radial strip, extending in said row of fixed electrodes, and an enlarged part (71a), disposed outside of said row. Montre selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite électrode fixe (51) est placée sur le cadran (11) de la montre.Watch according to claim 4, characterized in that said fixed electrode (51) is placed on the dial (11) of the watch. Montre selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'une touche capacitive comprend un groupe (81 à 86) desdites électrodes transparentes (80), le dispositif de détection (40) étant agencé pour discriminer des variations de capacité causées par le placement du doigt (38) vis-à-vis de plusieurs électrodes adjacentes dudit groupe, par rapport à la variation de capacité causée par le passage de l'aiguille (8) à proximité d'une quelconque des électrodes dudit groupe.Watch according to claim 2, characterized in that a capacitive key comprises a group (81 to 86) of said transparent electrodes (80), the detection device (40) being arranged to discriminate variations in capacity caused by the placement of the finger (38) with respect to several adjacent electrodes of said group, with respect to the variation in capacity caused by the passage of the needle (8) near any of the electrodes of said group. Montre selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le dispositif de détection (40) comporte un mode de commande, destiné à détecter le placement du doigt (38) vis-à-vis d'une des touches capacitives, et un mode de détection d'aiguille, destiné à détecter la position d'au moins une des aiguilles (8, 9), le dispositif de détection étant capable de fonctionner soit simultanément dans les deux modes, soit dans un seul mode à la fois.Watch according to claim 2 or 3, characterized in that the detection device (40) comprises a control mode, intended to detect the placement of the finger (38) with respect to one of the capacitive keys, and a mode needle detection, for detecting the position of at least one of the needles (8, 9), the detection device being capable of operating either simultaneously in the two modes, or in only one mode at a time.
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