Appareil horaire muni d'un dispositif de synchronisation facultative. La présente demande de brevet concerne le type d'appareils horaires capable de mar cher par ses propres moyens et qui comporte un balancier à la fois à marche autonome et synchronisé par des impulsions périodiques mécaniques, magnétiques ou électromagnéti ques.
On connaît. déjà divers appareils de ce genre dans lesquels la période des impulsions synchronisantes est. en rapport. avec la pé riode à imposer aux oscillations du balancier. Le rythme synchronisant dépend soit d'une autre horloge éloignée, soit. d'un courant alter natif dont. la fréquence moyenne est mainte nue constante. En particulier, on a déjà pro posé de régulariser la marche des mouvements à balanciers (mouvements utilisés dans les hor loges et dans divers appareils comme les com mutateurs horaires), au moyen du courant alternatif fourni par les réseaux de distribu tion d'énergie.
Dans un premier dispositif connu, on munit le régulateur oscillant (balancier associé à un spiral, pendule de gravité) d'une pièce de fer doux on d'acier aimanté, sur laquelle agissent des pièces polaires en fer doux excitées par le courant synchronisant. Ce dispositif ne per met pas d'obtenir une marche autonome satis faisante lorsque la synchronisation est inter rompue, car il subsiste des attractions magné tiques instables entre les pièces ferromagnéti ques et mobiles qui troublent beaucoup l'iso chronisme du régulateur. Le dispositif consi- déré est difficilement applicable à une catégo rie de petits balanciers circulaires pivotés, car les organes moteurs à ajouter alourdissent le régulateur et les aimantations variables ont des effets très perturbateurs sur la période propre.
De plus, les forces d'attraction peu vent amener des usures anormales des pivo- tages délicats utilisés dans les mécanismes ho raires usuels. Enfin, les procédés connus de synchronisation ne sont. pas efficaces lorsque les écarts entre les périodes propres et syn- ehronisantes sont relativement importants. Or, de tels écarts peuvent provenir soit du déré- glage de la cadence propre du régulateur oscil lant, soit d'une forte variation momentanée de la fréquence synchronisante (celle-ci n'étant maintenue constante qu'en moyenne).
Dans un autre dispositif du genre consi déré, un moteur synchrone multipolaire ou un axe rotatif commandé par une démultiplication mécanique, exerce des impulsions synchroni- santes sur le balancier; par exemple, il déforme périodiquement le ressort spiral principal ou un ressort spiral auxiliaire associé au balancier. Dans ce cas, on ne peut obtenir une marche autonome très exacte en cas d'interruption accidentelle du courant synchronisant, car le moteur et le mécanisme d'impulsion s'arrêtent. dans des positions variées, de sorte que la dé formation irrégulière du spiral synchronisant amène de fortes variations de la marche auto nome.
Un inconvénient analogue a lieu lorsque la synchronisation est opérée par l'action ma- gnétique d'un aimant entraîné par le moteur synchrone ou par un courant périodique lancé dans un circuit qui peut rester ouvert ou fermé selon la position d'arrêt du moteur syn chronisant.
Après ,de nombreux essais infructueux, le demandeur est arrivé à cette conclusion que, pour être avantageuses, les horloges synchro nisées, et plus particulièrement les horloges synchronisées par les réseaux de distribution d'énergie, doivent répondre à l'ensemble des desiderata suivants: cc) le régime synchrone doit être très stable et se maintenir même lorsque l'écart entre les périodes propres et synchronisantes est important (deux pour cent, par exemple) ; b) le dispositif synchronisant doit appor ter de l'énergie au balancier afin d'augmenter la sécurité de la marche; il est même préfé rable qu'il puisse entretenir à lui seul les oscillations du balancier de l'appareil horaire lorsque les organes moteurs de marche auto nome ou de réserve de marche sont défaillants;
c) en cas d'interruption accidentelle de l'action synchronisante, il faut que l'appareil horaire puisse fonctionner avec toute la préci sion propre dont il est capable, soit automati quement, soit après une intervention manuelle simple (cette qualité n'est pas obtenue avec les procédés anciens, car ces procédés condui sent à dérégler systématiquement la marche autonome dans le but d'accroître la stabilité du régime synchrone); d) en cas de reprise de l'action synchro nisante, les variations de déphasage entre le mouvement du balancier et les impulsions cor rigeant l'oscillation ne doivent pas créer de perturbations telles que réductions excessives de l'amplitude, battements d'amplitude, arrêts, régimes transitoires par trop prolongés, etc.;
e) il doit être possible d'interrompre volon tairement la synchronisation par des maneeu- vres simples et d'obtenir que, dans ce cas, l'appareil horaire fonctionne avec autant d'exactitude que s'il n'avait pas été muni préalablement d'organes synchronisants.
Cette dernière qualité est d'une très grande importance pour les horloges synchronisées par les réseaux de distribution. En effet, pen dant les périodes de pénurie d'énergie motrice, il arrive fréquemment que les usines centrales ne peuvent plus assurer le réglage chronomé- trique de la fréquence. Pendant ces périodes, l'usager doit pouvoir interrompre la synchro nisation tout en continuant à se servir de l'appareil horaire en marche autonome. Il est très utile aussi d'assurer la possibilité de ces deux modes de fonctionnement lorsque les appareils horaires peuvent être utilisés dans les régions où l'on ne dispose pas de courant alternatif, ou bien lorsque le courant alter natif n'est pas suffisamment bien régularisé.
La réalisation d'appareils horaires indé pendants pouvant passer en marche sy nehro- nisée grâce à des manaeuvres simples, à la portée des usagers, présente une grande uti lité, car la régularisation ehronométrique de la fréquence sera probablement généralisée dans l'avenir et il est préférable de prévoir dès maintenant. les dispositions utiles pour profiter de ce progrès, afin d'éviter la mise au rebut prochaine d'appareils coûteux.
On remarquera que les dispositifs déjà créés pour munir les horloges synchrones de courtes réserves de marche ne répondent pas, en général, aux conditions ci-dessus, car ils comportent des mécanismes horaires simplifiés dont l'exactitude laisse à désirer. La présente invention vise à créer des appareils horaires munis de dispositifs de synchronisation d'em ploi facultatif et qui soient capables aussi de fonctionner sans remontage manuel pendant de longues durées avec toute la précision don née par les régulateurs oscillants isochrones de bonne qualité, non gênés par des organes synchronisants accessoires provisoirement mis hors d'action.
L'appareil horaire selon l'invention est ca ractérisé, d'une part, en ce que, lors de la marche synchronisée, la fréquence propre du balancier, aux amplitudes modérées, est. sys tématiquement abaissée par rapport à la fré quence synchrone et en ce que ledit dispositif comprend une butée sur laquelle le balancier vient rebattre sous l'influence d'impulsions synchronisantes lui imprimant une grande amplitude d'oscillation, et, d'autre part., en ce que (les moyens sont; prévus pour corriger ladite fréquence propre et supprimer les forces irrégulières exercées par les organes synchronisants en cas d'interruption du cou rant synchronisant.
Suivant une forme d'exécution de l'appa reil horaire conforme à. l'invention, l'action synchronisante n'est. pas due à des impulsions électromagnétiques entre aimants et pièces en fer doux. L'expérience montre, en effet, que les pièces en fer doux conservent toujours une aimantation rémanente extrêmement variable; (fans ces conditions, lorsqu'on interrompt le courant synchronisant, des forces magnétiques variables persistent entre les pièces fixes et les pièces mobiles solidaires du balancier. Ces actions, de plus, ne sont pas de la forme d'un rappel élastique au point mort (force propor tionnelle ou déplacement angulaire par rap port à la position d'équilibre).
Dans ces con ditions, les forces magnétiques troublent pro fondément l'isochronisme du régulateur (ba lancier spiral ou pendule) et l'appareil horaire en marche autonome est beaucoup plus sujet à variations que les appareils autonomes nor maux bien établis.
A titre (l'exemples, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé plusieurs formes (l'exécution de l'objet de l'invention: La fig. l représente schématiquement une première forme d'exécution d'un appareil ho raire entretenu par une pile et synchronisé ,râee à une action magnétique fournie par un petit moteur synchrone multipolaire.
La fig. ? représente schématiquement une deuxième forme d'exécution, suivant laquelle l'invention est appliquée à un mouvement ho raire régularisé par un petit balancier pivoté, associé à un spiral qui est soumis à une action synchronisante facultative de' nature méca nique.
La fig. 3 représente une forme d'exécution suivant laquelle la force synchronisante facul tative est une impulsion électromagnétique pé riodique.
La fig. -1 représente séparément le balan cier du dispositif de la fig. 3. Les fig. 5 à 8 représentent un moteur syn chrone multipolaire tournant à faible vitesse, convenant spécialement à la synchronisation par le dispositif de la fig. 3.
La fig. 9 montre schématiquement un dis positif applicable à la synchronisation facul tative, au moyen d'un moteur synchrone, d'un appareil horaire usuel à balancier circulaire et spiral.
La fig. 10 est. un schéma de dispositif de synchronisation électromagnétique au moyen d'un courant alternatif redressé et d'un con tact périodique shunté.
L'invention est applicable aux principaux types d'appareils horaires, notamment à ceux qui sont régularisés par un pendule de gra vité et à ceux qui comportent. un balancier équilibré associé à un spiral. Pendant. le fonc tionnement autonome, l'énergie peut être four nie par un poids, par un ressort moteur ou encore par un générateur électrochimique (pile ou accumulateur).
La fig. 1 représente schématiquement une première forme d'exécution d'appareil horaire munie d'un dispositif de synchronisation facultative. Le mouvement horaire est du type connu à balancier moteur pouvant fonc tionner par ses propres moyens grâce à une pile 1. A cet effet, le balancier est muni d'un aimant. transversal 2, attiré périodiquement par une bobine 3 grâce à un contact périodi que bref 4 qui s'établit en temps opportun sous l'influence du mouvement. pendulaire. Le balancier fait. aussi tourner dent par dent une roue à rochet 5, qui actionne le méca nisme horaire.
Ce mécanisme, non représenté sur la figure, peut comporter des aiguilles, un cadran journalier de déclenchement, des dis positifs de manoeuvre de commutateurs fonc tionnant à des heures déterminées, des con tacts périodiques, etc.
Le dispositif de synchronisation du balan- eier est prévu pour utiliser le courant alter natif d'un réseau de distribution d'énergie dont. la fréquence est régularisée chronométri- quement.. A cet effet, il comporte un petit moteur synchrone JTS qui tourne à une vi tesse relativement faible en rapport constant avec la. fréquence du courant alternatif. Le moteur agit à distance sur l'aimant 2 du ba lancier au moyen d'un dispositif déjà proposé par l'inventeur et dont le principe général ne fait pas partie de l'objet du présent brevet.
Ce dispositif consiste à placer au voisinage de l'aimant 2 1m petit aimant synchronisant 6 qui tourne à une vitesse angulaire moyenne W telle qu'il existe entre cette vitesse et la période d'oscillation idéale du balancier, T, la relation T=2WW Cette condition est réalisée par le choix du nombre de pôles du moteur synchrone ou d'engrenages de transmission pour la com mande de l'aimant 6, ainsi que par la cons truction du mécanisme horaire qui se comporte comme un compteur d'oscillations et doit être établi d'après la cadence moyenne idéale que le dispositif de synchronisation est chargé de maintenir.
Ce dispositif est construit avec les parti cularités ci-après décrites dont le but princi pal est d'obtenir, d'une part, que le balancier, malgré sa tendance naturelle à osciller avec sa période propre, puisse suivre parfaitement le rythme synchronisant en conservant toujours -une grande amplitude, même lorsque la fré- quence-secteur subit momentanément des va riations importantes, et, d'autre part, de ren dre très précise la marche autonome avec la pile lorsque la synchronisation est interrom pue.
L'aimant 2 du balancier est constitué par une matière de haute coercivité et développe aux extrémités<B>NI.</B> et Si des champs radiaux très concentrés. Le balancier peut fonctionner avec la pile 1 seule à une amplitude modérée et régularisée par Lm frein à courant de Fou cault constitué par une bague 7 qui embrasse le pôle Ni lorsque le balancier termine ses oscillations en sens<B>f l.</B> Pour une amplitude plus grande que la valeur obtenue avec la ten sion maximum de la pile, le balancier rebat sur une butée de fin de course 8.
L'aimant synchronisant N2 S2 est .de petite longueur; il est constitué par une matière de haute coercivité et de faible perméabilité magnétique capable d'exercer sur Si des effets de répulsion sans perdre son aimantation pro pre.
L'aimant 6 étant retiré, on règle le balan cier de façon que sa période propre en marche indépendante soit un peu plus grande que la période idéale T correspondant à la marche exacte du mouvement horaire; par exemple, on donne à la période du balancier en marche autonome, aimant 6 retiré, la. valeur T,, = 1,01 <I>T;</I> on règle par construction l'aimantation de l'aimant 6, de façon que, lorsque cet aimant est remis en place et orienté dans une posi tion fixe telle que les pôles S1 et S2 soient plus rapprochés que les pôles Sr et N2, la période du pendille en marche autonome de vienne égale à T.
Ce résultat est possible, car une force horizontale de répulsion exercée sur le pôle Sl a pour effet de réduire la durée d'oscillation T,; L'orientation fixe de l'aimant <B>6</B> qui donne une marche autonome exacte est déterminée par des essais sur les prototypes de fabrication. Elle est repérée en fixant sur l'aimant 6 et sur le stator du moteur des in dex 7' et 8'. Une notice indique à l'usager que, lorsque le moteur synchronisant MS n'est pas mis en service, il faut que les index 7' et 8' soient amenés en regard l'un de l'autre pour que la marche autonome ne soit pas troublée par l'influence magnétique de l'aimant 6.
Lorsqu'on relie l'enroulement 9 du moteur à un secteur de fréquence régularisée, l'appa reil horaire fonctionne de la façon suivante Il se produit des forces d'attraction et de répulsion magnétiques entre les pôles<B><I>SI,</I></B> S2 et N2. Les forces produites par les pôles les plus rapprochées sont, prépondérantes et l'ex périence montre qu'après un régime transi toire dont la durée est variable, mais n'excède pas une dizaine de secondes, le balancier reçoit de l'énergie comme s'il était attiré périodique ment par un aimant voisin déplacé d'un mou vement alternatif de façon que la force d'attraction concorde avec le mouvement. Dans ces conditions, le balancier prend une ampli tude d'oscillation de plus en plus grande et vient frapper la butée de fin de course 8.
Sous l'influence des chocs sur cette butée, la durée d'oscillation décroît et le mouvement se déphase en avance par rapport à la force syn- chronisante. Ce déphasage entraîne une dimi nution de l'énergie communiquée au balancier et celui-ci, à la longue, perd de l'amplitude et ne frappe plus sur la butée. Mais, en raison de son réglage initial, il fonctionne alors avec une période propre plus longue que la. pé riode synchronisante; le déphasage en avance de l'oscillation s'atténue de phis en plus, et, de nouveau, le mouvement concorde avec l'im pulsion magnétique; le pendule reçoit alors de l'énergie et regagne l'amplitude perdue; il frappe de nouveau la butée, ce qui provoque un déphasage en avance comme précédem ment.
Le fonctionnement se continue dans ces conditions et l'on constate que le balancier prend automatiquement un régime synchrone très stable à une amplitude très voisine de la valeur maximum A", permise par la butée 8. Le balancier effleure constamment cette butée et les petits chocs qui se produisent de temps en temps compensent la différence entre la période synchronisante et la période propre à amplitude modérée. L'intensité des chocs se règle d'elle-même et le balancier accomplit une oscillation pendant. que l'aimant 6 tourne d'un tour.
Les variations de déphasage restent tou jours très faibles; même lorsque la fréquence varie de = \? %, le régime synchrone du ba lancier d'est. pas troublé et l'amplitude se maintient à la valeur approximative El",. Cette propriété est dite au fait que le balancier, lorsqu'il ne frappe pas sur la butée, reçoit des impulsions périodiques qui, dirigées en sens inverse de la. force de rappel, allongent la durée d'oscillation; il en résulte un effet de retardement qui est accompagné, après quelques oscillations, d'une augmentation croissante de l'énergie communiquée par l'ai mant 6. Par suite, le balancier prend une amplitude de plus en plus grande et frappe (le nouveau la butée, ce qui corrige rapide ment le retard.
L'effet, d'avance causé par la butée ne peut jamais devenir excessif, car il amène une réduction de l'énergie reçue par le balancier et par là même un affaiblissement des chocs sur la. butée.
On voit que le synchronisme est. assuré par des corrections successives d'avance et de retard dont les valeurs relatives sont impor tantes, mais qui, très vite, se compensent au tomatiquement et limitent à une petite frac tion de période les déphasages positifs et né gatifs de l'oscillation par rapport au mouve ment synchrone idéal. Ce procédé présente l'avantage d'assurer une synchronisation extrêmement énergique et de maintenir à une grande valeur, sensiblement constante, l'am plitude du mouvement synchronisé. Pendant. ce fonctionnement, il est possible d'obtenir, que la force contre-électromotrice induite dans la. bobine 3 devienne très voisine de la tension de la. pile 1 lorsque le contact 4 se ferme.
Par suite, le débit de la pile devient très faible et l'interrupteur 4 ne se détériore pas.
L'appareil horaire décrit ci-dessus se com porte comme une horloge synchrone munie d'une réserve de marche. En effet, en cas de panne de secteur, l'aimant. 6 s'arrête et ne fournit plus d'énergie au balancier; mais au fur et à mesure de la diminution de l'ampli tude, le débit intermittent de la pile 1 dans la. bobine 3 augmente progressivement et l'am plitude se stabilise finalement à une valeur modérée, mais suffisante pour actionner la roue à rochet 5.
Suivant la position d'arrêt de l'aimant 6, il peut se produire une influence variable sur la période Z',, du balancier en marche auto nome; toutefois, lorsque les pannes de cou rant alternatif sont de courtes durées et peu fréquentes, les variations ne sont pas impor tantes. Il est. d'ailleurs prévu d'éviter cette cause d'inexactitude par un dispositif auxi liaire qui sera décrit plus loin.
Lorsque les interruptions de courant alter natif sont. fréquentes et prolongées, la syn chronisation n'offre plus d'intérêt, il est donc préférable clé la supprimer. II est utile aussi de pouvoir interrompre le circuit du moteur synchrone lorsque le réglage de la fréquence n'est pas assuré, ou bien lorsqu'on place l'hor loge en un lieu où l'on ne dispose pas de cou rant alternatif. Dans ce cas, il devient néces saire de supprimer tout déréglage. Il résulte des explications précédentes que ce résultat est facilement obtenu en amenant les index 7' et 8' en regard l'un de l'autre.
On peut aussi prévoir le moteur JUS facile ment démontable et l'enlever, Dans ce cas, il suffit de corriger directement la cadence du balancier. Par exemple, si le balancier est équilibré -et associé à un ressort spinal comme l'indique la fig. 1, on déplacera la raquette de réglage dans une position repérée par le constructeur.
Bien que ces manoeuvres soient simples et à la portée des usagers non horlogers, il est prévu un autre dispositif à fonctionnement automatique dont le principe est le suivant: On choisit le nombre .de pôles du moteur et la cadence du balancier de façon que .l'axe du rotor commande directement l'aimant syn chronisant 6 et on fait agir un dispositif rap pelant cet axe dans l'orientation de repos pour laquelle la répulsion exercée par l'ai mant 6 rend la marche autonome aussi exacte que possible. Ce résultat est obtenu, notam ment, avec un moteur autodémarreur du type connu qui comporte un rotor à forte aiman tation bipolaire, capable de démarrer et de tourner avec un couple moteur élevé.
L'orien tation désirée est obtenue avec un aimant bi polaire fixe disposé à une certaine distance du rotor, de façon que le couple d'attraction n'empêche pas la marche synchrone et soit suffisant pour amener le rotor dans la posi tion d'arrêt voulue. Ce dispositif a été repré senté schématiquement sur la fig. 1 où ,l'on voit en 9 le rotor aimanté .et en 10 l'aimant fixe assurant. l'orientation du rotor lorsque le courant .alternatif fait défaut.
L'appareil horaire que l'on vient de .dé crire est applicable, notamment, .aux horloges de commutation destinées à commander les compteurs à phisieurs tarifs et les compteurs chargés des mesures de consommations entre certaines heures de la journée. Dans ce cas, il faut éviter les manoeuvres frauduleuses. Ce résultat est obtenu avec le dispositif selon la fig. 1 en enfermant les organes dans un boî tier en tôle de fer pouvant être fermé hermé tiquement et plombé.
Pour pouvoir disposer de la puissance mécanique relativement élevée nécessaire pour l'établissement. de bons con tacts, et éviter les difficultés de mise d'aplomb de l'appareil, on utilise de préfé rence un balancier équilibré relativement lourd pivotant dans de petits roulements à billes. L'aimant 2 -est constitué par un .alliage du type fer-nickel-aluminium-cobait. On peut utiliser un moteur US de 25 paires de pôles analogue à celui qui est, décrit plus loin en se référant aux fig. 5 à 8.
Ce moteur permet de synchroniser un balancier dont la période est de une demi-seconde avec une bobine 3 d'en viron cinq .mille spires, on obtient la marche autonome en demandant à la. pile moins de cinq centièmes d'ampère-heure par mois. Pen dant la marche synchrone, le débit de la pile 1 est pratiquement nul. Une petite pile 1 à un élément de bonne qualité (diamètre: 3 cm. longueur: 6 cm environ) se .conserve pendant plusieurs années et assure le fonctionnement ininterrompu de l'appareil.
La fig. 2 représente un appareil horaire muni d'un régulateur oscillant constitué par un balancier circulaire 11 et un spiral 12 dont la virole est montée sur l'axe 0 du balancier.
Cet appareil comprend un ressort de ba rillet remonté automatiquement par un mo teur électrique synchrone 13 qui, de plus, peut. assurer la synchronisation du balancier lors qu'on .déplace un ,levier 14 .de la position _1 (marche autonome) à la position S (marche synchrone).
Le moteur synchrone 13 remonte l'arbre de barillet par un engrenage à vis sans fin 15 et roue tangente 16. La vis sans fin est en traînée par le moteur au moyen d'un em brayage à griffes 17 (ou à friction) qui est en prise lorsque le levier 18, sollicité par le ressort réglable 19, appuie verticalement sui, le pivot supérieur de la vis 15 et que la ten sion du ressort de barillet est. faible. Lorsque le ressort de barillet. est. suffisamment armé, la vis 15 se déplace en sens f 2 et le remon tage s'arrête, mais le moteur synchrone conti nue à tourner.
L'arbre du moteur porte une came excen trique 20 qui peut agir sur le galet 21 lorsque le levier 14 se trouve dans la position S. Le galet est porté par un levier 22 rappelé par un ressort 23. Ce levier, qui pivote autour dc l'axe 24, est muni d'un doit . 25 qui exerce une petite pression périodique sur la. spire extérieure du spiral 1\_'.
La période idéale Z' du balancier corres pondant à une marche exacte de l'appareil horaire est., par construction, égale à la durée moyenne d'un tour de la came 20.
On règle le balancier-spiral de manière que sa période réelle soit égale ou légèrement plus longue que T lorsque le levier \?2 est. écarté au maximum de la came 20 (position (le la figure). Pour cette position, le doigt 25 effleure le spiral lorsque le balancier 11 passe dans la position d'équilibre. Le balancier est muni d'une goupille 26 qui peut venir re battre sur le ressort 27 lorsque l'amplitude des oscillations dépasse la valeur obtenue dans le fonctionnement autonome avec une tension maxima du ressort de barillet.
Ce dispositif fonctionne de la façon sui vante Lorsque le levier 14 se trouve dans la po sition représentée sur la figure (position A), le levier 22 est immobilisé et l'appareil ho raire fonctionne comme une horloge indépen dante à remontage électrique ordinaire. La seule différence est que le moteur 13 conti nue à tourner à. vide lorsque le débraya;@e <B>1..7</B> fonctionne (la tension maximum. du res sort. remonté peut être réglée par l'écrou 2 Lorsqu'on déplace le levier 14 en sens f 3 pour l'amener à la position S, le levier 22 prend un mouvement alternatif sous l'in fluence de la came 20. L'expérience montre que les pressions exercées sur le spiral 12 com muniquent de l'énergie au. balancier.
Ce der nier prend une amplitude croissante et vient rebattre sur le ressort-butée 27. Les chocs de 26 sur 27 déphasent l'oscillation en avance sur les impulsions, ce qui réduit. la- puissance mécanique reçue par le balancier. La synchro nisation est. opérée par des avances et des re tards successifs provenant, d'une part, des chocs sur le ressort<B>27,</B> et, d'autre part, du retard systématique donné au balancier oscil lant à une amplitude modérée. Le fonctionne ment est identique à. celui qui a été décrit en se référant à. la fic. 1.
Lorsqu'on interrompt la synchronisation par le déplacement, du levier 14 (position A), le balancier est uniquement soumis à la force de rappel élastique (proportionnelle à l'écart) due au spiral et aux impulsions de l'échappe ment: Les oscillations sont sensiblement iso chrones. Le réglage peut être parachevé par la raquette habituelle 29.
On pourrait apporter quelques modifica tions à ce dispositif sans changer le principe du fonctionnement. Par exemple, pour donner au balancier les impulsions motrices synchro nisantes, on pourrait notamment monter sur l'axe .du balancier la virole d'un petit ressort spiral auxiliaire dont l'extrémité extérieure serait .déplacée par le levier 22 d'un mouve ment alternatif sur un petit arc ayant un centre voisin de 0.
La fig. 3 représente schématiquement un autre exemple d'appareil horaire muni d'un ressort. de barillet remonté électriquement et d'un régulateur oscillant constitué par un petit balancier circulaire léger 30 associé à. un spiral 31. Dans ce dispositif, les impulsions synchronisantes facultatives peuvent être don nées an balancier par un courant alternatif de fréquence 1/T qui développe une force électromagnétique périodique agissant sur le balancier 30 lorsque ce dernier se trouve à l'extrémité de ses courses.
En l'absence de courant synchronisant, le balancier oscille à une amplitude modérée et retarderait et doit être corrigé d'une des façons décrites plus loin; sous l'influence d'impulsions synchroni- santes relativement fortes, il rebat sur unebutée.
Le balancier présente la forme indiquée sur la fig. 4 et il est fait d'une matière à aimant ductile présentant un champ coercitif très élevé. Par exemple, on peut employer un alliage connu dont, la composition est: cuivre 40, nickel. 27., cobalt 29. Le balancier est dé coupé dans une bande laminée de cet alliage et, après un traitement thermique judicieux, on l'aimante à saturation parallèlement à un diamètre YlSi. Ensuite, on le désaimante partiellement dans un champ inverse.
On ob tient ainsi une pièce 30 qui présente une faible perméabilité magnétique différentielle et dont l'aimantation résiduelle est faible, mais très stable. L'action électromagnétique synchronisante est donnée par une bobine creuse BS qui ne contient pas .de noyau de fer. Cette bobine entoure une partie de la périphérie du balancier. Celui-ci est disposé de façon que la ligne médiane des pôles<I>Ni Si</I> fasse un angle .d'environ 120 avec l'axe de la bobine BS lorsque le spiral n'est pas armé.
Le remontage intermittent du ressort de barillet est assuré par iii moteur synchrone multipolaire 11S restant constamment sous tension. Il est opéré en temps utile au moyen d'un dispositif d'encliquetage connu en lui même (bras à cliquet 32 rappelé par lui res sort 33 .animé d'in mouvement alternatif par l'excentrique 34 et restant immobile lorsque le ressort est remonté au maximum).
En outre, le ressort. de barillet peut être remonté à la main par le bras à cliquet L, Le courant synchronisant est développé dans im dispositif entraîné par le moteur synchrone. Par exemple, le moteur fait tour ner l'aimant 35 à une vitesse telle qu'une ro tation de un tour a .lieu pendant la durée T d'une oscillation du balancier 30, lorsque ce dernier est synchronisé.
Une force électro motrice alternative de fréquence 1/T est alors induite dans la bobine GS.
Le fonctionnement de ce dispositif est analogue à celui des dispositifs précédemment décrits. La synchronisation est opérée par les impulsions de courant. induit dans GS, l'en semble formé par le moteur 111S, l'aimant 35 et l'enroulement GS se comportant comme un convertisseur de fréquence, moteur-alter- nateur tournant à la vitesse angulaire cons tante de:
EMI0008.0041
Pour interrompre la synchronisation sana arrêter l'appareil horaire, il suffit de couper le circuit reliant GS <I>à</I> BS, @au moyen de l'in terrupteur à couteau 36. Après la rupture du circuit, le moteur<I>11'1S</I> continue à tourner et à assurer en temps utile le remontage du ressort du barillet. Pour obtenir une marche auto nome très exacte, il est nécessaire de rectifier la période du balancier en déplagant en sens <B><I>f</I></B> ,j la raquette 37.
On peut: conjuguer le mou vement de l'interrupteur 36 et le déplacement utile de la raquette par exemple au moyen de la biellette 38 de longueur réglable; dans ces conditions, l'unique manoeuvre à effectuer pour passer de la marche synchrone à la marche autonome consiste à amener la pointe 36' de S à A.
On remarquera que ce dispositif n'a pas l'inconvénient des dispositifs connus de syn chronisation électromagnétique par pôles fixes en fer agissant sur un petit aimant porté par le balancier. On sait que dans ces dispositifs l'aimantation rémanente qui persiste après l'interruption du courant synchronisant trou ble profondément la. marche autonome. Avec une bobine sans fer BS, la simple rupture du circuit permet de supprimer complètement les forces perturbatrices. On associera au balan cier un spiral très faiblement ferromagnéti que comme ceux qui ont été proposés comme spiraiLx autocompensateurs améliorés par un champ magnétique constant.
Lorsque le circuit de GS et BS est établi et que le courant alternatif vient à manquer, le moteur 11S et. l'aimant 35 s'arrêtent. L'ap pareil horaire continue alors à. fonctionner avec le ressort de barillet. Comme le circuit de BS est fermé, il se produit un petit amor tissement additionnel par courants induits, ce qui réduit un peu l'amplitude. Toutefois, cet amortissement ne peut arrêter le balancier, car il devient automatiquement de phis en purs faible au fur et. à. mesure de la réduc tion de l'arc d'oscillation.
On pourrait profi ter de la réduction d'amplitude pour corriger le retard nécessaire à la stabilité de la syn chronisation; il suffirait de créer un défaut d'isochronisme dans le sens convenable, per mettant la compensation désirée.
La marche de secours pendant les pannes (le secteur peut ainsi être rendue relativement exacte.
Il est à noter que la puissance mécanique nécessaire pour synchroniser un très léger ba lancier analogue à celui des chronomètres est minime. On petit. clone utiliser un balancier faiblement aimanté et un aimant inducteur 3.5 de petite dimension.
Les fig. 5 à 8 représentent, à titre d'exem ple, un moteur à 25 paires de pôles pouvant convenir à la synchronisation de l'appareil de la fig. 3. Alimenté avec un courant. alternatif (le 50 périodes, ce moteur synchronise un ba lancier dont la période est d'une demi-seconde. Le stator du moteur est analogue à un électro aimant cuirassé formé par une bobine 40 à noyau central 39 entourée par une boîte ronde en fer formée par les pièces 41, 41, et 42. Une rangée circulaire de pôles fixes alternés est formée par la cuvette 41 à fond ajouré et denté intérieurement et par le disque 42 denté extérieurement, et rivé sur le noyau 39.
L'axe 43 est guidé par les coussinets 44 et 45, en bronze poreux imprégné de lubrifiant. Il porte le rotor formé par un aimant bipolaire 46 monté sur une assiette en laiton. Cet aimant. comporte des pôles saillants étroits (voir pro fil fig. 6) disposés radialement, faisant entre eux des angles de (360/25) degrés ou le double de cet angle. Les pôles saillants sont placés comme l'indique la vue fig. 5 et, lorsque les six pôles N (nord) sont en face des dents po laires fixes de 41, six pôles S (sud) se trou vent en face des dents de 42.
L'aimant 46 est. constitué par une matière présentant un clamp coercitif très élevé, de façon que, lors qu'un pôle aimanté se trouve devant deux pôles fixes, il reçoive une force motrice élevée provenant à la fois d'une attraction et d'une répulsion. L'aimant 6 est obtenu très écono miquement soit par moulage de poudres sous haute pression, soit par moulage et frittage, soit même par estampage, lorsqu'on emploie une matière ductile (comme l'alliage cité plus haut). L'entrefer entre la face inférieure de 46 et la face supérieure des dents du stator peut être réglé à une faible valeur par la vis 47 munie d'une butée à bille.
Pour produire par induction un courant. de fréquence égale à deux périodes par seconde et capable de syn chroniser un balancier, on dispose au-dessus de l'aimant deux bobines 48 et 49 fixées sur une plaque de fer 50. Une partie du flux de l'aimant mobile 46 se ferme par cette plaque en traversant les spires des bobines. Celles-ci peuvent ainsi jouer le rôle de l'enroulement CS de la fig. 3. Comme le rotor tourne très lentement sous l'influence du couple pulsa- toire qu'il reçoit, il est utile de régulariser le couple moteur pour éviter une progression par saccades; ce résultat est obtenu au moyen du volant 51 qui est libre sur l'assiette 52. Le frottement amortit les oscillations de vitesse.
On petit fabriquer le volant en comprimant très fortement dans un moule une poudre de bronze; la pièce obtenue est poreuse et l'on peut l'imprégner d'huile, ce qui permet d'évi ter tous risques de grippage du volant sur l'axe.
Dès que la bobine 40 est sous tension, le moteur se met à vibrer angulairement et il démarre spontanément dans un sens quelcon que, et se met à tourner au synchronisme. Le couple est suffisant pour produire le courant induit synchronisant. et pour actionner l'ex centrique 34 de la fig. 3.
Le moteur de la fig. 7 pourrait. aussi être utilisé dans le montage suivant la fig. 1. Il suffirait de remplacer la plaque de fer 50 par une rondelle d'acier trempé aimantée suivant la direction d'un diamètre. On obtiendrait ainsi l'arrêt du rotor dans une orientation fixe. Le moteur de la fig. 7 pourrait aussi entraîner directement un aimant chargé de synchroniser un pendule de gravité de petite longueur dont la période est d'une demi- seconde.
La fig. 9 représente un dispositif de syn chronisation réalisable au moyen d'un moteur synchrone 3TS qui fait tourner l'excentrique 34 à la vitesse d'un tour pendant la période idéale Z' du balancier 30 associé au spiral 53. La synchronisation est opérée, comme dans le dispositif de la fig. 2, par le levier oscillant 54 dont le doigt 25 exerce une pression pério dique sur la spire eîtérieure du spiral 53. Le balancier 30 porte, comme en fig. 2, une gou pille 26 qui, aux grandes amplitudes, vient rebattre sur la butée-ressort 27.
On peut mettre hors d'action le dispositif de synchro nisation en amenant la pointe de l'aiguille 55' de S en A, ce qui a pour effet complémen taire de rapprocher du spiral le taquet 56. La position de ce taquet est réglée par cons truction pour corriger le retard du balancier. On pourrait aussi effectuer la correction de période par déplacement d'une raquette ordi naire de réglage.
Dans le dispositif de la fig. 3, le courant de période T utilisé pour synchroniser le ba lancier 30 pourrait être obtenu par divers moyens. Par exemple, on peut employer un contact périodique 60 coupé par une came excentrique 59, comme le montre schématique ment la fig. 10. La came 59 étant montée sur l'axe d'un moteur dont le rotor est rappelé dans une certaine position invariable de repos, on peut obtenir qu'en cas de panne de secteur le contact 60 soit toujours coupé. L'énergie synchronisante, qui est minime, peut être fournie par un petit enroulement 58 superposé à l'enroulement 57 du moteur et se compor tant comme le secondaire d'un transformateur.
Il est possible d'obtenir ainsi une tension alter native de quelques volts qu'il suffira de recti fier par un petit redresseur sec<I>RED,</I> comme le montre la fig. 1.0. On peut shunter le con tact 60. par une résistance filiforme 61 dé pourvue de self-inductance. Dans ces condi tions, le contact 60 se conserve en parfait état; ce contact, d'ailleurs, ne coupe qu'un courant infime. Lorsque le dispositif suivant la fig. 10 est appliqué an balancier aimanté de la fig. 4, il n'est pas nécessaire de dérégler systématiquement sur le retard le balancier 30.
En effet, la composante continue du cou rant ondulé produit elle-même le retard utile à la synchronisation et elle disparaît lorsque l'on coupe le courant synchronisant.
Dans un dispositif de synchronisation électromagnétique du type des fig. 3 et 10, la production du courant ondulé de période T peut être assurée par divers appareils émet teurs de la fréquence-étalon. En particulier, le contact 60 pourrait être manoeuvré pério diquement par un relais sélectif commandé par une émission rythmée envoyée par un poste central éloigné, au moyen d'un signal radioélectrique modulé par un observatoire astronomique.