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Dispositif électronique d'entretien du mouvement d'un organe oscillant La présente invention se rapporte à un dispositif électronique d'entretien du mouvement d'un organe oscillant comprenant au moins un balancier et un spiral.
La fig. 1 du dessin annexé se rapporte à une solution que la pratique oblige à écarter, pour les raisons indiquées ci-après.
Elle représente un balancier 1, dont la serge, traversant une bobine 2 de fil conducteur, y fait passer en oscillant, un petit aimant permanent 3, dont elle est porteuse.
Il est clair que ces passages donneront lieu à des courants induits dans la bobine, de même que l'excitation de cette dernière permettrait de donner des impulsions au balancier.
La disposition que l'on vient d'indiquer présente un désavantage: la serge du balancier 1 devant être matériellement reliée à son pivot 4, l'amplitude du balancier est limitée et ne saurait dépasser un angle de 150 au maximum. Cet angle est peu favorable pour assurer le bon fonctionnement d'un mouvement d'horlogerie.
La présente invention se rapportant à un organe oscillant comprenant un balancier et un spiral, remédie à cet inconvénient en prévoyant, d'une part, deux bobinages conducteurs, chaque bobinage étant composé d'une bobine quadrangulaire repliée symétriquement en forme de gouttière et dont les parties extrêmes forment deux U, et d'autre part, au moins un aimant porté par un balancier passant à l'intérieur desdites parties en U, cet aimant étant situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du balancier, ayant une longueur égale à la distance des plans moyens des- dites parties en U et induisant, dans l'un desdits bobi- nages, constituant le bobinage de commande d'un amplificateur, un courant qui, amplifié par ledit amplificateur,
parcourt l'autre bobinage et engendre au moins une force qui est transmise au balancier dans le sens de son mouvement.
Le dessin annexé sert à expliquer l'objet de l'invention en en représentant une forme d'exécution donnée à titre d'exemple.
La fig. 2 montre en principe comment fonctionne un bobinage composé d'une bobine quadrangulaire repliée comme il a été indiqué plus haut.
La fig. 3 est un diagramme des tensions induites dans les deux parties en U de ce bobinage au passage de l'aimant.
La fig. 4 est le diagramme résultant de la superposition des deux tensions induites de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en perspective destinée à montrer comment les spires de la bobine quadrangulaire repliée se superposent.
La fig. 6 est un diagramme montrant les tensions induites dans le bobinage de commande et les courants qui, après amplification, traversent le second bobinage.
La fia. 7 est un schéma complet de la forme d'exécution décrite d'un dispositif électronique d'entretien du mouvement d'un organe oscillant, en l'occurrence un balancier.
Le bobinage représenté en perspective et schématiquement à la fig. 2, se compose d'une bobine quadrangulaire d'une spire, repliée symétriquement en forme de gouttière et dont les parties extrêmes forment deux U.
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Partant par exemple de la borne 5, cette bobine comporte donc une première partie 6 en U, à laquelle fait suite une seconde partie 7 en U qui lui est coaxiale.
De l'extrémité libre de la première partie en U 6, le conducteur passe parallèlement à l'axe de la bobine, par 8, à l'extrémité libre correspondante de la seconde partie en U 7, se terminant à son tour à la borne 9.
Dans la bobine ainsi repliée passe la serge d'un balancier 10, d'axe 11, porteuse d'un petit aimant permanent 12, d'axe N-S situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du balancier.
La longueur de cet aimant est pratiquement égale à la distance mesurée dans l'axe d'enroulement, des deux bobines 6 et 7 du bobinage que l'on vient de décrire. S'il y avait plusieurs spires, il s'agirait de la distance des plans moyens des groupes de parties en U, ce qui sera pratiquement toujours le cas.
Lors de l'oscillation du balancier, l'aimant traversera la bobine successivement dans l'un et l'autre sens, soit en y pénétrant une fois avec le pôle nord en premier et une fois avec le pôle sud. La forme en U, de la bobine, ne limite plus l'amplitude de l'oscillation, ce qui est important.
Voici maintenant, en considérant la fig. 3, comment se comportent les tensions induites par l'aimant 12 traversant la bobine au cours d'une oscillation simple.
La partie supérieure de la figure montre, par exemple, la courbe 13 de tension induite dans la partie en U 6 au moment du passage du pôle nord, suivie de la courbe 14 de tension induite dans la partie en U 7 au moment du passage de ce même pôle nord. Ces tensions, mesurées aux bornes 5 et 9, sont égales mais de sens contraire, car les deux parties en U sont en réalité en opposition et non en série.
La partie inférieure de la fig. 3 montre en valeur et position correspondante les courbes de tension 15 d'entrée et 16 de sortie du pôle sud dans la bobine. Il y a décalage d'une demi-phase, du fait de la correspondance des longueurs de l'aimant et de celle mesurant l'écartement des parties en U.
Ces tensions étant toutefois induites dans une seule et même bobine, elles s'additionnent et la fig. 4 montre le résultat obtenu. Tout d'abord, la demi- phase 13, puis l'addition de 14 et 15, de même sens, enfin la demi-phase 16.
La tension représentée par 14-15 est double et inverse des tensions représentées par 13 et 16. Entre le début et la fin du phénomène d'induction s'écoule enfin le temps mis par un point de la serge du balancier à parcourir un arc égal à deux fois la longueur du petit aimant qu'elle porte.
Il est évident qu'en pratique la bobine ouverte que l'on vient de décrire peut et sera réalisée avec un nombre quelconque de spires. La fig. 5 en montre le principe appliqué à une bobine de deux spires.
Partant de la borne 17 par exemple, on formera tout d'abord une branche 18 de la première partie en U désignée par A. De l'extrémité libre de cette branche, le conducteur passe en direction axiale par 19 à l'extrémité de la branche 20 de la première partie en U coaxiale opposée désignée par B. L'autre extrémité de cette partie en U est reliée semblable- ment par 21 à la branche 22 d'une seconde partie en U de A d'où, par 23, le conducteur revient former la seconde partie en U 24 de B pour passer par 25 de nouveau à la portion de 1'U 26 de A, qui complète la portion de 1'U 18 du début, avant de se rendre à la borne 27.
Il y a ainsi exactement deux parties en U par extrémité de la bobine et il est évident que l'on pourrait en enrouler ainsi un nombre quelconque très supérieur, apte à fournir les tensions induites nécessaires au fonctionnement de l'exemple que l'on va décrire.
La courbe supérieure de la fig. 6 représente les tensions induites dans le bobinage de commande ou impulsions résultant d'une oscillation du balancier. La courbe 28 (semblable, mais inverse de celle de la fig. 4) correspond au passage de l'aimant permanent dans la bobine dans un sens, la courbe 29 (semblable à celle de la fig. 4) correspond au passage de l'aimant en sens inverse (retour). La distance entre ces deux courbes d'impulsion correspond à une demi- oscillation du balancier considéré.
En faisant agir ces impulsions sur un amplificateur, il est possible d'obtenir les courants d'impulsion amplifiés représentés par la courbe inférieure de la fig. 6, soit un courant d'impulsion principal 30 résultant de la partie négative de la tension induite 28 et deux courants d'impulsion secondaires 31 correspondant aux parties négatives de la tension induite 29.
Il est clair que ces courants d'impulsion amplifiés pourront être à leur tour utilisés à entretenir les oscillations d'un balancier - en particulier celui-là même qui est à leur origine - en utilisant à cet effet un bobinage tel que celui décrit précédemment.
Ce bobinage moteur pourrait par exemple être superposé au premier et agir sur le même aimant permanent.
Un tel aimant étant toutefois soumis à l'action du magnétisme terrestre, dont l'influence serait néfaste au fonctionnement d'un balancier d'horlogerie appelé à osciller dans toutes les positions possibles, on préférera utiliser un balancier double, avec deux aimants permanents identiques mais diamétralement opposés et deux bobinages disposés en conséquence.
C'est une telle forme d'exécution que la fig. 7 représente à titre d'exemple.
Sur un axe commun 32 sont superposés les deux balanciers 33 et 34, porteurs des aimants permanents 35 et 36. Ces organes sont identiques entre eux, mais les aimants diamétralement opposés, de même que les bobinages 37 et 38 dans lesquels ces derniers se
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meuvent. L'orientation des aimants sera bien entendu telle, que si l'un présente par exemple le pôle nord en avant du plan du dessin, l'autre y présentera son pôle sud.
L'aimant 35 est supposé inducteur, agissant sur le bobinage 37 de commande, tandis que le bobinage 38 sera dans ce cas moteur, agissant sur l'aimant 36.
L'amplification des tensions induites dans le bobinage 37 est obtenu au moyen d'un transistor 39 et d'une source de courant S transmettant les impulsions amplifiées au bobinage 38.
Comme on l'a vu en examinant la fig. 6, l'aimant 35 induit dans le bobinage 37 des tensions ayant périodiquement l'allure des courbes 28 et 29. Pour obtenir à la sortie du transistor 39 des courbes de courant présentant le profil rectangulaire 30 et 31, il faut que les tensions négatives appliquées entre base et émetteur soient suffisantes pour que le transistor arrive à saturation déjà pour de faibles impulsions de commande.
La saturation du transistor pour de faibles impulsions de commande a pour conséquence de fournir à la bobine d'entretien une énergie électrique inversement proportionnelle à l'amplitude du balancier, à cette différence près que l'aimant qui traverse la bobine y induit une force contre-électromotrice qui s'oppose au courant provenant de l'amplificateur. Lorsque l'amplitude augmente, non seulement le temps de passage diminue, mais aussi celui du courant. En réalité, donc, l'énergie électrique consommée va décroître.
Au contraire de cela, l'énergie mécanique communiquée au balancier est pratiquement constante et indépendante de l'amplitude, l'aimant étant, en effet soumis à l'action de la force magnétomotrice passant dans la bobine d'entretien et déterminée par le profil rectangulaire représenté.
Le courant amplifié étant appliqué au bobinage 38, provoque un entraînement correspondant de l'aimant 36, tant par le fait de l'impulsion principale que des impulsions secondaires, le fonctionnement de l'ensemble dépend du sens correct des enroulements respectifs des bobinages 37 et 38, déterminés par la direction des aimants 35, 36.
L'entraînement décrit fait croître l'amplitude d'oscillation jusqu'au moment où les pertes équilibreront l'apport d'énergie. Cet état d'équilibre se maintiendra alors, correspondant au fonctionnement normal du balancier, auquel sera communiqué une énergie mécanique pratiquement constante.
A remarquer encore que le fonctionnement d'un transistor n'est pratiquement possible sans autre qu'en évitant de le soumettre à des variations de température sensibles. Or, dans une pièce d'horlogerie, ces variations peuvent couramment être d'une cin- quantaine de degrés, par exemple entre - 100 C et 450 C. Pour cette raison, le schéma de la fig. 7 comporte une partie 40, équipée de résistances 41 à 46, dont certaines sont variables en fonction de la température et appliquant au transistor une tension correctrice fonction de la température.
Si, en effet, la température du transistor augmente par exemple, il atteindra l'état de saturation avec un courant de commande moins élevé, en même temps que le courant de repos augmente selon une fonction exponentielle, au point de dépasser les possibilités d'une très petite batterie. Si, par contre la température baisse, l'état de saturation sera atteint avec un courant de commande plus important.
Vu que, pour une amplitude donnée du balancier le courant de commande est constant, étant pratiquement indépendant de la température, il est clair que si la température diminue, le transistor ne pourra plus être saturé et le balancier finira par s'arrêter, tandis qu'à température croissante l'amplitude deviendra trop grande. Les ponts de la partie 40 du schéma de la fig. 7, dont les résistances 42, 43, 45 et 46 ont des valeurs pratiquement invariables comportent deux résistances 41 et 44 dont la valeur varie en fonction inverse de celle de la température.