Oscillateur électro-mécanique pour appareil de mesure du temps
Dans les appareils de mesure du temps qui possèdent un oscillateur électro-mécanique comme base de temps, on place en général sur l'organe oscillant constituant le résonateur un dispositif chargé d'entraîner le rouage de minuterie. On connaît en particulier des indicateurs horaires électriques dans lesquels le résonateur est un diapason qui porte sur l'une de ses branches un cliquet qui coopère avec la première roue du rouage de l'indicateur.
La fréquence propre d'un diapason est toutefois influencée entre autres par des chocs, vibrations et autres interférences externes d'ordre mécanique. Pour soustraire le diapason à de telles influences, on a proposé de tapisser intérieurement le boîtier d'un tel appareil de matériaux amortissant les vibrations auxquelles il est exposé et d'y monter à friction sur un pivot central un châssis portant le diapason, le pivotement de ce châssis étant toutefois limité par des butées latérales élastiques.
La présente invention a pour objet un oscillateur électro-mécanique pour appareil de mesure du temps.
comportant un diapason muni de son dispositif d'entretien et d'un dispositif de réglage de la fréquence propre du diapason.
fi est important de pouvoir modifier la fréquence propre du diapason d'un tel oscillateur, de manière à pouvoir ajuster avec précision la marche du mouvement horaire. Pour ce faire, plusieurs moyens ont été pro- posés jusqu'à ce jour, par exemple la modification de la masse ou de la longueur des branches vibrantes du diapason. Toutefois, ces solutions s'avèrent mauvaises car il est extrêmement difficile, pour ne pas dire impos sible, de maintenir, lors de ces modifications, une identité parfaite des branches du diapason entre elles. Or, tout déséquilibre du diapason conduit à un manque de stabilité de la fréquence propre du diapason, une diminution du facteur de qualité et une augmentation de l'énergie absorbée.
On sait par ailleurs que la fréquence propre d'un diapason varie selon son inclinaison par rapport à l'horizontale en raison de l'influence variable du champ de gravité terrestre auquel il est soumis dans ses diverses positions.
Pour éviter toute variation de la fréquence propre d'un diapason on a déjà proposé de monter ce diapason à l'intérieur d'un joint à cardan ou d'une suspension du type gyroscopique afin qu'il puisse conserver une posi- tion toujours identique par rapport à l'horizontale quelle que soit la position du bâti de l'appareil sur lequel il est monté.
L'invention a pour but de prendre avantage des variations de la fréquence propre d'un diapason dues à l'effet de gravité en vue du réglage de la fréquence désirée d'un oscillateur électronique pour appareil de mesure du temps.
L'osciilateur électro-mécanique selon l'invention est caractérisé par le fait que le dispositif de réglage de la fréquence propre du diapason comporte un support déplaçable angulairement autour d'un axe horizontal, support sur lequel sont montés le diapason ainsi que les bobines captrice et motrice de son dispositif d'entretien, par le fait que la course angulaire, au plus égale à 1800, est limitée par des butées, par le fait que la position angulaire de ce support par rapport à l'axe horizontal détermine la fréquence de l'oscillateur. et par le fait qu'il comporte des moyens de fixation verrouillant le support dans la position angulaire désirée.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple différentes formes d'exécution de cet oscillateur électro-mécanique.
La fig. I est une vue de face de l'oscillateur.
La fig. 2 en est une vue de côté.
La fig. 3 est un schéma du circuit de commande du diapason.
La fig. 4 est un schéma bloc illustrant l'utilisation de l'oscillateur électro-mécanique pour le pilotage d'un dispositif d'indication horaire.
La fig. 5 est une réalisation pratique sehématisée de l'utilisation de l'oscillateur électro-mécanique pour la commande d'un dispositif d'indication horaire.
Les fig. 6 et 7 illustrent une utilisation possible de l'oscillateur électro-mécanique comme organe de pilotage d'un mouvement d'horlogerie.
Les fig. 8 et 9 illustrent une autre utilisation possible de l'oscillateur électro-mécanique comme organe de pilotage d'un mouvement d'horlogerie.
La fig. 10 est un schéma bloc d'un dispositif de commande d'un dispositif d'indication horaire.
Les fig. 1 et 2. représentent l'oscillateur électromécanique suivant un premier mode de réalisation. Cet oscillateur électro-mécanique comporte un diapason 1 et son dispositif de commande, tous deux montés sur un support 2 déplaçable angulairement de 1800 au plus autour d'un axe horizontal 3. Ce support 2 est formé par un disque dont un segment 4 est replié à 900 hors de son plan. L'axe 3, fixé rigidement au disque formant le support 2, est creux et est maintenu dans une bride 5 formant la partie supérieure d'un pied 6 fixe. Ce pied 6 peut être vissé sur un socle ou boîtier, ou fixé par tout autre moyen sur une base. La bride 5 comporte une vis de serrage 7 permettant de fixer la position angulaire du support 2 par rapport au pied 6.
Le diapason I est disposé dans un plan parallèle à celui du support 2 et est fixé rigidement sur le segmenl replié 4 de ce support 2 à l'aide de vis, par exemple par sa base 8. De cette façon, les deux branches vibrantes du diapason sont libres et vibrent dans un p!an ptra!lè'e au s'.:pp"t 2. Dans uno van"nt', le diapason pourrit être fixé de telle sorte que ses branches vibrent dans un plan perpendiculaire au support 2.
Le support 2 comporte encore deux butées 9. 9' émergeant hors de sa face arrière et destinées à coopérer avec les bords du pied 6 en vue de limiter la course du déplacement angulaire du support 2 par rapport à ce pied. Dans l'exemple illustré, ces butées 9, 9' sont placées de telle sorte que le déplacement angulaire maximum du support 2 soit au plus égal à 1800.
Etant donné que le vieillissement d'un diapason provoque généralement une augmentation de sa fréquence propre, il y a lieu de fixer la position initiale du diapason de façon à ce que sa fréquence propre soit la plus haute possible. En effet, de cette façon, tout déplacement angulaire du diapason provoque une baisse de sa fréquence propre permettant ainsi de compenser l'effet du vieillissement. Cette position initiale, correspondant à la plus haute fréquence propre, est celle pour laquelle le diapason est situé verticalement, les branches s'étendant vers le bas.
Si, comme dans l'exemple illustré aux fig. I et 2, le diapason 1 est placé, pour une des positions extrêmes du support 2. verticalement, les branches s'étendant vers le bas, il peut, par rotation du support 2, être amené dans une position verticale, les branches s'étendant vers le haut. Or, c'est justement entre ces deux positions extrêmes qu'il existe, du fait des forces de pesanteur s'exerçant sur les branches vibrantes du diapason 1, la plus grande différence de fréquence propre du diapason.
Il est donc possible, par une disposition très simple, de faire varier la fréquence propre du diapason et donc la fréquence étalon de l'oscillateur électro-mécanique.
Pour faciliter l'ajustement de la fréquence propre du diapason 1 à la fréquence désirée de l'oscillateur, il suffit de prévoir sur le support 2, à proximité de sa périphérie et sur une portion de celle-ci, une graduation 15 et sur le pied 6, un index 14. Il est alors aisé d'étalonner la graduation du support 2 par exemple en fréquence propre du diapason ou en unités horaires. Il est évident que dans une variante. l'index pourrait être porté par le support tandis que la graduation serait portée par le pied 6.
L'oscillateur comporte encore un dispositif de com- mande permettant d'une part l'entretien de l'oscillation des branches du diapason à leur fréquence propre, c'està dire permettant de fournir au diapason une énergie mécanique suffisante pour compenser les pertes plr dissipation ou friction interne, et d'autre part de délivrer un signal de commande pouvant être utilisé pour commander un mouvement d'horlogerie ou un instrument horaire.
Ce dispositif de commande est entièrement électrique dans l'exemple illustré aux fig. 1 et 2 et se compose d'une part d'un circuit imprimé 10 et de ses éléments électriques et d'autre part de bobines captrices et motrices 11, ll'; 12. 12" respectivement, coopérant avec des noyaux ferromagnétiques 13, 13' fixés sur chacune des branches vibrantes du diapason 1. Ce disco sitif de commande présente le schéma illustré à la fig. 3.
qui est d'ailleurs classique. Les symboles et références utilisés dans la fig. 3 se retrouvent dans la fig. 1.
L'alimentation du circuit de commande s'effectue par des conducteurs I et - tandis que le signal de commande est délivré par le conducteur 16. Ces trois conducteurs quittent le support 2 sur lequel est fixé rigi dent la base du circuit imprimé 10 par l'évidement central de l'axe creux 3, de sorte que ces conducteurs ne subissent, lors des déplacements angulaires du support 2, que des efforts de torsion qui peuvent être facilement absorbés par ces conducteurs sans dommage pour ceux-ci.
Le fonctionnement de l'oscillateur électro-mécanique décrit est semblable à celui des oscillateurs à diapason existants, le dispositif de commande classique dans son circuit fournit des impulsions de maintien qui entretiennent le diapason en vibration et délivre une suite d'impulsions dont la fréquence correspond à la fréquence propre du diapason. Ce fonctionnement classique en soi ne sera pas décrit en détail.
La particularité intéressante de l'oscillateur électro mécanique décrit réside dans le fait que pour une modification de la position angulaire du support 2 et donc du diapason, il est possible de façon très aisée, de modifier la fréquence propre du diapason et donc lia fréquence de la suite d'impulsions délivrée par le dispositif de commande. Ce réglage de fréquence s'obtient par des moyens simples et surtout n'introduit aucun déséquilibre du diapason.
Des essais ont prouvé que ce réglage de fréquence était également possible dans le cas de dispositifs portatifs car on peut toujours définir statistiquement une position de référence correspondant à la position la plus fréquente du dispositif. Dès lors, il est possible de modifier, pour régler la fréquence propre moyenne du diapason, la position de celui-ci par rapport à cette position de référence.
Les fig. 4 à 10 illustrent schématiquement différentes utilisations possibles de l'oscillateur électro-mécanique comme dispositif de pilotage d'un indicateur horaire.
La fig. 4 est un schéma bloc illustrant une telle utilisation comportant des cellules photo-voltaïques 16 alimentant un accumulateur 17 fournissant l'énergie électrique nécessaire à l'entretien de l'oscillateur électromécanique décrit O (schématisé sous la forme d'un diapason). Cet oscillateur constitue l'organe de pilotage d'un dispositif indicateur horaire, qui comporte un diviseur de fréquence 18 et un indicateur proprement dit 19 pouvant comprendre un moteur à impulsions entraînant des aiguilles 20 par l'intermédiaire d'un réducteur mécanique.
La fig. 5 illustre une réalisation possible d'une pendulette construite selon le schéma hloc de la fig. 4. Les différents éléments, oscillateur O, diviseur 18, piles 21.
remplaçant les cellules photo-voltaïques 16 et l'accumulateur 17. et l'indicateur proprement dit sont montés à l'intérieur d'un boîtier 22.
La fig. 10 illustre une autre forme d'exécution possible d'un indicateur horaire électrique utilisant l'oscillateur électro-mécanique décrit. Dans cette forme d'exécution l'oscillateur O est alimenté en énergie électrique par une source S non illustrée et délivre une suite d'impulsions à la fréquence propre du diapason qui alimente un diviseur de fréquence 18 dont la sortie alimente un amplificateur 23 commandant un moteur synchrone 24.
lui-même accouplé à un réducteur mécanique (non illustré). L'arbre de sortie de ce réducteur mécanique entraîne un disque 25 effectuant une révolution complète en deux minutes. Ce disque porte, en un point de sa périphérie, un aimant 26 qui, au cours de la rotation du disque 25. passe à proximité de contacts commandés magnétiquement 27 et 28. Ces contacts sont par exemple des interrupteurs à lames souples de la maison Flight
Refuelling Ltd.
Un côté de ces contacts 27. 28 sont reliés ensemble.
tandis que l'autre côté du contact 27 est relié à une source de tension négative et que l'autre côté du contact 28 est relié à une source de tension positive. Ces contacts 27, 28 sont normalement ouverts et ne se ferment que lorsque l'aimant 26 s'en approche suffisamment. Lors de la rotation du disque 25, chaque contact est actionné une fois toutes les deux minutes et on obtient donc une suite d'impulsions de sens alterné à une fréquence d'une impulsion par minute. Cette suite d'impulsions est utilisée pour piloter des horloges électriques de types connus. soit directement. soit par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance 29.
LI est évident que suivant le type d'horloge à piloter.
il se pourrait qu'il faille disposer d'une suite d'impulsions de même signe et d'une fréquence d'une impulsion par minute. Pour ce faire, les deux contacts magnétiques 27. 28 pourraient être tous deux reliés à une source de tension de même signe, ou encore il pourrait n'y avoir qu'un contact magnétique qui serait alors actionné toutes les minutes. Cet actionnement pourrait se faire en ayant deux aiments 26 diamétralement opposés sur le disque 25 ou en adaptant le rapport du réducteur mécanique (non illustré) de telle façon que ce disque 25 effectue une révolution complète en une minute.
Ces contacts magnétiques 27, 28 pourraient dans une variante commander un indicateur sonore qui émettrait un signal par exem.ple toutes les minutes.
Les fig. 6 et 7 illustrent une forme d'exécution d'une pendulette électro-mécanique utilisant l'oscillateur décrit.
Dans cette forme d'exécution. l'oscillateur est alimenté en énergie électrique par une source non illustrée et ne fournit pas de signal électrique de sortie. Par contre,
I'une des branches du diapason 1 comporte un poussoir 30 dont l'extrémité libre coopère avec la denture à dent de scie d'une roue 31. Cette roue 31 entraîne par une série de mobiles les aiguilles d'un indicateur horaire.
Dans cette forme d'exécution, le support 2 est circulaire et est pivoté autour de l'axe 32 portant les aiguilles.
La roue 31, ainsi que le mobile 33, reliant le pignon porté par la roue 31 à la roue de centre 34 entraînant l'aiguille des minutes, sont pivotés sur ce support 2.
Lors de chaque oscillation de la branche du diapra- son I portant le poussoir 30, la roue 31 est entraînée en rotation et provoque l'entraînement des aiguilles.
Pour régler la marche de la pendulette, il suffit de faire pivoter le support 2 autour de l'axe 32, ce qui modifie l'orientation du diapason et donc sa fréquence propre.
Les fig. 8 et 9 illustrent une autre forme d'exécution d'une pendulette électro-mécanique qui se différencie de celle illustrée aux fig. 6 et 7 du fait que les mobiles 31 et 33 ne sont pas pivotés sur le support 2 et que ce support 2 est, lui. pivoté autour de l'axe de la roue 31.
Cette forme d'exécution présente l'avantage que lors du réglage de la position du diapason. un faible déplacement des aiguilles seulement est provoqué. si faible qu'il n'est même pas nécessaire de procéder à une remise à l'heure, ce qui est nécessaire dans le cas de la forme d'exécution précédente.