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Relais électronique sans contact mobile L'entretien du mouvement d'un oscillateur mécanique tel qu'un balancier-spiral peut être réalisé par son asservissement à un circuit électrique oscillant. L'oscillateur mécanique peut alors être pourvu d'un organe commandant à des intervalles de temps prédéterminés, la mise en oscillation du circuit électrique d'entretien.
A cet effet, on a eu l'idée de pourvoir le balancier d'un aimant permanent induisant un flux lorsqu'il passe en regard d'une bobine fixe appartenant audit circuit électrique oscillant. L'aimant permanent présentant une grande dimension et sa masse spécifique étant généralement élevée, il en résulte un dés- équilibre et une augmentation sensible du moment d'inertie de l'oscillateur, rendant cette disposition inutilisable pour des oscillateurs de petites dimensions.
On a également tenté de monter une bobine sur l'oscillateur mécanique et de déplacer cette bobine en regard d'éléments fixes. L'alimentation de la bobine est difficile et ne permet pas d'adopter d'une façon générale cette construction.
Enfin, on a proposé d'associer à la masse oscillante un écran en matériau non magnétique qui se déplace dans l'entrefer d'un transformateur de couplage. Cet écran présente une discontinuité qui, lorsqu'elle se trouve dans l'entrefer, permet au flux magnétique de traverser cet entrefer, le couplage étant ainsi réalisé périodiquement. Cette discontinuité :crée cependant, d'une part un déséquilibre de la masse oscillante et, d'autre part, n'assure pas une bonne concentration des lignes de force, diminuant ainsi le rendement de l'ensemble.
La revendication 1 du brevet principal a pour objet un relais électronique sans contact mobile, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un oscillateur électrique dont le fonctionnement est commandé par au moins un organe mécanique mobile agissant sur l'un au moins des facteurs conditionnant l'oscillation.
Le présent brevet a trait à un relais électronique sans contact mobile selon la revendication 1 du brevet principal pour l'entretien de l'oscillation de la masse oscillante d'un mouvement d'horlogerie, caractérisé par le fait que l'oscillateur électrique comprend un transformateur de couplage (0l, O2), présentant un entrefer, que la masse oscillante est constituée par un écran conducteur de l'électricité se déplaçant dans l'entrefer, cet écran présentant au moins une discontinuité (L) occupée nu moins en partie par un matériau magnétique, l'oscillateur électrique ne pouvant fonctionner que lorsque la discontinuité se trouve dans l'entrefer et en ce que l'oscillation de l'écran est entretenue par la tension de sortie de l'oscillateur électrique.
L'utilisation de matière aimantée présente l'avantage de favoriser le couplage des éléments de l'oscillateur électrique et d'améliorer ainsi son rendement.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de la présente invention : les fig. 1a et lb sont les schémas de deux circuits électriques d'entretien utilisés dans l'une ou l'autre des" formes d'exécution; la fig. 2 est une vue de profil, schématique .et partielle, -.d'une première forme d'exécution, et la fig. 2a en constitue une variante.
La fig. 3 représente la vue en plan de l'écran de la fig. 2, la fig. 4 une vue en plan de la fig. 2.
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Les schémas des fig. la et lb représentent deux circuits électriques d'entretien particulièrement bien adaptés au but visé. Il s'agit d'oscillateurs à relaxation électromagnétique. Dans ces circuits, les bobines O1 et O2 de l'oscillateur électrique sont très fortement couplées par leur montage en transformateur sur un circuit à faible fuite (fig. 2 et 4).
Il ressort de la fig. 2 que les deux bobines O, et O2 prévues dans les circuits des fig. la et lb sont superposées. Le circuit magnétique comprend des noyaux NI, N2 en ferrite reliés par une carcasse magnétique S. Ces deux bobines sont montées de part et d'autre d'un écran E en matériau non magnétique, conducteur de l'électricité. Cet écran constitue un organe court-circuitant le transformateur. Il est porté par un arbre A qui peut être, par exemple, solidaire de l'arbre du balancier de l'ensemble balancier-spiral. Cet écran présente une discontinuité L en matériau magnétique (fig. 3) de même diamètre que les noyaux N1, N2.
Deux flasques métalliques fendues F1 et F2 recouvrent les faces des deux bobines en regard de l'écran afin de canaliser les lignes de forces engendrées par l'oscillation au moment où la discontinuité se trouve dans l'axe des bobines. Les dimensions des divers organes sont réalisées de manière que le court- circuit cesse et que l'oscillateur fonctionne lors de la coïncidence de la discontinuité L et des noyaux NI, M.
- L'impulsion qui traverse la bobine M des circuits schématisés en fig. 1 et 2 lors du fonctionnement de l'oscillateur est utilisée de façon connue pour entretenir les oscillations du balancier-spiral porté par l'arbre A.
Un oscillateur ainsi conçu présente l'avantage de mettre en jeu une puissance particulièrement élevée par rapport à ses dimensions, permettant ainsi une facile miniaturisation.
La sécurité de fonctionnement de l'oscillateur est aussi accrue ; ceci est particulièrement précieux lorsque l'on utilise un transistor au germanium comme élément d'amplification, car ce type de transistor, utilisé dans des circuits basés sur une variation de couplage, est très sensible aux variations de température alors que ce même transistor, utilisé dans un oscillateur à couplage fixe et à circuit magnétique à flux intercepté est d'un fonctionnement beaucoup moins sensible aux variations de température. Un autre avantage des circuits décrits ici est de se prêter à l'emploi d'un transistor au silicium ;
toutefois, pour assurer l'auto-accrochage des oscillations, la base de ces derniers devra être polarisée à une tension différente de celle de l'émetteur ce qui peut être réalisé facilement par une résistance RI et un condensateur Cl (fi-. la et lb).
Lors du fonctionnement de l'oscillateur à couplage variable, le courant de base dépasse, en général, largement celui de la résistance de polarisation RI d'où résulte une décharge du condensateur de couplage Cl, phénomène qui interrompt l'oscillation. Dans le cas d'un oscillateur à bobines à couplage fixe par transformateur, l'énergie magnétique libérée à chaque rupture du courant d'oscillation peut être utilisée et suffit à maintenir la charge de ce condensateur de découplage.
La fig. 2a représente une variante simplifiée applicable lorsque la fréquence de la tension dirigée sur la bobine primaire 01 est relativement élevée. Il est alors possible de réduire le circuit magnétique à deux petits barreaux rectilignes de ferrite, placés de part et d'autre de l'écran E. L'un des barreaux porte la bobine primaire P et l'autre la bobine secondaire 0.'.
Afin que le rendement soit maximum, les caractéristiques du circuit seront choisies de façon à ce que la bobine M absorbe la plus grande partie de la tension d'alimentation.
La capacité Cl et la résistance RI confèrent une certaine constante de temps à l'oscillateur qui ne peut être réexcité qu'un certain temps après avoir cessé de fonctionner. En pointillé, ont été représentées en fig. la une diode D3 et une résistance R,. Cette diode limite la décharge du condensateur Cl durant l'oscillation. En plaçant cette diode Dl directement entre la base et le pôle positif de la batterie P, tel que représenté en fig. lb, on récupérerait l'énergie de rupture de l'oscillation.
L'oscillateur ainsi réalisé permet, grâce à son faible encombrement et à la haute énergie qu'il est capable de mettre en jeu, de le destiner aux applications horlogères et tout spécialement à la montre de petites dimensions.
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Electronic relay without moving contact The maintenance of the movement of a mechanical oscillator such as a sprung balance can be achieved by its slaving to an oscillating electric circuit. The mechanical oscillator can then be provided with a member controlling, at predetermined time intervals, the setting in oscillation of the electric maintenance circuit.
For this purpose, we had the idea of providing the balance with a permanent magnet inducing a flux when it passes opposite a fixed coil belonging to said oscillating electric circuit. The permanent magnet having a large dimension and its specific mass being generally high, this results in an imbalance and a significant increase in the moment of inertia of the oscillator, making this arrangement unusable for oscillators of small dimensions.
An attempt has also been made to mount a coil on the mechanical oscillator and to move this coil opposite fixed elements. Feeding the coil is difficult and does not generally allow this construction to be adopted.
Finally, it has been proposed to associate with the oscillating mass a screen made of non-magnetic material which moves in the air gap of a coupling transformer. This screen has a discontinuity which, when it is in the air gap, allows the magnetic flux to pass through this air gap, the coupling thus being carried out periodically. This discontinuity: however creates, on the one hand, an imbalance of the oscillating weight and, on the other hand, does not ensure a good concentration of the lines of force, thus reducing the efficiency of the assembly.
Claim 1 of the main patent relates to an electronic relay without movable contact, characterized in that it comprises at least one electric oscillator whose operation is controlled by at least one movable mechanical member acting on at least one of the factors conditioning oscillation.
The present patent relates to a movable contactless electronic relay according to claim 1 of the main patent for maintaining the oscillation of the oscillating weight of a clockwork movement, characterized in that the electric oscillator comprises a coupling transformer (0l, O2), having an air gap, that the oscillating mass is constituted by an electrically conductive screen moving in the air gap, this screen having at least one discontinuity (L) occupied bare less in part by a magnetic material, the electric oscillator being able to operate only when the discontinuity is in the air gap and in that the oscillation of the screen is maintained by the output voltage of the electric oscillator.
The use of magnetized material has the advantage of promoting the coupling of the elements of the electric oscillator and thus improving its efficiency.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the present invention: FIGS. 1a and lb are the diagrams of two electrical maintenance circuits used in one or the other of the embodiments; FIG. 2 is a side view, diagrammatic and partial, of a first embodiment, and Fig. 2a is a variant thereof.
Fig. 3 shows the plan view of the screen of FIG. 2, fig. 4 a plan view of FIG. 2.
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The diagrams in fig. la and lb represent two electrical maintenance circuits particularly well suited to the intended purpose. These are electromagnetic relaxation oscillators. In these circuits, the coils O1 and O2 of the electric oscillator are very strongly coupled by their assembly as a transformer on a circuit with low leakage (fig. 2 and 4).
It emerges from FIG. 2 that the two coils O, and O2 provided in the circuits of FIGS. la and lb are superimposed. The magnetic circuit comprises ferrite cores NI, N2 connected by a magnetic casing S. These two coils are mounted on either side of a screen E made of a non-magnetic material which conducts electricity. This screen constitutes a member short-circuiting the transformer. It is carried by a shaft A which can be, for example, integral with the balance shaft of the balance-spring assembly. This screen has a discontinuity L made of magnetic material (FIG. 3) of the same diameter as the cores N1, N2.
Two split metal flanges F1 and F2 cover the faces of the two coils facing the screen in order to channel the lines of force generated by the oscillation at the moment when the discontinuity is in the axis of the coils. The dimensions of the various organs are made in such a way that the short-circuit ceases and the oscillator operates when the discontinuity L and the nuclei NI, M.
- The impulse which crosses the coil M of the circuits schematized in fig. 1 and 2 during operation of the oscillator is used in a known manner to maintain the oscillations of the sprung balance carried by the shaft A.
An oscillator thus designed has the advantage of bringing into play a particularly high power relative to its dimensions, thus allowing easy miniaturization.
The operating safety of the oscillator is also increased; this is particularly valuable when using a germanium transistor as an amplifying element, because this type of transistor, used in circuits based on a variation of coupling, is very sensitive to temperature variations while this same transistor, used in an oscillator with fixed coupling and with an intercepted flux magnetic circuit is of operation much less sensitive to temperature variations. Another advantage of the circuits described here is to lend themselves to the use of a silicon transistor;
however, to ensure self-locking of the oscillations, the base of the latter must be polarized at a voltage different from that of the emitter, which can be easily achieved by a resistor RI and a capacitor Cl (fi. la and lb).
During the operation of the oscillator with variable coupling, the base current in general greatly exceeds that of the bias resistor RI from which a discharge of the coupling capacitor C1 results, a phenomenon which interrupts the oscillation. In the case of a coil oscillator with fixed transformer coupling, the magnetic energy released at each break in the oscillation current can be used and is sufficient to maintain the charge of this decoupling capacitor.
Fig. 2a represents a simplified variant applicable when the frequency of the voltage directed on the primary coil 01 is relatively high. It is then possible to reduce the magnetic circuit to two small rectilinear ferrite bars, placed on either side of the screen E. One of the bars carries the primary coil P and the other the secondary coil 0. ' .
In order for the efficiency to be maximum, the characteristics of the circuit will be chosen so that the coil M absorbs the greater part of the supply voltage.
The capacitor C1 and the resistance RI give a certain time constant to the oscillator which can only be re-energized for a certain time after having ceased to function. Dotted lines, have been shown in FIG. la a diode D3 and a resistor R ,. This diode limits the discharge of the capacitor C1 during the oscillation. By placing this diode Dl directly between the base and the positive pole of the battery P, as shown in FIG. lb, we would recover the breaking energy of the oscillation.
The oscillator thus produced makes it possible, thanks to its small size and the high energy that it is capable of bringing into play, to use it for horological applications and especially for small-sized watches.