CH704229A2 - Mouvement inertiel d'un organe d'affichage mecanique. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un dispositif de couplage (3) entre des moyens d’activation (1) et des moyens d’affichage mécaniques (2) d’un mécanisme d’affichage, le dispositif de couplage (3) étant adapté pour appliquer un mouvement auxdits moyens d’affichage mécaniques (2) en réponse à l’actionnement des moyens d’activation (1), caractérisé en ce que le mouvement appliqué aux moyens d’affichage mécaniques (2) est de type inertiel. La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs à affichage de type analogique, et en particulier à celui des pièces d’horlogerie munies d’un affichage effectué à l’aide d’organes mécaniques.

Description

[0001] La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs à affichage de type analogique. Elle concerne en particulier des pièces d’horlogerie munies d’un affichage effectué à l’aide d’organes mécaniques.

[0002] Dans des pièces d’horlogerie mécaniques, en particulier des montres bracelet à aiguilles, on connaît des dispositifs de mise à l’heure actionnés par une couronne reliée cinématiquement au rouage de minuterie de la montre dans sa position axiale correspondant au mode de mise à l’heure, avec des rapports de rouage d’engrenage déterminés pour déplacer l’aiguille des minutes de manière simple et rapide sans devoir actionner en rotation la couronne ni trop longtemps ni souvent.

[0003] Dans des pièces d’horlogerie électroniques à affichage digital, en particulier à cristaux liquides, il est connu de pouvoir accélérer la vitesse de défilement de symboles numériques en fonction d’une activation prolongée ou répétée d’un capteur lorsqu’on se trouve dans un mode de réglage spécifique. Par exemple, une pression prolongée sur un bouton poussoir permet d’accélérer le défilement jusqu’à une vitesse maximale pour la valeur d’affichage à corriger. Le réglage s’effectue alors séquentiellement pour chaque paramètre d’affichage.

[0004] On connaît par ailleurs des dispositifs de correction pour affichage digital utilisant une couronne munie de capteurs comme élément d’actionnement, et un dispositif électronique de couplage pour effectuer une correction à une vitesse qui est une fonction de celle de rotation de la couronne, comme par exemple le circuit électronique décrit dans le brevet GB 2 019 049. Dans ce cas, les vitesses de correction sont constantes entre différents paliers correspondant à des vitesses de rotation de la couronne, mais peuvent toutefois changer brusquement lors de chaque incrémentation. Par ailleurs, aucune correction n’a lieu entre deux mouvements successifs de la couronne, et aucun mécanisme n’est prévu pour ralentir le défilement du compteur utilisé pour la correction. Ainsi un réglage fin implique une répétition d’actionnements de faible amplitude par l’utilisateur, afin de générer une vitesse de correction la plus faible possible. Ceci s’avère d’une part peu commode, et ne permet pas d’autre part de pallier un mouvement saccadé des aiguilles.

[0005] Le brevet suisse CH 641 630 décrit un dispositif électronique pour le défilement de symboles à une vitesse variable en réponse à l’activation d’un capteur (mouvement d’un doigt sur un capteur tactile, pression sur un poussoir). Le nombre d’activations des capteurs et la durée de ces activations ont pour effet d’incrémenter ou de décrémenter des valeurs contenues dans un registre, qui déterminent à leur tour une vitesse de défilement proportionnelle. La décrémentation des valeurs du registre après une inactivation prolongée des capteurs permet de diminuer progressivement la vitesse de défilement; toutefois, ce ralentissement de la vitesse de défilement manque toujours de fluidité puisque les variations relatives de la vitesse de défilement sont d’autant plus grandes que les valeurs du registre sont proches de zéro. Cette solution possède l’avantage d’utiliser des capteurs sans pièces mécaniques; l’inconvénient est que l’utilisation est moins intuitive qu’une couronne traditionnelle. Par ailleurs, cette solution ne concerne que des affichages digitaux et ne s’applique pas à des montres comportant des organes d’affichage analogiques.

[0006] Un but de la présente invention est par conséquent de proposer une solution exempte des inconvénients de l’art antérieur suscités.

[0007] En particulier, un but de la présente invention est de proposer un dispositif et une méthode de correction plus rapide et plus intuitive pour l’utilisateur tout en préservant l’approche d’une solution totalement mécanique.

[0008] Ces buts sont atteints grâce à un dispositif de couplage entre des moyens d’activation et des moyens d’affichage mécaniques d’un mécanisme d’affichage, qui est adapté pour appliquer un mouvement de vitesse variable auxdits moyens d’affichage mécaniques en réponse à l’actionnement desdits moyens d’activation, et caractérisé en ce qu’il génère un mouvement de type inertiel des moyens d’affichage mécaniques, c’est-à-dire dont la décélération est proportionnelle à la vitesse après que les moyens d’activation ne sont plus actionnés.

[0009] Ces buts sont également atteints grâce à une méthode pour le réglage de paramètres d’affichage visualisés à l’aide de moyens d’affichage mécaniques pouvant être actionnés par des moyens d’activation, comprenant une étape d’actionnement des moyens d’activation pour appliquer un mouvement de vitesse variable aux moyens d’affichage mécaniques, caractérisée par la séquence d’étapes suivantes suite à l’étape d’actionnement: une phase d’accélération des moyens d’affichage mécaniques; une phase de décélération de type inertiel desdits moyens d’affichage mécaniques suite à une inactivation des moyens de commande durant une période de temps donnée.

[0010] Un avantage de la solution proposée est d’améliorer la rapidité et la convivialité du réglage grâce au découplage des vitesses des organes de commande et des organes d’affichage mécaniques, qui donne la possibilité d’ajuster la vitesse de défilement à l’ampleur de la correction à effectuer. Ceci rend l’opération de réglage d’une part plus efficace, et d’autre part visuellement plus intuitive grâce à l’émulation d’un mouvement inertiel pour les moyens d’affichage analogiques, c’est-à-dire qui est poursuivi avec une décélération proportionnelle à la vitesse des moyens d’affichage, après avoir arrêté d’actionner les moyens d’activation. Il est ainsi possible d’effectuer tout d’abord un réglage grossier puis un réglage plus fin lorsqu’on se rapproche de la valeur souhaitée, avec une vitesse continue.

[0011] Un autre avantage de la solution proposée est de minimiser les manipulations nécessaires au réglage, seules quelques activations sporadiques de l’organe de commande étant nécessaires pour ajuster la position des organes d’affichage. Par ailleurs le contrôle des opérations de réglage est amélioré grâce à la possibilité d’agir non seulement pour accélérer la vitesse de correction mais également pour décélérer cette même vitesse.

[0012] Un avantage additionnel de la solution proposée est de permettre un réglage simultané de plusieurs paramètres d’affichage, contrairement aux réglages séquentiels usuels pour des montres électroniques. Le gain de temps procuré par l’invention pour la correction grâce à un mouvement continu des moyens d’affichage entre les périodes d’actionnement des moyens d’activation donne la faculté de déplacer par exemple les aiguilles des heures et des minutes en même temps, selon l’approche intuitive d’une montre mécanique classique, sans qu’une correction de grande ampleur ne prenne un temps trop long aux yeux de l’utilisateur.

[0013] Enfin, selon un mode de réalisation préférentiel décrit ci-après, la solution proposée ne requiert aucune résolution particulière de capteurs pour incrémenter les valeurs d’affichage. La fluidité du réglage est assurée notamment par le fait que ce n’est pas une vitesse de correction qui est déduite des mouvements de l’organe de commande, ou détectés par un capteur, mais l’accélération de l’organe d’affichage. Ceci permet donc de générer une vitesse continue de l’organe d’affichage, conformément au mouvement d’un organe mécanique suivant des lois newtoniennes de physique. Cette vitesse ne présente que de faibles variations entre différentes périodes d’actionnement de l’organe de commande, et la solution proposée ne subit par conséquent aucun effet de seuil au niveau du capteur se traduisant par des à-coups pour les mouvements des organes d’affichage.

[0014] D’autres caractéristiques et avantages ressentiront plus clairement de la description détaillée de divers modes de réalisation et des dessins annexés, sur lesquels: <tb>- la fig. 1A<sep>illustre une vue schématique du dispositif de couplage selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention; <tb>- la fig. 1B<sep>montre les différents paramètres utilisés et les différentes étapes de calcul effectuées par divers éléments du dispositif de couplage selon le mode de réalisation préférentiel illustré à la fig. 1 A; <tb>- la fig. 2A<sep>illustre une structure de capteur selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention; <tb>- la fig. 2B<sep>montre le fonctionnement du capteur selon le mode de réalisation préférentiel illustré par la fig. 2A; <tb>- la fig. 3<sep>montre un diagramme d’état pour les différentes séquences d’opérations de réglage selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention.

[0015] La présente invention concerne un dispositif de couplage entre deux pièces, dont l’une au moins est mécanique et l’autre soit mécanique soit liée à un capteur. Le dispositif de couplage crée une relation d’interdépendance pour le fonctionnement mutuel de ces pièces; il est ainsi possible de générer le mouvement d’une pièce, unilatéralement ou bilatéralement à partir de celui de l’autre. L’invention concerne à la fois un dispositif de couplage comprenant des éléments électroniques, ainsi qu’un dispositif de couplage totalement mécanique, c’est-à-dire dépourvu de tout circuit électronique. Bien que la variante préférentielle de l’invention décrite ci-après à l’aide des figures utilise un microcontrôleur pour simuler et implémenter l’effet d’inertie souhaité pour le défilement des moyens d’affichage analogiques, il est tout à fait envisageable d’établir une liaison cinématique entre des moyens d’activation, sous la forme d’un organe de commande mécanique et les moyens d’affichage, comme typiquement une couronne et des aiguilles dans le cadre d’une pièce d’horlogerie classique. Par exemple, une liaison cinématique de type roue libre peut être obtenue grâce à une roue inverseuse dont un des pignons est en prise avec un rouage actionné par la couronne, tandis que l’autre pignon est solidaire d’un disque massique sur lequel est fixée l’aiguille des minutes, l’aiguille des heures étant actionnée ensuite par l’intermédiaire d’un rouage de minuterie classique. Dans cette configuration, le disque massique tourne en roue libre autour de son axe de rotation et celui du pignon qui lui est solidaire dès que la couronne n’est plus actionné, et les forces de frottement diminuent progressivement la vitesse de rotation du disque et donc celle de l’aiguille des minutes dès lors que la couronne n’est plus actionnée.

[0016] Un mode de réalisation préférentiel du dispositif de couplage de l’invention est destiné à des pièces d’horlogerie et est illustré aux fig. 1Aet 1B, qui montrent respectivement la structure logique du dispositif de couplage 3 ainsi que les différents paramètres utilisés et les différentes étapes de calcul effectuées par divers éléments du dispositif de couplage 3 pour transformer le mouvement des moyens de commande 1 en un mouvement non proportionnel des moyens d’affichage, contrairement à un rouage mécanique traditionnel. La fig. 1A montre la structure préférentielle des moyens d’activation 1, sous la forme d’une couronne 11, dont l’actionnement peut être effectué dans deux sens de rotation inverses S1 et S2, ainsi que celle des moyens d’affichage 2, sous la forme d’une aiguille des heures 22 et des minutes 21. On pourrait toutefois imaginer appliquer le dispositif de couplage 3 selon l’invention à d’autres types d’organes d’affichage mécaniques 2, comme par exemple des anneaux ou des tambours. L’invention permet par conséquent de transformer une première vitesse angulaire 111, correspondant à celle de l’entraînement de la couronne 11 dans un sens de rotation donné, par exemple S1, en une autre vitesse angulaire 211 de l’aiguille des minutes 21. Les deux vitesses angulaires 111 et 211 ne sont pas proportionnelles, puisque l’aiguille des minutes 211 est progressivement accélérée suite à l’activation de la couronne 11 dans le sens S1 conformément à une équation newtonienne du mouvement 700 décrite plus loin, qui permet par ailleurs de conférer un caractère continu au déplacement des aiguilles.

[0017] Le dispositif de couplage 3 selon la variante préférentielle de l’invention illustré à la fig. 1Acomprend un circuit électronique 31 se présentant de préférence sous la forme d’un circuit intégré comportant une unité de traitement 5, comprenant par exemple un microcontrôleur, et un circuit de commande des moteurs 6. Le microcontrôleur transforme des paramètres d’entrée numériques, fournis par un module compteur 44 en sortie d’un capteur 4 de mouvements des moyens d’activation 1, soit par exemple la rotation de la couronne 11, en des informations pour le circuit de commande des moteurs 6, comme par exemple un nombre de pas moteurs. Le module compteur 44 permet de transformer les signaux électriques produits par le capteur 4 en des valeurs numériques discrètes, et donc manipulables par une unité de traitement logicielle telle que le microcontrôleur. Ce dernier n’est toutefois pas décrit en détail car connu de l’homme du métier. Selon la variante préférentielle illustrée, le circuit de commande 6 commande deux moteurs distincts, un premier moteur 61 étant dédié au contrôle des mouvements de l’aiguille des minutes 21, et un deuxième moteur 62 étant dédié au contrôle de l’aiguille des heures 22. Le dispositif de couplage 3 actionne ainsi simultanément une pluralité de moteurs 61,62 dédiés chacun à des moyens d’affichage mécaniques distincts. La dissociation des moteurs permet de rapidement changer de mode d’affichage, en indiquant, par exemple, l’heure d’une alarme, ou la direction du champ magnétique terrestre.

[0018] Le microcontrôleur utilise, pour effectuer ses calculs, différents paramètres sauvegardés dans une unité de mémoire 7, afin de pouvoir déterminer un nombre de pas moteurs, ou encore une fréquence de pas moteurs 611, 622 lorsque ces derniers sont rapportés à une unité temporelle comme la minute ou l’heure. Ces fréquences de pas moteurs 611, 622 correspondent respectivement aux fréquences d’activation du premier moteur 61 et du deuxième moteur 62 selon l’équation newtonienne du mouvement 700, décrite ci-dessous. La fig. 1B illustre les différentes étapes de transformation de la vitesse angulaire 111 de rotation de la couronne 11 en un nombre de pas moteurs, ainsi que les paramètres de calcul: – l’étape 4001 consiste en la détermination d’une fréquence d’impulsions 401, utilisée en sortie du module compteur 44 par le microcontrôleur de l’unité de traitement 5 pour calculer le nombre de pas moteurs et en déduire la fréquence de pas moteurs 611, 622. Une structure préférentielle pour le capteur 4 utilisé pour réaliser cette étape 4001 est détaillée plus loin à l’aide des illustrations des fig. 2A et 2B; – lors de l’étape 5000, un coefficient de proportionnalité 701 est multiplié à la fréquence d’impulsions 401 pour déterminer une valeur de couple 401 ́, fictif, et qui est censé être appliqué, selon la modélisation choisie dans le cadre de l’invention, à l’aiguille des minutes 21 autour de son axe de rotation; – l’étape 5001 est l’étape de calcul principale réalisée par le microcontrôleur. Elle vise à déterminer la fréquence de pas moteurs 611 du premier moteur 61 en fonction de la fréquence d’impulsions 401, afin d’en déduire la vitesse angulaire 211 effective de l’aiguille des minutes. Pour ce faire, le microcontrôleur résout une équation newtonienne 700, modélisant ici le mouvement de l’aiguille des minutes 21 comme celui d’un système tournant selon le principe fondamental de la dynamique, qui stipule que l’accélération angulaire d’un corps en rotation est proportionnelle à la somme des couples mécaniques qui lui sont appliqués. Avec les paramètres de simulation choisis dans le cadre du mode de réalisation préférentiel de l’invention, l’équation newtonienne 700 se lit 704*703 ́= 401 ́- 703 ́ ́, où dans la partie gauche de l’équation le coefficient 704 correspond au moment d’inertie du système tournant simulé (usuellement représenté par la lettre J dans des équations physiques) et la référence 703 ́ correspond à l’accélération des moyens d’affichage utilisée dans le cadre de l’invention, comme par exemple ici l’aiguille des minutes 21 autour de son axe de rotation. Afin de conférer un maximum d’inertie au mouvement de l’aiguille des minutes 21, c’est-à-dire pour qu’elle continue de tourner le plus longtemps possible entre les activations de l’organe de commande, on pourra noter que le coefficient 704 du moment d’inertie du système tournant simulé est choisi de préférence beaucoup plus grand que le moment d’inertie réel de l’aiguille des minutes 21, ce qui lui donne le comportement d’un système plus massif, comme si elle était par exemple solidaire en rotation d’un disque en métal. Dans la partie droite de l’équation newtonienne 700 ci-dessus, la valeur 401 ́ correspond à une valeur de couple mécanique fictive appliquée au système tournant qui est simulé pour l’aiguille des minutes 21. Le couple fictif 401 ́, qui dépend de la fréquence d’impulsions 401, est différent de zéro lors de la rotation de la couronne 11. Un autre couple fictif 703 ́ ́, proportionnel à la vitesse angulaire 703 simulée des moyens d’affichage, en l’occurrence celle de l’aiguille des minutes 21, modélise un frottement fluide qui ralentit progressivement le mouvement de l’aiguille des minutes 21. Ce couple mécanique est le seul appliqué lorsque la couronne 11 n’est plus activée. Similairement à la valeur de couple fictif 401 ́, la valeur de couple fictif 703 ́ ́ est obtenue en multipliant la vitesse angulaire simulée 703 par un coefficient de proportionnalité 702, appelé coefficient de frottement fluide. Cette modélisation de frottement fluide fait prendre dans ce cas à l’équation newtonienne 700 la forme d’une équation différentielle pour la vitesse angulaire simulée 703 de l’aiguille 21, qui est résolue par le microcontrôleur. Selon le mode de réalisation préférentiel décrit, la résolution de cette équation newtonienne du mouvement 700, permet ainsi d’émuler un mouvement d’aiguilles fluide et continu puisque la vitesse angulaire de cette dernière est déterminée comme s’il s’agissait de celle d’un système tournant soumis à un couple mécanique lorsque la couronne est actionnée, et un couple de ralentissement fluide. Selon le mode de réalisation préférentiel décrit ici, le paramètre d’entrée choisi pour cette équation est un couple fictif 401 ́ proportionnel à la vitesse de rotation de la couronne 11, et comme résultat en sortie une vitesse de rotation 703 simulée de l’aiguille des minutes 21.

[0019] La vitesse de rotation simulée 703 permet de déduire ensuite proportionnellement le nombre de pas moteurs par seconde, c’est-à-dire la fréquence de pas moteurs 611. La vitesse angulaire effective de l’aiguille des minutes 211 est réciproquement proportionnelle à la fréquence de pas moteurs 611 ainsi établie. Selon une variante préférentielle de l’invention, chaque pas moteur provoque un mouvement de l’aiguille 21 d’un secteur angulaire correspondant à une indication de durée inférieure à une minute. Afin de rendre le défilement des aiguilles le plus fluide possible, on choisit la valeur angulaire d’incrémentation angulaire de chaque pas de préférence égale à 2 degrés. Autrement dit, chaque pas moteur fait tourner l’aiguille des minutes 21 d’une valeur angulaire correspondant à un tiers de celui correspondant à une minute. Une résolution plus fine serait également envisageable mais nécessiterait un usage accru du moteur 61 qui devrait incrémenter plus de pas et consommerait dans ce cas d’autant plus d’énergie; – l’étape 5002 déduit la valeur de fréquence 622 du deuxième moteur 622 en fonction de la valeur de fréquence du premier moteur 611 trouvée en sortie de l’étape 5001. En effet le rapport des vitesses de rotation entre l’aiguille des minutes 21 et celle des heures 22 est de 12, dans le cadre d’un affichage analogique standard selon lequel une révolution complète de l’aiguille des minutes 21 correspond à l’avancement d’une heure de celle de l’aiguille des heures 22, soit d’un douzième de cadran pour une graduation des heures de 1 à 12. Il est ainsi relativement aisé de déduire la valeur de fréquence 622 du deuxième moteur 62 sans devoir effectuer de calcul intrinsèque, ni d’opération de division, mais simplement en implémentant au niveau du circuit de commande des moteurs 6 un ordre d’implémentation d’un pas du 2e moteur 62 après chaque 12e pas du premier moteur 61. Les exigences en termes de calcul sont ainsi minimisées tout en procurant un effet visuel intuitif de mouvement coordonné de plusieurs organes d’affichage, à savoir l’aiguille des minutes 21 et celle des heures 22, lors de leur réglage. La subordination de cette étape additionnelle de calcul 5002 à l’étape de calcul précédente 5001 selon le mode de réalisation préférentiel décrit permet par ailleurs de coordonner simplement le mouvement des deux aiguilles 21, 22.

[0020] Le mode de réalisation préférentiel réalise le couplage entre les moyens d’activation 1, de préférence mécaniques mais qui peuvent aussi prendre la forme par exemple d’un capteur capacitif, comme un écran tactile, et d’affichage 2 grâce à un module capteur 4 qui permet de caractériser le mouvement des moyens d’activation 1, de préférence une couronne 11, par des valeurs numériques, à savoir un nombre d’impulsions. Cette étape de détermination d’une fréquence d’impulsions 4001 est un processus de numérisation nécessaire pour fournir un paramètre d’entrée manipulable par le circuit électronique 31, qui peut alors simuler le mouvement des moyens d’affichage mécaniques comme s’il était déterminé par l’application d’un couple 401 ́ proportionnel à la fréquence d’impulsions 401. Le mouvement effectif des aiguilles est considéré comme inertiel car il correspond à celui d’un solide en rotation qui n’est plus soumis, dès que la couronne 11 n’est plus activée, qu’à un couple dit de frottement fluide, proportionnel à sa vitesse de rotation elle-même, provoquant leur ralentissement progressif. Selon le mode de réalisation préférentiel décrit, ce couple de frottement fluide 703 ́ ́ est toutefois fictif, et simulé par le microcontrôleur 5 dans le cadre de l’équation newtonienne 700 ci-dessus; il n’est par ailleurs pas appliqué directement à l’aiguille des minutes 21, mais à la vitesse simulée de l’aiguille des minutes 703 utilisée également pour résoudre l’équation newtonienne 700 ci-dessus.

[0021] Une des spécificités de la modélisation proposée par rapport à une «réalité physique» est que la vitesse angulaire réelle des aiguilles, et selon le mode de réalisation préférentiel choisi la vitesse angulaire de l’aiguille des minutes 211, est nécessairement bornée en raison des contraintes du système en termes de capacités de traitement. En effet, les premiers et deuxièmes moteurs 61, 62 ne peuvent implémenter qu’un nombre maximal prédéterminé de pas par seconde, et il existe ainsi par conséquent toujours une fréquence maximale 611 ́ de pas moteurs à partir de laquelle plus aucune accélération n’est possible. La fréquence maximale de pas moteurs 611 ́ du premier moteur 61 commandant l’aiguille des minutes 21 se situe de préférence entre 200 et 1000 Hz, ce qui correspond à une vitesse de rotation maximale de l’aiguille des minutes 21 entre environ un et cinq tours par seconde lorsqu’un tour complet de cadran correspond à 180 pas moteur. On pourra noter que quel que soit le mode de réalisation choisi pour l’invention impliquant l’usage d’un circuit électronique 31, une vitesse de défilement maximale des moyens d’affichage mécaniques 2 devra toujours être définie en fonction des capacités de traitement du circuit de commande des moteurs 6.

[0022] La fig. 2A montre un mode de réalisation préférentiel du capteur 4 selon l’invention, qui permet de déterminer relativement simplement une fréquence d’impulsions 401 utilisée par le circuit électronique 31 afin de calculer les valeurs d’accélération et ou de décélération des moyens mécaniques d’affichage 1 en résolvant l’équation newtonienne 700 appliquée à ce paramètre d’entrée. Le capteur 4 est monté sur une tige 41, solidaire en rotation de la couronne 11, et qui peut être entraînée en rotation dans deux sens opposés S1 et S2. En périphérie de cette tige 41 sont montés une pluralité de contacteurs électriques 41a, 41b, 41c, 41 d, au nombre de 4 selon un mode de réalisation préférentiel, comme illustré sur la fig. 2A. Le capteur 4 comprend par ailleurs deux contacts électriques 42, 43 montés sur une structure fixe, un premier contact 42 aux bornes duquel est mesurée la valeur d’un signal 412 de sortie et un deuxième contact 43 aux bornes duquel est mesurée la valeur d’un signal 413 de sortie lorsqu’une tension est appliquée aux contacteurs électriques 41a, 41b, 41c, 41 d.

[0023] La fig. 2B montre, dans la partie haute (a) les premier et deuxième signaux 412 et 413 obtenus lors d’une rotation de la couronne 11 dans le sens de rotation S1, correspondant au sens des aiguilles d’une montre. La première période 401a, correspondant à la durée pendant laquelle chaque signal 412, 413 est positif, la deuxième période 401b durant lequel chaque signal 412, 413 est nul et la troisième période totale 401c, correspondant à la somme des première et deuxième périodes 401a, 401b sont identiques pour chacun des premier et deuxième signaux de sortie 412, 413, qui sont simplement décalés temporellement d’une valeur correspondant au trajet d’un des contacts électriques 41a, 41b, 41c, 41 d du premier contact 42 au 2e contact 43 externe. Le schéma est inversé dans la partie basse (b) de la figure, où la couronne 11 est tournée dans le sens inverse des aiguilles d’une montre S2, et où le créneau du premier signal de sortie 412 est formé avant celui du deuxième signal de sortie 413. Ces signaux 412, 413 et leurs périodes 401a, 401b, 401c sont ensuite transmis au module compteur 44 pour être convertis en valeurs numériques.

[0024] S’il a été établi précédemment que le mode de réalisation préférentiel de l’invention utilisant le capteur 4 de la fig. 2A comporte pour des raisons pratiques de préférence un nombre relativement restreint de contacteurs, l’emploi d’un tel contacteur pour déterminer la fréquence d’impulsions 401 appliquée à l’équation Newtonienne 700 présente en outre l’avantage de ne nécessiter aucune résolution fine du capteur 4 pour garantir la fluidité de la correction, puisque la vitesse déterminée en résolvant cette équation est toujours continue même si l’accélération ne l’est pas. Ainsi une résolution moins fine de la granularité des valeurs de couple, proportionnelles à la fréquence d’impulsions 401, n’aura pas pour conséquence de faire avancer les moyens d’affichage 2 par à-coups, mais simplement de générer des accélérations plus franches suite à la détection de chaque impulsion supplémentaire. Il est par ailleurs possible d’ajuster le coefficient de proportionnalité 701 par rapport à la fréquence d’impulsions détectées en fonction de la sensibilité du capteur.

[0025] On peut aussi envisager, selon un mode de réalisation alternatif, d’utiliser un ou plusieurs contacteurs associés à un ou plusieurs boutons poussoirs (non représentés) et d’incrémenter la fréquence d’impulsions 401 à chaque pression sur un premier bouton poussoir, et respectivement décrémenter la fréquence d’impulsions 401 à chaque pression sur un deuxième bouton poussoir. Selon ce mode de réalisation alternatif, on utilisera donc deux capteurs dédiés chacun à l’augmentation et respectivement de la diminution de la fréquence d’impulsions 401, ce qui correspond selon la modélisation de l’invention à appliquer un couple mécanique dans un sens ou dans le sens opposé pour accélérer et respectivement décélérer le mouvement des aiguilles 21, 22.

[0026] La fig. 3 montre un diagramme d’état pour différentes séquences d’opérations de réglage horaire à l’aide d’aiguilles selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention appliqué à une pièce d’horlogerie. L’homme du métier comprendra qu’il est toutefois possible d’effectuer le réglage d’autres types de paramètres pas nécessairement temporels (c’est-à-dire tout type de symboles) et que les aiguilles pourraient être remplacées par d’autres organes d’affichage analogiques.

[0027] L’étape 1001 correspond à une première activation de la couronne 11, qui permet de générer le mouvement de l’aiguille des minutes 21. Lorsque la couronne est actionnée dans un sens de rotation donné, par exemple dans le sens S1, le capteur 4 détecte un nombre d’impulsions 401 «positif» correspondant à une vitesse angulaire 111 positive pour la couronne 11 et simule l’application d’un couple, appliqué à l’aiguille dans le même sens. Ainsi la rotation de la couronne 11 dans le sens S1 des aiguilles d’une montre permet de faire avancer l’aiguille des minutes 21 sur le cadran. Une rotation répétée de la couronne 11 dans le même sens S1 permet de maintenir positive la fréquence d’impulsions 401 lors des périodes d’échantillonnage successives utilisées par le module compteur 44, et donc d’accélérer encore davantage le mouvement de l’aiguille 21 selon l’équation newtonienne 700, jusqu’à obtenir un mouvement fluide et continu pour lequel il n’est plus possible d’observer visuellement le saut de l’aiguille lors de chaque pas. Le mouvement de l’aiguille des minutes 21 ne pouvant toutefois pas excéder une vitesse angulaire maximale, qui est observée dès lors que la fréquence de pas moteurs maximale 611 ́ est atteinte, la rotation de la couronne 11 n’a toutefois plus aucun effet dès que cette vitesse maximale est atteinte. Selon un mode de réalisation préférentiel, on détermine une vitesse angulaire simulée maximale 7031 en fonction de la fréquence de pas moteurs maximale 611 ́. Dès lors que l’algorithme résolvant l’équation newtonienne atteint cette limite supérieure de vitesse, il sature, c’est-à-dire arrête d’augmenter la vitesse angulaire simulée 703 même si l’algorithme devait donner un résultat d’une valeur supérieure.

[0028] Le diagramme de la fig. 3illustre l’étape de comparaison 5003 effectuée par le microcontrôleur 5 pour déterminer si la vitesse sature, auquel cas la vitesse angulaire simulée 703 est limitée à la valeur maximale 7031 et l’accélération angulaire 703 ́ est nulle pour la période d’échantillonnage sur laquelle le calcul a été effectué. La boucle de rétroaction partant depuis l’étape de comparaison 5003 vers une valeur d’accélération 703 ́ positive indique qu’aucune saturation n’a lieu tant que la vitesse angulaire simulée maximale 7031 n’a pas été atteinte.

[0029] Bien que l’étape 1001 ait été décrite dans le cadre d’une activation de la couronne 11 dans le sens de rotation S1 des aiguilles d’une montre pour faire de préférence avancer l’aiguille des minutes 21 dans le même sens, on peut également faire en sorte qu’une activation de la couronne 11 dans le sens inverse S2 fasse similairement tourner les aiguilles des minutes 21 et des heures 22 dans le sens inverse, le nombre d’impulsions 401 étant calculé de manière identique pour chaque période d’échantillonnage mais l’information sur le sens de rotation déterminé par le capteur 4 permet de choisir le sens de rotation appliqué aux aiguilles par les premiers et deuxièmes moteurs 61, 62.

[0030] Par ailleurs, la solution proposée ici selon laquelle le mouvement appliqué aux moyens d’affichage mécaniques est le résultat d’une accélération qui dépend de la vitesse de la couronne, est très robuste face à une couronne de faible résolution. De plus, le mouvement reste fluide, même si l’utilisateur fait avancer la couronne par coups. Si un utilisateur fait. tourner la couronne par coups successifs, les corrections continuent entre les coups. Ceci apporte un gain de temps important dans le cas où les moyens d’affichage mécaniques ne sont pas très performants. Ainsi un réglage simultané de l’aiguille des heures 22 et des minutes 21 conformément à une approche totalement mécanique, selon laquelle l’aiguille des minutes effectue une rotation complète pour chaque changement d’heure, est rendu possible à une vitesse acceptable pour l’utilisateur même pour un système relativement lent. En effet, pour conserver cette approche très intuitive pour l’utilisateur, une correction de quelques heures pour des pièces d’horlogerie électroniques à affichage analogique nécessite que l’aiguille des minutes fasse un grand nombre de pas moteur, dont l’exécution peut s’avérer beaucoup trop longue pour l’utilisateur si les moteurs sont peu performants. Or le gain de temps significatif procuré par l’invention grâce au mouvement continu des aiguilles entre les périodes d’activation de la couronne 11 permet d’effectuer ces réglages simultanément, indépendamment des performances de l’électronique et des moteurs.

[0031] Quel que soit le sens de rotation S1 ou S2 de la couronne 11, l’étape d’activation 1001 permet par conséquent de régler simultanément l’aiguille des heures 22 et l’aiguille de minutes 21, ce qui est particulièrement avantageux pour des montres électroniques où chaque paramètre est en général réglé séquentiellement pour des raisons de performance.

[0032] L’étape 1001 ́ est une étape subordonnée à l’étape 1001, ou plus généralement n’importe quelle étape d’activation, qu’elle suit immédiatement. Il s’agit d’une étape durant laquelle la couronne 11, ou plus généralement le moyen de commande 1, cesse d’être activé. Durant cette étape, la modélisation de l’invention fait que plus aucun couple externe n’est appliqué au système dès lors que la fréquence d’impulsions détectée 401 est nulle, ce qui dépend entre autres de la période d’échantillonnage choisie au niveau de l’interface électronique du capteur, formé ici par le module compteur 44 pour déterminer la fréquence d’impulsions 401. Dès que la valeur 401 s’annule, l’accélération angulaire 703 ́ est déterminée par le seul frottement fluide modélisé, à savoir selon l’équation newtonienne 700: 703 ́ = - 703 ́ ́/704

[0033] La résolution de cette équation newtonienne 700 détermine le ralentissement de type inertiel de l’organe d’affichage, comme par exemple l’aiguille des minutes 21 dans le mode de réalisation décrit précédemment, car la décélération est uniquement proportionnelle à la vitesse angulaire simulée 703. Lors de ce ralentissement de type inertiel, le système se trouve dans la première phase de décélération B1 illustrée sur la fig. 3.

[0034] Si par contre, après avoir tourné la couronne 11 par exemple dans le sens S1, la couronne 11 est tournée dans le sens inverse S2 lors d’une étape d’actionnement additionnelle 1002, l’accélération angulaire 703 ́ est toujours négative, mais la décélération B2, illustrée sur la fig. 3, est plus prononcée car le signe du couple fictif 401 ́ devient négatif, agissant avec l’accélération angulaire 703 ́ pour ralentir le système plus rapidement.

[0035] L’actionnement de la couronne 11 en sens inverse permet d’affiner encore le réglage à l’aide de l’étape d’activation additionnelle 1002 lorsqu’on se rapproche d’une valeur souhaitée alors que la vitesse angulaire est à ce moment-là relativement élevée, car la deuxième phase de décélération B2 qui est générée est plus prononcée que la première phase de décélération B1 qui survient uniquement lors d’une inactivation prolongée de la couronne 11.

[0036] Comme on peut le constater sur la fig. 3, la première étape d’activation 1001 est donc toujours suivie d’une phase d’accélération A des moyens mécaniques d’affichage 2, et en premier lieu l’aiguille des minutes 21 pour laquelle l’accélération est la plus perceptible. Cette phase d’accélération A se termine dès lors que le circuit de contrôle des moteurs 6 détecte qu’une fréquence maximale a été atteinte, en l’occurrence celle de pas 611 ́ du premier moteur 61, auquel cas il s’ensuit une phase C durant laquelle la vitesse angulaire simulée 703 est bornée à la valeur de vitesse angulaire maximale 7031. Durant cette phase C, l’aiguille des minutes 21 est donc constante, bornée par la fréquence maximale 611 ́ de pas du premier moteur 61. Toute activation additionnelle de la couronne 11 dans le même sens de rotation S1 y est donc sans impact sur la vitesse angulaire 211 réelle de l’aiguille des minutes; toutefois, de telles activations permettent de maintenir la vitesse angulaire 211 réelle à ce niveau constant en évitant à la valeur d’accélération angulaire 703 ́ de devenir négative après une inactivation trop prolongée, correspondant selon le mode de réalisation préférentiel décrit à un période d’échantillonnage, et qui peut être étalonnée par exemple à une seconde. Par ailleurs, les coefficients de proportionnalité définissant les moments appliqués au système dans l’équation newtonienne du mouvement 700, à savoir le coefficient 701 de proportionnalité par rapport à la fréquence d’impulsions 401 et celui de frottement fluide 702 peuvent de préférence être choisis, conjointement à la valeur maximale de pas moteurs 611 ́ du premier moteur 61, de telle sorte que la valeur d’accélération angulaire 703 soit toujours positive dès qu’au moins une impulsion 401 est détectée par seconde, ou respectivement la valeur choisie pour le laps de temps ci-dessus, de telle sorte que la vitesse angulaire 211 effective reste toujours constante si la couronne 11 est activée au moins une fois par seconde dès que la vitesse angulaire 21 maximale a été atteinte.

[0037] On comprend donc à la lecture de ce qui précède que, quels que soient les moyens d’activation, de préférence mécaniques 1 et les moyens mécaniques d’affichage 2 utilisés dans le cadre de l’invention, la phase d’accélération A des moyens d’affichage 1 est suivie la plupart du temps d’une phase C durant laquelle la vitesse de défilement des moyens d’affichage 2 est constante dès lors que l’écart de la valeur d’affichage affichée lorsque le réglage est entrepris et la valeur que l’on souhaite atteindre est importante. Si les moyens de commande ne sont pas activés durant une durée déterminée, la première phase de décélération B1 des moyens d’affichage 2 a lieu suite à cette inactivation prolongée; sinon une deuxième phase de décélération B2 plus prononcée peut être actionnée lors d’une étape d’activation additionnelle 1002 des moyens de commande dans le sens inverse de celui utilisé lors de l’étape d’activation initiale 1001. Dans le cas d’une couronne 11 il s’agit de sens de rotation opposés S2 si S1 était le premier sens de rotation, et S1 si S2 était le premier sens de rotation. L’emploi d’une deuxième étape d’activation 1002 dépend des préférences de l’utilisateur du dispositif d’affichage en termes de vitesse de défilement et du moment à partir duquel il souhaite effectuer un réglage plus fin de ou des éléments d’affichage analogiques.

[0038] La solution de couplage de moyens mécaniques d’affichage et de commande selon l’invention permet donc un contrôle accru tout au long des opérations de réglage en pouvant accélérer et/ou décélérer à tout moment le défilement de ou des éléments d’affichage mécaniques. Par ailleurs, les variations de vitesse sont beaucoup plus progressives que selon les solutions de l’art antérieur où les vitesses sont directement déduites de valeurs du capteur. La détermination d’une accélération en lieu et place d’une vitesse à partir des grandeurs d’un capteur permet de fluidifier le mouvement des éléments d’affichage mécaniques. Bien que la solution préférentielle décrite transforme une grandeur physique en une grandeur physique du même ordre, à savoir une vitesse angulaire - celle de la couronne 11 - en une autre vitesse angulaire - celles des aiguilles 21 des minutes et 22 des heures - on peut toutefois également envisager répliquer le dispositif de couplage 3 à n’importe quel autre type de moyens d’affichage mécaniques 2 et n’importe quels moyens d’activation 1, pour autant qu’un effet d’inertie soit procuré pour le mouvement des moyens d’affichage mécaniques 2. Dans le cas de pièces d’horlogerie, on pourra privilégier la génération d’un mouvement rotatif de moyens d’affichage 2 qui sont le plus fréquemment utilisés pour des montres mécaniques, et ce quel que soit le mode d’activation utilisé (rotation d’une couronne, pression sur un bouton poussoir, défilement d’un doigt sur un écran tactile etc.); toutefois, des déplacements d’indicateurs linéaires sont aussi envisageables, auquel cas l’équation fondamentale du mouvement ne mettra plus en relation un couple et une accélération angulaire, mais une force et une accélération linéaire. Similairement le ralentissement du mouvement inertiel n’est dans ce cas plus causé par un couple modélisant des frottements fluides, mais par une force de frottement.

Claims (14)

1. Dispositif de couplage (3) entre des moyens d’activation (1) et des moyens d’affichage mécaniques (2) d’un mécanisme d’affichage, ledit dispositif de couplage (3) étant adapté pour appliquer un mouvement de vitesse variable auxdits moyens d’affichage mécaniques (2) en réponse à l’actionnement desdits moyens d’activation (1), caractérisé en ce qu’il génère un mouvement de type inertiel desdits moyens d’affichage mécaniques (2).

2. Dispositif de couplage (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un module capteur (4) dédié auxdits moyens d’activation (1) ainsi qu’un circuit électronique (31) pour la simulation et la commande d’un mouvement inertiel des moyens d’affichage mécaniques (2), déterminé à partir d’une équation newtonienne du mouvement (700) avec modélisation de frottements fluides.

3. Dispositif de couplage (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il actionne au moins un moteur (61) entraînant lesdits moyens d’affichage mécaniques (2), ledit moteur (61) déterminant par ailleurs une vitesse de défilement maximale (611 ́) pour lesdits moyens d’affichage mécaniques (2).

4. Dispositif de couplage (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il actionne simultanément une pluralité de moteurs (61,62) dédiés chacun à des moyens d’affichage mécaniques (21, 22) distincts.

5. Dispositif de couplage (3) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’accélération et/ou la décélération desdits moyens de commande mécaniques (1) est calculée en fonction d’une fréquence d’impulsions (401) détectées par un capteur (4) monté sur une tige (41) d’une couronne (11).

6. Dispositif de couplage (3) selon la revendication 5, lesdits moyens d’activation (1) étant une couronne (11), lesdits moyens d’affichage mécaniques étant des aiguilles (21, 22), caractérisée en ce que l’accélération angulaire (703 ́) d’au moins une desdites aiguilles (21, 22) est calculée en fonction de ladite fréquence d’impulsions (401), et d’une vitesse angulaire simulée (703) pour ladite aiguille (21).

7. Dispositif de couplage (3) selon l’une des revendications 6, chaque pas moteur indexant ladite aiguille (21) d’un secteur angulaire correspondant à une indication de durée inférieure à une minute.

8. Dispositif de couplage (3) selon l’une des revendications précédentes, lesdits moyens d’activation (1) étant une couronne (11), caractérisé en ce que l’actionnement de ladite couronne (11) dans un premier sens de rotation (S1) provoque une première phase d’accélération (A) desdits moyens d’affichage mécaniques (2), tandis que l’actionnement de ladite couronne (11) dans un deuxième sens de rotation (S2) opposé audit premier sens de rotation provoque une deuxième phase de décélération (B2) desdits moyens d’affichage mécaniques (2).

9. Dispositif de couplage (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il relie cinématiquement lesdits moyens d’activation (1), constitués par au moins un organe de commande mécanique, auxdits moyens d’affichage mécaniques (2).

10. Méthode pour le réglage de paramètres d’affichage visualisés à l’aide de moyens d’affichage mécaniques (2), lesdits moyens d’affichage mécaniques (2) pouvant être actionnés par des moyens d’activation (1), ladite méthode comprenant une étape d’actionnement desdits moyens d’activation (1) pour appliquer un mouvement de vitesse variable auxdits moyens d’affichage mécaniques (2), et étant caractérisée par la séquence d’étapes suivantes suite à ladite étape d’actionnement: - une première phase d’accélération (A1) desdits moyens d’affichage mécaniques (2); -une première phase de décélération (B1) de type inertiel desdits moyens d’affichage (2) suite à une inactivation desdits moyens de commande (2) pendant une période de temps donnée.

11. Méthode pour le réglage de paramètres d’affichage selon la revendication 10, caractérisée en ce qu’elle comporte une étape supplémentaire d’actionnement desdits moyens de commande mécaniques (2) pour provoquer une deuxième phase de décélération (B2) plus prononcée que ladite première phase de décélération (B1) de type inertiel.

12. Méthode pour le réglage de paramètres d’affichage selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce le mouvement desdits moyens d’affichage (2) est déterminé à partir d’une équation newtonienne du mouvement (700).

13. Méthode pour le réglage de paramètres d’affichage selon l’une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce qu’elle comprend une phase additionnelle (C) durant laquelle la vitesse desdits moyens d’affichage (2) est constante.

14. Méthode pour le réglage de paramètres d’affichage selon l’une des revendications 10 à 13, caractérisée en ce que lesdits moyens d’affichage (2) comprennent deux organes distincts réglés simultanément.