CH718897A2 - Watch movement equipped with an oscillator comprising a piezoelectric hairspring. - Google Patents

Watch movement equipped with an oscillator comprising a piezoelectric hairspring. Download PDF

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CH718897A2
CH718897A2 CH70132/21A CH0701322021A CH718897A2 CH 718897 A2 CH718897 A2 CH 718897A2 CH 70132/21 A CH70132/21 A CH 70132/21A CH 0701322021 A CH0701322021 A CH 0701322021A CH 718897 A2 CH718897 A2 CH 718897A2
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watch movement
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watch
piezoelectric
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CH70132/21A
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Didier Alexandre
Imboden Matthias
Haemmerli Alexandre
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Swatch Group Res & Dev Ltd
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Abstract

Le mouvement horloger comprend, d'une part, un affichage analogique de l'heure, un rouage, un barillet et un oscillateur électromécanique (10), lequel est formé d'un résonateur (12), comprenant un balancier et un spiral piézoélectrique, et d'un échappement mécanique (18), et comprend, d'autre part, un circuit électronique de commande (20) relié à une source d'énergie électrique (30) et agencé pour pouvoir commander l'application d'une tension électrique à au moins une électrode du spiral piézoélectrique de manière à générer des impulsions électriques motrices pour l'oscillateur. Le mouvement horloger est configuré de sorte que le barillet est capable, dans un premier état principal, d'entretenir seul une oscillation fonctionnelle de l'oscillateur avec une première amplitude, alors que dans un deuxième état principal le circuit électronique de commande alimente le spiral piézoélectrique pour entretenir, en partie ou totalement, l'oscillation du résonateur avec une deuxième amplitude supérieure à la première amplitude pour toute orientation spatiale, la deuxième amplitude étant de préférence constante.The watch movement comprises, on the one hand, an analog time display, a gear train, a barrel and an electromechanical oscillator (10), which is formed of a resonator (12), comprising a balance wheel and a piezoelectric hairspring, and a mechanical escapement (18), and comprises, on the other hand, an electronic control circuit (20) connected to a source of electrical energy (30) and arranged to be able to control the application of an electrical voltage to at least one electrode of the piezoelectric hairspring so as to generate driving electrical pulses for the oscillator. The watch movement is configured so that the barrel is capable, in a first main state, of sustaining only a functional oscillation of the oscillator with a first amplitude, whereas in a second main state the electronic control circuit supplies the hairspring piezoelectric to maintain, in part or totally, the oscillation of the resonator with a second amplitude greater than the first amplitude for any spatial orientation, the second amplitude preferably being constant.

Description

Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention

[0001] La présente invention concerne un mouvement horloger comprenant un barillet et un affichage analogique de l'heure, qui est entraîné par le barillet via un rouage, ainsi qu'un balancier-spiral pour commander la marche du mouvement horloger. Le spiral est du type piézoélectrique avec des électrodes agencées sur les deux surfaces latérales. L'invention concerne également une montre incorporant un tel mouvement horloger et une source d'énergie électrique. The present invention relates to a watch movement comprising a barrel and an analog time display, which is driven by the barrel via a gear train, as well as a balance-spring to control the operation of the watch movement. The hairspring is of the piezoelectric type with electrodes arranged on the two lateral surfaces. The invention also relates to a watch incorporating such a horological movement and a source of electrical energy.

Arrière-plan technologiqueTechnology background

[0002] On connaît du brevet US 9,721,169 un mouvement horloger comprenant un oscillateur du type balancier-spiral avec un spiral piézoélectrique muni d'électrodes reliées à une capacité variable pour pouvoir varier la rigidité du spiral et ainsi ajuster sa fréquence propre pour augmenter la précision de l'affichage de l'heure. We know from US patent 9,721,169 a watch movement comprising an oscillator of the balance-spring type with a piezoelectric balance spring provided with electrodes connected to a variable capacitance in order to be able to vary the rigidity of the balance spring and thus adjust its natural frequency to increase the precision of the time display.

[0003] Les demandes de brevet EP 3 540 528 et EP 3 629 103 décrivent respectivement un procédé de régulation de la fréquence moyenne d'un balancier-spiral et un procédé de synchronisation de la fréquence d'un balancier-spiral en utilisant un spiral piézoélectrique relié à une unité électronique de commande munie d'un oscillateur à quartz. [0003] Patent applications EP 3 540 528 and EP 3 629 103 respectively describe a process for regulating the average frequency of a balance-spring and a process for synchronizing the frequency of a balance-spring using a hairspring. piezoelectric connected to an electronic control unit equipped with a quartz oscillator.

Résumé de l'inventionSummary of the invention

[0004] La présente invention a pour objectif de modifier un mouvement horloger du type mécanique par l'incorporation d'un système électronique permettant d'augmenter sa précision de marche, sans pour autant renoncer à un balancier-spiral pour cadencer la marche du mouvement horloger, notamment l'entraînement de son dispositif d'affichage analogique. De plus, la présente invention se propose de modifier le mouvement horloger de manière qu'il demeure fonctionnel même lorsque le système électronique est inactif, notamment par manque d'énergie électrique à disposition. [0004] The object of the present invention is to modify a watch movement of the mechanical type by incorporating an electronic system making it possible to increase its rate precision, without however giving up a balance-spring to clock the rate of the movement. watchmaker, in particular the drive of its analog display device. Moreover, the present invention proposes to modify the watch movement so that it remains functional even when the electronic system is inactive, in particular due to a lack of electrical energy available.

[0005] L'invention a pour objet un mouvement horloger comprenant un affichage analogique de l'heure, un rouage, un barillet en relation cinématique avec l'affichage analogique via le rouage, et un oscillateur formé d'un résonateur, comprenant un balancier et un spiral piézoélectrique, et d'un échappement mécanique couplant le balancier au rouage, le spiral piézoélectrique étant formé au moins partiellement d'un matériau piézoélectrique et comprenant au moins deux électrodes dont au moins une électrode est reliée à un circuit électronique de commande, le matériau piézoélectrique et ladite au moins une électrode étant agencés de manière à permettre l'application, gérée par le circuit électronique de commande, d'une contrainte électrique sur le spiral piézoélectrique. Ensuite, le mouvement horloger est configuré de sorte que le barillet est capable d'entraîner l'affichage analogique et d'entretenir seul une oscillation fonctionnelle de l'oscillateur avec une première amplitude qui est notamment fonction de l'orientation spatiale du mouvement horloger. De plus, le circuit électronique de commande est agencé pour pouvoir être relié à une source d'énergie électrique et pouvoir commander l'application d'une tension électrique à ladite au moins une électrode de manière à générer des impulsions électriques motrices pour l'oscillateur qui lui fournissent une énergie suffisante pour permettre une oscillation fonctionnelle de cet oscillateur, pour chaque orientation spatiale du mouvement horloger, avec une deuxième amplitude qui est supérieure à une valeur nominale maximale de la première amplitude pour cette orientation spatiale. [0005] The subject of the invention is a watch movement comprising an analog time display, a gear train, a barrel in kinematic relationship with the analog display via the gear train, and an oscillator formed by a resonator, comprising a balance and a piezoelectric hairspring, and a mechanical escapement coupling the balance wheel to the gear train, the piezoelectric hairspring being formed at least partially of a piezoelectric material and comprising at least two electrodes, at least one electrode of which is connected to an electronic control circuit, the piezoelectric material and said at least one electrode being arranged so as to allow the application, managed by the electronic control circuit, of an electric stress on the piezoelectric hairspring. Next, the watch movement is configured so that the barrel is capable of driving the analog display and of maintaining on its own a functional oscillation of the oscillator with a first amplitude which is in particular a function of the spatial orientation of the watch movement. In addition, the electronic control circuit is arranged to be able to be connected to a source of electrical energy and to be able to control the application of an electrical voltage to said at least one electrode so as to generate driving electrical pulses for the oscillator which provide it with sufficient energy to allow functional oscillation of this oscillator, for each spatial orientation of the watch movement, with a second amplitude which is greater than a maximum nominal value of the first amplitude for this spatial orientation.

[0006] Selon un mode de réalisation préféré, le circuit électronique de commande est agencé pour commander ladite application d'une tension électrique de manière à maintenir la deuxième amplitude sensiblement constante pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet. A cet effet, dans une variante particulière, le circuit électronique de commande comprend un circuit de détection de l'amplitude d'une tension induite dans le spiral piézoélectrique et une boucle de rétroaction pour maintenir cette amplitude à une valeur de consigne donnée, permettant ainsi de réguler l'amplitude de l'oscillation du résonateur. [0006] According to a preferred embodiment, the electronic control circuit is arranged to control said application of an electric voltage so as to maintain the second amplitude substantially constant for any spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel . To this end, in a particular variant, the electronic control circuit comprises a circuit for detecting the amplitude of a voltage induced in the piezoelectric hairspring and a feedback loop for maintaining this amplitude at a given set value, thus allowing to regulate the amplitude of the oscillation of the resonator.

[0007] Dans une variante avantageuse, ladite valeur nominale maximale est inférieure ou égale à 300° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et ladite deuxième amplitude est supérieure à 300° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet. [0007] In an advantageous variant, said maximum nominal value is less than or equal to 300° for any spatial orientation of the watch movement and said second amplitude is greater than 300° for any spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel .

[0008] L'invention concerne aussi une montre dans laquelle est incorporée une source d'énergie qui est formée par un générateur d'électricité agencé pour pouvoir collecter une énergie externe et la transformer en énergie électricité, de manière à permettre une alimentation du circuit électronique de commande et du spiral piézoélectrique. The invention also relates to a watch in which is incorporated an energy source which is formed by an electricity generator arranged to be able to collect external energy and transform it into electricity energy, so as to allow a power supply to the circuit control electronics and the piezoelectric hairspring.

[0009] Grâce aux caractéristiques de l'invention, la précision de la montre incorporant le mouvement selon l'invention peut être augmentée, en particulier grâce à une grande amplitude pour l'oscillation du balancier qui peut être maintenue par les impulsions électriques motrices fournies à l'oscillateur électromécanique via le spiral piézoélectrique. Ensuite, le mode de réalisation préféré permet premièrement de compenser une diminution du couple de force fourni par le barillet, de sorte à maintenir sensiblement constant la puissance d'entretien de l'oscillation pour chaque orientation spatiale du mouvement horloger, respectivement de la montre qui l'incorpore. Ainsi, la variation de fréquence de l'oscillateur intervenant généralement dans un mouvement mécanique classique à cause de la variation du couple de force fourni par le barillet au cours du temps est éliminée dans ce mode de réalisation préféré. De plus, ce mode de réalisation préféré permet d'éliminer une différence d'amplitude pour différentes positions spatiales du mouvement horloger, respectivement de la montre qui l'incorpore. Finalement, le mode de réalisation préféré permet d'éviter des variations de la marche du mouvement horloger pouvant survenir pour d'autres raisons dans des mouvements mécaniques classiques, à savoir le vieillissement des huiles, des points durs dans le rouage ou une demande de couple momentanément accrue, comme lors du passage d'un quantième au suivant, etc. Ainsi, la présente invention permet de résoudre de manière efficace les divers problèmes pouvant intervenir dans des mouvements horlogers mécaniques et conduisant à une perte de l'isochronisme, laquelle a pour conséquence une dérive temporelle dans l'affichage de l'heure courante. [0009] Thanks to the characteristics of the invention, the precision of the watch incorporating the movement according to the invention can be increased, in particular thanks to a large amplitude for the oscillation of the balance which can be maintained by the driving electrical impulses supplied to the electromechanical oscillator via the piezoelectric hairspring. Then, the preferred embodiment firstly makes it possible to compensate for a reduction in the force torque provided by the barrel, so as to maintain the oscillation maintenance power substantially constant for each spatial orientation of the horological movement, respectively of the watch which incorporates it. Thus, the frequency variation of the oscillator generally occurring in a conventional mechanical movement due to the variation of the force torque provided by the barrel over time is eliminated in this preferred embodiment. Moreover, this preferred embodiment makes it possible to eliminate a difference in amplitude for different spatial positions of the timepiece movement, respectively of the watch which incorporates it. Finally, the preferred embodiment makes it possible to avoid variations in the rate of the watch movement which may occur for other reasons in conventional mechanical movements, namely the aging of the oils, hard points in the gear train or a demand for torque. momentarily increased, as when passing from one date to the next, etc. Thus, the present invention makes it possible to effectively solve the various problems that can occur in mechanical watch movements and lead to a loss of isochronism, which results in a temporal drift in the display of the current time.

Brève description des figuresBrief description of figures

[0010] L'invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, dans lesquels : la Figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un mouvement horloger selon l'invention (sans la masse oscillante prévue pour remonter le barillet) ; la Figure 2 est une vue de dessous du mouvement horloger de la Figure 1, duquel le pont de balancier et la raquetterie ont été enlevés ; la Figure 3 est une vue agrandie et schématique du résonateur formant l'oscillateur électromécanique incorporé dans le mode de réalisation du mouvement horloger de la Figure 1 ; la Figure 4 est coupe transversale du spiral piézoélectrique formant le résonateur de la Figure 3 ; la Figure 5 montre schématiquement une montre selon l'invention incorporant un mouvement horloger selon l'invention, cette montre étant représentée ici dans un premier état de fonctionnement principal ; la Figure 6 représente la montre de la Figure 6 alors qu'elle est dans un deuxième état de fonctionnement principal ; et la Figure 7 est une représentation schématique du circuit électronique de commande de l'oscillateur électromécanique incorporé dans le mode de réalisation préféré de l'invention.The invention will be described below in more detail using the accompanying drawings, given by way of non-limiting examples, in which: Figure 1 is a perspective view of an embodiment of a watch movement according to the invention (without the oscillating weight provided to wind the barrel); Figure 2 is a bottom view of the watch movement of Figure 1, from which the balance bridge and the index mechanism have been removed; Figure 3 is an enlarged and schematic view of the resonator forming the electromechanical oscillator incorporated in the embodiment of the watch movement of Figure 1; Figure 4 is a cross section of the piezoelectric hairspring forming the resonator of Figure 3; FIG. 5 schematically shows a watch according to the invention incorporating a horological movement according to the invention, this watch being represented here in a first main operating state; Figure 6 shows the watch of Figure 6 while it is in a second main operating state; And Figure 7 is a schematic representation of the electronic control circuit of the electromechanical oscillator incorporated in the preferred embodiment of the invention.

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

[0011] En référence aux Figures on décrira divers modes de réalisation d'un mouvement horloger selon l'invention, ainsi que l'agencement général d'une montre selon l'invention. [0011] With reference to the Figures, various embodiments of a watch movement according to the invention will be described, as well as the general arrangement of a watch according to the invention.

[0012] Le mouvement horloger 2 comprend un affichage analogique 4 de l'heure, un rouage 6, un barillet 8 entraînant l'affichage analogique via le rouage, et un oscillateur électromécanique 10 formé d'un résonateur 12, comprenant un balancier 14 et un spiral piézoélectrique 16, et d'un échappement mécanique 18 couplant le balancier au rouage. Le mouvement horloger est muni d'une masse oscillante 24 (non représentée aux Figures 1 et 2, mais aux Figures 5 et 6) servant à remonter le barillet. Le balancier est pivoté dans un pont de balancier 26, ce pont portant une raquetterie 28 servant au réglage de la fréquence d'oscillation du résonateur 12, comme ceci est usuel dans les mouvements mécaniques horlogers. [0012] The watch movement 2 comprises an analog time display 4, a gear train 6, a barrel 8 driving the analog display via the gear train, and an electromechanical oscillator 10 formed of a resonator 12, comprising a balance wheel 14 and a piezoelectric hairspring 16, and a mechanical escapement 18 coupling the balance wheel to the gear train. The watch movement is provided with an oscillating weight 24 (not shown in Figures 1 and 2, but in Figures 5 and 6) used to wind the barrel. The balance wheel is pivoted in a balance bridge 26, this bridge carrying a gear 28 serving to adjust the oscillation frequency of the resonator 12, as is customary in mechanical watch movements.

[0013] De manière générale, le spiral piézoélectrique est formé au moins partiellement d'un matériau piézoélectrique et comprend au moins deux électrodes dont au moins une est reliée à un circuit électronique de commande 20. A la Figure 3 sont représentés le résonateur 12 et le circuit électronique de commande 20 auquel deux électrodes externes 68 et 69 du spiral piézoélectrique 16 sont reliés par deux liaisons électriques 21A et 21 B. Une coupe transversale du spiral piézoélectrique 16 est représentée à la Figure 4 de manière nullement limitative. Ce spiral comprend un corps central 60 en silicium, une couche d'oxyde de silicium 62 déposée en surface du corps central de manière à compenser thermiquement le spiral, une première couche conductrice 64 déposée sur la couche d'oxyde de silicium, et un matériau piézoélectrique déposé sous forme d'une couche piézoélectrique 66 sur la première couche conductrice 64. Dans une variante particulière, la couche piézoélectrique est constituée d'un cristal de nitrure d'aluminium formé par une croissance de ce cristal depuis la première couche conductrice et perpendiculairement à celle-ci. Deux électrodes externes 68 et 69, formées par une deuxième couche conductrice partielle sur la couche piézoélectrique, sont agencées respectivement des deux côtés latéraux du spiral et sont reliées à deux bornes respectives 70 et 71 du circuit électronique de commande 20. Ainsi, la couche piézoélectrique 66 comprend une première partie 74A et une deuxième partie 74B qui s'étendent respectivement sur les deux côtés latéraux du corps central 60 et qui présentent, de par leur croissance depuis la première couche conductrice 64, des structures cristallographiques respectives qui sont symétriques relativement à un plan médian 76 parallèle à ces deux côtés latéraux. Ainsi, dans les deux parties latérales 74A et 74B, la couche piézoélectrique 66 présente deux axes piézoélectriques respectifs 78A et 78B perpendiculaires à cette couche piézoélectrique et de sens opposés. [0013] In general, the piezoelectric hairspring is formed at least partially of a piezoelectric material and comprises at least two electrodes, at least one of which is connected to an electronic control circuit 20. In Figure 3 are shown the resonator 12 and the electronic control circuit 20 to which two external electrodes 68 and 69 of the piezoelectric hairspring 16 are connected by two electrical connections 21A and 21B. A cross section of the piezoelectric hairspring 16 is represented in FIG. 4 in no way limiting. This hairspring comprises a central body 60 of silicon, a layer of silicon oxide 62 deposited on the surface of the central body so as to thermally compensate the hairspring, a first conductive layer 64 deposited on the layer of silicon oxide, and a material piezoelectric deposited in the form of a piezoelectric layer 66 on the first conductive layer 64. In a particular variant, the piezoelectric layer consists of an aluminum nitride crystal formed by a growth of this crystal from the first conductive layer and perpendicularly to this one. Two external electrodes 68 and 69, formed by a second partial conductive layer on the piezoelectric layer, are arranged respectively on the two lateral sides of the hairspring and are connected to two respective terminals 70 and 71 of the electronic control circuit 20. Thus, the piezoelectric layer 66 comprises a first part 74A and a second part 74B which extend respectively on the two lateral sides of the central body 60 and which present, by their growth from the first conductive layer 64, respective crystallographic structures which are symmetrical relative to a median plane 76 parallel to these two lateral sides. Thus, in the two lateral parts 74A and 74B, the piezoelectric layer 66 has two respective piezoelectric axes 78A and 78B perpendicular to this piezoelectric layer and in opposite directions.

[0014] Pour une même contrainte mécanique globale exercée sur le spiral piézoélectrique 16 (spiral en contraction ou en extension relativement à sa position de repos), une inversion du signe de la tension induite intervient entre l'électrode interne 64, formée par la première couche conductrice, et chacune des deux électrodes latérales externes 68 et 69 étant donné que, lorsque le spiral se contracte ou s'étend depuis sa position de repos, il y a une inversion de la contrainte mécanique dans les première et deuxième parties latérales 74A et 74B, c'est-à-dire que l'une de ces deux parties subit une compression alors que l'autre de ces parties subit une élongation / traction, et inversement. [0014] For the same overall mechanical stress exerted on the piezoelectric hairspring 16 (hairspring in contraction or in extension relative to its rest position), an inversion of the sign of the induced voltage occurs between the internal electrode 64, formed by the first conductive layer, and each of the two outer side electrodes 68 and 69 since, when the hairspring contracts or extends from its rest position, there is a reversal of the mechanical stress in the first and second side parts 74A and 74B, that is to say that one of these two parts undergoes compression while the other of these parts undergoes elongation/traction, and vice versa.

[0015] Il résulte des considérations précédentes que des tensions induites locales dans les première et deuxième parties 74A, 74B de la couche piézoélectrique présentent, selon un axe géométrique perpendiculaire aux deux côtés latéraux, une même polarité, de sorte qu'une seule électrode interne commune 64 est suffisante, cette électrode interne commune s'étendant des deux côtés latéraux du corps central 60. On peut donc récupérer une tension induite entre les deux électrodes externes 68 et 69, laquelle correspond à l'addition des deux tensions induites locales (en valeurs absolues) qui sont générées respectivement dans les première et deuxième parties 74A et 74B de la couche piézoélectrique 66. Il résulte également de ces considérations qu'on peut appliquer une certaine tension entre les deux électrodes 68 et 69 pour contraindre activement le spiral lors d'une excitation du résonateur 12 et notamment lui fournir des impulsions motrices. On remarquera que l'électrode interne, formée de la première couche conductrice 64, n'a pas besoin d'une liaison électrique propre avec le circuit électronique de commande 20 ou à la masse du mouvement horloger, bien que ceci ne soit pas exclu. It follows from the above considerations that local induced voltages in the first and second parts 74A, 74B of the piezoelectric layer have, along a geometric axis perpendicular to the two lateral sides, the same polarity, so that a single internal electrode common internal electrode 64 is sufficient, this common internal electrode extending from the two lateral sides of the central body 60. It is therefore possible to recover an induced voltage between the two external electrodes 68 and 69, which corresponds to the addition of the two local induced voltages (in absolute values) which are generated respectively in the first and second parts 74A and 74B of the piezoelectric layer 66. It also results from these considerations that a certain voltage can be applied between the two electrodes 68 and 69 to actively constrain the hairspring during excitation of the resonator 12 and in particular supplying it with driving impulses. It will be noted that the internal electrode, formed of the first conductive layer 64, does not need its own electrical connection with the electronic control circuit 20 or with the ground of the watch movement, although this is not excluded.

[0016] Dans le cadre de l'invention, le matériau piézoélectrique 66 et les deux électrodes 68 et 69 sont agencés de manière à permettre l'application, commandée par le circuit électronique de commande 20, d'une contrainte électrique sur le spiral piézoélectrique de manière à fournir au résonateur 12 des impulsions motrices qui participent au moins en partie à l'entretien d'une oscillation fonctionnelle de ce résonateur, de préférence avec une amplitude sensiblement constante. A cet effet, le circuit électronique de commande 20 est agencé pour pouvoir être relié à une source d'énergie électrique 30 et pouvoir commander l'application d'une tension électrique entre les électrodes externes 68 et 69, de manière à générer des impulsions motrices pour le résonateur 12. De manière générale, selon l'invention, le circuit électronique de commande est agencé pour pouvoir gérer l'application d'une tension électrique à au moins une des deux électrodes externes 68 et 69, de manière à générer des impulsions motrices pour l'oscillateur électromécanique 10 via le spiral piézoélectrique contraint par la tension électrique appliquée, de sorte à fournir une énergie électrique à cet oscillateur qui soit suffisante pour que le résonateur 12 puisse avoir une oscillation fonctionnelle avec une amplitude supérieure à une valeur nominale maximale pour l'amplitude d'une oscillation fonctionnelle de ce résonateur, pour chaque orientation spatiale du mouvement horloger, en l'absence d'impulsions motrices d'origine électrique. In the context of the invention, the piezoelectric material 66 and the two electrodes 68 and 69 are arranged so as to allow the application, controlled by the electronic control circuit 20, of an electrical stress on the piezoelectric hairspring so as to supply the resonator 12 with driving pulses which participate at least in part in maintaining a functional oscillation of this resonator, preferably with a substantially constant amplitude. To this end, the electronic control circuit 20 is arranged to be able to be connected to a source of electrical energy 30 and to be able to control the application of an electrical voltage between the external electrodes 68 and 69, so as to generate driving pulses for the resonator 12. In general, according to the invention, the electronic control circuit is arranged to be able to manage the application of an electric voltage to at least one of the two external electrodes 68 and 69, so as to generate pulses motors for the electromechanical oscillator 10 via the piezoelectric hairspring constrained by the applied electrical voltage, so as to supply electrical energy to this oscillator which is sufficient for the resonator 12 to be able to have a functional oscillation with an amplitude greater than a maximum nominal value for the amplitude of a functional oscillation of this resonator, for each spatial orientation of the watch movement, in the absence of motor impulses of electrical origin.

[0017] En particulier, il est prévu de fournir des impulsions électriques motrices à l'oscillateur électromécanique 10, c'est-à-dire des impulsions d'énergie, qui permettent soit d'entretenir une oscillation fonctionnelle du résonateur 12, soit de participer à l'entretien d'une telle oscillation fonctionnelle. La fréquence de ces impulsions motrices dépend notamment de leur durée et de leur tension électrique. En particulier, de telles impulsions motrices peuvent être dimensionnées de manière qu'elles interviennent une fois lors de chaque alternance ou une fois par période de l'oscillation du résonateur. [0017] In particular, provision is made to supply driving electrical pulses to the electromechanical oscillator 10, that is to say energy pulses, which make it possible either to maintain a functional oscillation of the resonator 12, or to participate in the maintenance of such a functional oscillation. The frequency of these driving impulses depends in particular on their duration and their electrical voltage. In particular, such driving pulses can be dimensioned so that they occur once during each halfwave or once per period of oscillation of the resonator.

[0018] Les Figures 5 et 6 représentent schématiquement une montre 22 selon l'invention comprenant un mouvement horloger selon l'invention. Les parties du mouvement horloger déjà décrites ne seront pas nouveau décrites ici en détails. La montre 22 comprend une source d'énergie électrique 30 qui est formée par un générateur d'électricité agencé pour produire de l'électricité de sorte à permettre une alimentation du circuit électronique de commande 20 et du spiral piézoélectrique. Dans la variante représentée, le générateur d'électricité est relié à une unité de stockage, notamment une batterie rechargeable ou une super-capacité, via un circuit de gestion de la puissance électrique fournie au circuit électronique de commande 20 et à l'oscillateur électromécanique 10. En particulier, on notera que la tension nécessaire pour alimenter le spiral piézoélectrique est située dans une plage de tension entre 10 V et 40 V. Une telle tension est largement supérieure aux tensions de batterie incorporées généralement dans des montres et aussi bien supérieure aux tensions fournies par des cellules solaires du type horloger. Ainsi, le circuit de gestion de la puissance électrique est agencé pour pouvoir augmenter la tension accumulée dans l'unité de stockage ou fournie directement par le générateur d'électricité. A cet effet, il comprend un élévateur de tension, par exemple une pompe de charges. Figures 5 and 6 schematically represent a watch 22 according to the invention comprising a watch movement according to the invention. The parts of the watch movement already described will not be described again here in detail. The watch 22 comprises a source of electrical energy 30 which is formed by an electricity generator arranged to produce electricity in such a way as to enable the electronic control circuit 20 and the piezoelectric hairspring to be powered. In the variant represented, the electricity generator is connected to a storage unit, in particular a rechargeable battery or a supercapacitor, via a circuit for managing the electric power supplied to the electronic control circuit 20 and to the electromechanical oscillator 10. In particular, it will be noted that the voltage necessary to power the piezoelectric hairspring is located in a voltage range between 10 V and 40 V. Such a voltage is much higher than the battery voltages generally incorporated in watches and also much higher than the voltages provided by clock-type solar cells. Thus, the electric power management circuit is arranged to be able to increase the voltage accumulated in the storage unit or supplied directly by the electricity generator. For this purpose, it comprises a voltage booster, for example a charge pump.

[0019] Divers types de générateurs électriques peuvent être prévus, en particulier au moins une cellule solaire agencée au niveau du cadran de la montre ou de la lunette de cette montre. Dans une autre réalisation, il est prévu une thermopile qui reçoit comme énergie extérieure à la montre une énergie thermique provenant du bras de l'utilisateur. La thermopile est ainsi agencée de manière à pouvoir convertir de la chaleur du corps d'un utilisateur en électricité. Cette dernière variante est particulièrement intéressante car elle permet d'activer une alimentation en énergie électrique de l'oscillateur électromécanique, pour augmenter son amplitude d'oscillation selon l'invention et permettre une amélioration de sa précision comme ceci sera exposé plus en détails par la suite, lorsque la montre est portée et donc sujette à subir des variations de son orientation spatiale. Lorsque la montre n'est pas portée et que l'alimentation électrique n'est pas active, cette montre peut être laissée dans une position stable de sorte que l'amplitude d'oscillation et ainsi la fréquence de l'oscillateur électromécanique ne sont plus perturbés par des variations d'orientation de la montre. Par contre, l'alimentation électrique est active et le circuit électrique de commande est opérationnel lorsque la montre est portée, à savoir lorsque l'amplitude et ainsi la fréquence d'un mouvement mécanique classique varient en fonction de l'orientation spatiale de la montre. Dans cette situation, la présente invention permet généralement d'améliorer la marche de la montre et, dans un mode de réalisation préféré qui sera décrit plus en détails par la suite, de maintenir constante l'amplitude d'oscillation de l'oscillateur électromécanique pour toute orientation spatiale et tout niveau d'armage du barillet qui est suffisant à l'entraînement du dispositif d'affichage analogique. Finalement, on notera que dans un autre mode de réalisation, la montre selon l'invention ne comprend pas de générateur électrique qui la rend autonome, mais elle comprend alors une batterie sous forme de pile. [0019] Various types of electric generators can be provided, in particular at least one solar cell arranged at the level of the dial of the watch or of the bezel of this watch. In another embodiment, a thermopile is provided which receives thermal energy from the user's arm as energy external to the watch. The thermopile is thus arranged so as to be able to convert heat from the body of a user into electricity. This last variant is particularly interesting because it makes it possible to activate a power supply of the electromechanical oscillator, to increase its amplitude of oscillation according to the invention and to allow an improvement in its precision as this will be explained in more detail by the subsequently, when the watch is worn and therefore subject to variations in its spatial orientation. When the watch is not worn and the power supply is not active, this watch can be left in a stable position so that the oscillation amplitude and thus the frequency of the electromechanical oscillator are no longer disturbed by variations in the orientation of the watch. On the other hand, the electrical power supply is active and the electrical control circuit is operational when the watch is worn, namely when the amplitude and thus the frequency of a conventional mechanical movement vary according to the spatial orientation of the watch. . In this situation, the present invention generally makes it possible to improve the rate of the watch and, in a preferred embodiment which will be described in more detail later, to maintain constant the amplitude of oscillation of the electromechanical oscillator to any spatial orientation and any winding level of the barrel which is sufficient to drive the analog display device. Finally, it will be noted that in another embodiment, the watch according to the invention does not include an electric generator which makes it autonomous, but it then includes a battery in the form of a cell.

[0020] A la Figure 5 est représenté un premier état principal prévu lors du fonctionnement de la montre 22, en particulier du mouvement horloger 2 qu'elle incorpore. Dans ce premier état principal de fonctionnement, la source d'énergie électrique 30 n'a pas suffisamment d'énergie électrique stockée ou ne reçoit pas suffisamment d'énergie électrique du générateur d'électricité pour alimenter correctement le spiral piézoélectrique, de sorte que le circuit électronique de commande 20 ne génère pas d'impulsions électriques motrices. Dans ce premier état, le mouvement horloger 2 se comporte donc comme un mouvement mécanique classique. L'échappement 18 est un échappement usuel qui est non seulement compteur mais aussi agencé pour permettre au barillet, via un rouage, de fournir des impulsions mécaniques d'entretien au résonateur 12 pour obtenir une oscillation fonctionnelle de ce dernier. Le mouvement horloger est donc configuré de sorte que le barillet est capable d'entraîner l'affichage analogique 4 de la montre 22 et d'entretenir seul une oscillation fonctionnelle de l'oscillateur avec une première amplitude qui est notamment fonction de l'orientation spatiale du mouvement horloger. In Figure 5 is shown a first main state provided during operation of the watch 22, in particular of the watch movement 2 that it incorporates. In this first main operating state, the electrical energy source 30 does not have sufficient electrical energy stored or does not receive sufficient electrical energy from the electricity generator to correctly power the piezoelectric hairspring, so that the electronic control circuit 20 does not generate driving electrical pulses. In this first state, the watch movement 2 therefore behaves like a conventional mechanical movement. The escapement 18 is a usual escapement which is not only counter but also arranged to allow the barrel, via a gear train, to supply mechanical maintenance pulses to the resonator 12 to obtain a functional oscillation of the latter. The watch movement is therefore configured so that the barrel is capable of driving the analog display 4 of the watch 22 and of maintaining on its own a functional oscillation of the oscillator with a first amplitude which is in particular a function of the spatial orientation of the watch movement.

[0021] Dans le premier état principal de fonctionnement, la fréquence d'oscillation du résonateur va donc varier en fonction de l'orientation spatiale du mouvement horloger et en général aussi du niveau d'armage du barillet. Il est connu que lorsque le couple de force fourni par le barillet diminue, l'amplitude de l'oscillation du résonateur diminue également et ceci de manière importante dans le dernier tiers de la réserve de marche. Une diminution d'amplitude engendre généralement une diminution de la fréquence d'oscillation et la précision de la marche en est donc affectée. De plus, l'amplitude varie en fonction de l'orientation du mouvement horloger (plus particulièrement du résonateur), de sorte que ce premier état n'est donc pas idéal mais utile dans le cadre de la présente invention qui a notamment pour objectif de maintenir fonctionnel le mouvement horloger en l'absence d'alimentation électrique suffisante. Ce premier état est en particulier prévu pour une situation où la montre concernée n'est pas portée et laissée avantageusement dans une position donnée favorable. On limite ainsi la variation de fréquence du résonateur puisqu'aucune variation d'amplitude due à des changements d'orientation de ce résonateur n'intervient. [0021] In the first main state of operation, the oscillation frequency of the resonator will therefore vary depending on the spatial orientation of the watch movement and in general also on the winding level of the barrel. It is known that when the torque supplied by the barrel decreases, the amplitude of the oscillation of the resonator also decreases and this significantly in the last third of the power reserve. A decrease in amplitude generally causes a decrease in the frequency of oscillation and the precision of the rate is therefore affected. In addition, the amplitude varies according to the orientation of the watch movement (more particularly of the resonator), so that this first state is therefore not ideal but useful in the context of the present invention which has the particular objective of keep the watch movement functional in the absence of sufficient electrical power. This first state is in particular provided for a situation where the watch concerned is not worn and advantageously left in a given favorable position. This limits the variation in frequency of the resonator since no variation in amplitude due to changes in orientation of this resonator occurs.

[0022] A la Figure 6 est représenté un deuxième état principal prévu lors du fonctionnement de la montre 22, en particulier du mouvement horloger 2. Dans ce deuxième état principal de fonctionnement, la source d'énergie électrique 30 de la montre comprend suffisamment d'énergie électrique stockée ou elle reçoit suffisamment d'énergie électrique du générateur d'électricité pour alimenter correctement le spiral piézoélectrique, de sorte que le circuit électronique de commande 20 génère alors des impulsions électriques motrices. Ainsi, le circuit électronique de commande gère l'application d'une tension électrique à au moins une électrode des deux électrodes 68, 69 du spiral piézoélectrique en appliquant une tension électrique à au moins une des bornes correspondantes 70, 71 (voir Figures 4 et 7), de manière à générer des impulsions motrices pour l'oscillateur 10 qui lui fournissent une énergie suffisante pour permettre une oscillation fonctionnelle de l'oscillateur, pour chaque orientation spatiale du mouvement horloger, avec une deuxième amplitude qui est supérieure à une valeur nominale maximale de la première amplitude, mentionnée précédemment et intervenant dans le premier état principal, pour cette orientation spatiale. In Figure 6 is shown a second main state provided during operation of the watch 22, in particular of the watch movement 2. In this second main operating state, the source of electrical energy 30 of the watch comprises sufficient electrical energy stored or it receives sufficient electrical energy from the electricity generator to correctly power the piezoelectric hairspring, so that the electronic control circuit 20 then generates driving electrical pulses. Thus, the electronic control circuit manages the application of an electric voltage to at least one electrode of the two electrodes 68, 69 of the piezoelectric hairspring by applying an electric voltage to at least one of the corresponding terminals 70, 71 (see Figures 4 and 7), so as to generate driving pulses for the oscillator 10 which provide it with sufficient energy to allow functional oscillation of the oscillator, for each spatial orientation of the watch movement, with a second amplitude which is greater than a nominal value maximum of the first amplitude, mentioned above and occurring in the first principal state, for this spatial orientation.

[0023] Dans une première variante de réalisation, la valeur nominale maximale de la première amplitude est inférieure ou égale à 300° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger, en particulier de son résonateur 12, et la deuxième amplitude est supérieure à 300° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet. In a first variant embodiment, the maximum nominal value of the first amplitude is less than or equal to 300° for any spatial orientation of the watch movement, in particular of its resonator 12, and the second amplitude is greater than 300° for any spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel.

[0024] Dans une deuxième variante de réalisation, la valeur nominale maximale de la première amplitude est comprise entre 240° et 300° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger, en particulier de son résonateur 12, et la deuxième amplitude est prévue entre 305° et 330° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet. In a second variant embodiment, the maximum nominal value of the first amplitude is between 240° and 300° for any spatial orientation of the watch movement, in particular of its resonator 12, and the second amplitude is provided between 305° and 330° for any spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel.

[0025] En augmentant l'amplitude d'oscillation de résonateur 10 par des moyens électriques, notamment lors du porter de la montre par un utilisateur comme indiqué précédemment, on augmente son énergie globale et ainsi sa capacité de résister à des accélérations dus notamment à des mouvements brusques, ceci sans augmenter la consommation d'énergie mécanique. La précision de l'affichage de l'heure en est améliorée. En particulier, si le deuxième état principal de fonctionnement est garanti lors du porter de la montre concernée, l'invention permet de prévoir un rapport d'engrenage entre le barillet et la roue d'échappement qui peut être supérieur à celui des mouvements mécaniques classiques, et donc d'augmenter la réserve de marche, tout en assurant une oscillation fonctionnelle de l'oscillateur 10 au moins lors de conditions stables, notamment en l'absence d'accélérations comme lorsque la montre n'est pas portée, de préférence pour toute orientation spatiale de cette montre et donc du mouvement horloger mais pour le moins pour une orientation donnée. [0025] By increasing the amplitude of oscillation of resonator 10 by electrical means, in particular when the watch is worn by a user as indicated above, its overall energy is increased and thus its ability to resist accelerations due in particular to sudden movements, without increasing the consumption of mechanical energy. The accuracy of the time display is improved. In particular, if the second main operating state is guaranteed when wearing the watch concerned, the invention makes it possible to provide a gear ratio between the barrel and the escape wheel which can be greater than that of conventional mechanical movements. , and therefore to increase the power reserve, while ensuring a functional oscillation of the oscillator 10 at least during stable conditions, in particular in the absence of accelerations such as when the watch is not worn, preferably for any spatial orientation of this watch and therefore of the watch movement, but at least for a given orientation.

[0026] En fonction de la configuration de l'échappement mécanique, du niveau d'armage du barillet et de la puissance électrique fournie à l'oscillateur électromécanique 10, deux variantes de fonctionnement peuvent intervenir dans le deuxième état principal de la montre 22 décrit ci-avant. Dans la première variante, notamment à cause de l'inertie du rouage (y compris la roue d'échappement), l'entretien du résonateur 12 et aussi le mouvement alternatif de l'ancre de l'échappement mécanique sont substantiellement ou totalement assurés par l'alimentation électrique du spiral piézoélectrique, notamment par des impulsions électriques motrices. Dans ce cas, la vitesse d'entraînement de l'ancre par le balancier du résonateur 12 est trop élevée pour que la roue d'échappement puisse, lors de chaque pas de cette roue d'échappement après le dégagement de l'ancre, fournir un couple de force significatif à cette ancre. Dans la seconde variante, l'entretien du résonateur et le mouvement alternatif de l'ancre sont assurés conjointement par le barillet 8 et la source d'énergie électrique 30. On peut envisager qu'une montre selon l'invention ne présente que l'une ou l'autre de ces deux variantes dans son fonctionnement lorsque le deuxième état principal est activé. Cependant, dans une autre montre selon l'invention, la première variante et la seconde variante de fonctionnement interviennent à des moments différents, notamment en fonction du niveau d'armage du barillet et éventuellement de l'orientation spatiale de cette autre montre, en particulier de son résonateur. [0026] Depending on the configuration of the mechanical escapement, the winding level of the barrel and the electrical power supplied to the electromechanical oscillator 10, two operating variants can occur in the second main state of the watch 22 described above. In the first variant, in particular because of the inertia of the gear train (including the escapement wheel), the maintenance of the resonator 12 and also the reciprocating movement of the lever of the mechanical escapement are substantially or totally ensured by the electrical supply of the piezoelectric hairspring, in particular by driving electrical pulses. In this case, the driving speed of the anchor by the balance wheel of the resonator 12 is too high for the escapement wheel to be able, during each step of this escapement wheel after the release of the anchor, to provide a significant torque at this anchor. In the second variant, the maintenance of the resonator and the reciprocating movement of the anchor are ensured jointly by the barrel 8 and the source of electrical energy 30. It is possible to envisage that a watch according to the invention has only the either of these two variants in its operation when the second main state is activated. However, in another watch according to the invention, the first operating variant and the second operating variant occur at different times, in particular depending on the winding level of the barrel and possibly on the spatial orientation of this other watch, in particular of its resonator.

[0027] En référence à la Figure 7, on décrira ci-après un mode de réalisation préféré de l'invention, dans lequel le circuit électronique de commande 20 est agencé pour pouvoir commander l'application d'une tension électrique au spiral piézoélectrique de manière à maintenir, dans le deuxième état principal du fonctionnement du mouvement horloger, l'amplitude de l'oscillation du résonateur 12 / oscillateur 14 sensiblement constante notamment pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet. With reference to Figure 7, a preferred embodiment of the invention will be described below, in which the electronic control circuit 20 is arranged to be able to control the application of an electric voltage to the piezoelectric hairspring of so as to maintain, in the second main state of operation of the watch movement, the amplitude of the oscillation of the resonator 12/oscillator 14 substantially constant, in particular for any spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel.

[0028] Dans ce mode de réalisation préféré, le circuit électronique de commande 20 comprend un détecteur de tension de crête 46, lequel est agencé pour pouvoir détecter sensiblement l'amplitude de la tension induite dans le spiral piézoélectrique 16 lorsque le résonateur 12 oscille, et un circuit de régulation 20A qui reçoit du détecteur de tension de crête un signal SArelatif à l'amplitude de la tension induite et qui est agencé pour gérer une tension d'alimentation VA, fournie au spiral piézoélectrique au travers d'une boucle à verrouillage de phase 20B, en fonction d'une valeur de consigne SCpour le signal SAfourni par le détecteur de tension de crête, de sorte à obtenir une oscillation du résonateur avec une amplitude sensiblement constante. La valeur de consigne SCcorrespond à une amplitude de consigne prévue pour l'oscillation du résonateur 12. Le circuit de régulation 20A comprend des parties de traitement P, I, D agencées en parallèle et bien connues de la personne du métier, lesquelles traitent une différence entre la valeur de consigne SCet la valeur du signal d'amplitude SApar une réponse proportionnelle, respectivement en fonction d'une intégration et d'une dérivation de cette différence au cours du temps. Le circuit de régulation reçoit également une tension de référence VRqui est ajustée en fonction de la régulation effectuée par le circuit 20A. Finalement, pour isoler le spiral piézoélectrique du détecteur de tension de crête et du circuit de régulation et éviter de perturber son alimentation électrique, un élément tampon 44 (transistor à haute impédance d'entrée) est prévu en amont du détecteur de tension de crête. In this preferred embodiment, the electronic control circuit 20 comprises a peak voltage detector 46, which is arranged to be able to substantially detect the amplitude of the voltage induced in the piezoelectric hairspring 16 when the resonator 12 oscillates, and a regulation circuit 20A which receives from the peak voltage detector a signal SArelating to the amplitude of the induced voltage and which is arranged to manage a supply voltage VA, supplied to the piezoelectric hairspring through a locking loop phase 20B, as a function of a set value SCfor the signal SAsupplied by the peak voltage detector, so as to obtain an oscillation of the resonator with a substantially constant amplitude. The setpoint value SC corresponds to a setpoint amplitude provided for the oscillation of the resonator 12. The regulation circuit 20A comprises processing parts P, I, D arranged in parallel and well known to those skilled in the art, which process a difference between the set point value SC and the value of the amplitude signal SA by a proportional response, respectively as a function of an integration and a derivation of this difference over time. The regulation circuit also receives a reference voltage VR which is adjusted according to the regulation carried out by the circuit 20A. Finally, to isolate the piezoelectric hairspring from the peak voltage detector and from the regulation circuit and avoid disturbing its electrical supply, a buffer element 44 (high input impedance transistor) is provided upstream of the peak voltage detector.

[0029] Dans une variante principale, la boucle à verrouillage de phase 20B asservit la phase du signal d'alimentation périodique sur la phase du signal de tension induite, fournie notamment à la borne 71, pour que la tension d'alimentation contraigne le spiral piézoélectrique dans le sens de son mouvement, lequel est soit en contraction, soit en extension selon l'alternance en cours. Par exemple, le circuit 20B détecte les passages par zéro de la tension induite, notamment à la borne 71. Ainsi, pour que les impulsions soient motrices, la polarité de la tension d'alimentation est sélectionnée de manière à contraindre le spiral piézoélectrique dans le sens de son mouvement, lequel est alternativement en extension et en contraction au cours des alternances de l'oscillation du résonateur. In a main variant, the phase-locked loop 20B slaves the phase of the periodic power supply signal to the phase of the induced voltage signal, supplied in particular to terminal 71, so that the power supply voltage constrains the hairspring piezoelectric in the direction of its movement, which is either in contraction or in extension according to the current alternation. For example, circuit 20B detects zero crossings of the induced voltage, in particular at terminal 71. Thus, for the pulses to be driving, the polarity of the supply voltage is selected so as to constrain the piezoelectric hairspring in the direction of its movement, which is alternately in extension and in contraction during the alternations of the oscillation of the resonator.

[0030] Dans un mode de réalisation particulier, un oscillateur à quartz est associé au circuit électronique de commande 20. Cet oscillateur à quartz peut être utilisé pour divers besoins. En particulier, la gestion de la tension d'alimentation VApeut comprendre une modulation des impulsions motrices avec un rapport de cycle variable en fonction du signal d'amplitude SAet de la valeur de consigne SC, notamment de leur différence. Dans une variante avantageuse de ce mode de réalisation particulier, les impulsions électriques motrices sont déclenchées avec une fréquence de consigne Fc pour l'oscillateur 10 / le résonateur 12 qui est déterminée de manière très précise par l'oscillateur à quartz. Si la fréquence Fs du signal d'alimentation n'est pas trop éloignée de la fréquence de résonance du résonateur, à savoir de sa fréquence naturelle FN, une telle alimentation du spiral piézoélectrique peut imposer la fréquence de consigne au résonateur 12 entretenu, en partie ou totalement, par les impulsions électriques motrices, de sorte que l'oscillateur électromécanique 10 va pouvoir osciller à la fréquence de consigne, avec la précision du quartz, et une amplitude supérieure à celle correspondante dans le premier état principal de fonctionnement, et notamment supérieure à une valeur limite donnée, quelle que soit l'orientation spatiale du mouvement horloger. L'oscillateur à quartz, plus généralement l'oscillateur électronique est dans ce système un oscillateur maître et l'oscillateur électromécanique est un oscillateur esclave. L'oscillateur électromécanique est asservi à l'oscillateur électronique de manière indirecte, au travers de la génération des impulsions électriques motrices fournies à l'oscillateur électromécanique dont le déclenchement est commandé / déterminé par l'oscillateur électronique. De manière générale, pour pouvoir imposer la fréquence de consigne à l'oscillateur électromécanique via les impulsions électriques motrices, ces dernières sont fournies à la fréquence de consigne Fc, à une harmonique de cette fréquence de consigne, par exemple au double de la fréquence de consigne (Fs = 2 Fc), ou à une fréquence moindre Fs = 2 Fc / N avec N égal à un nombre entier supérieur à deux (N > 2). Ce nombre N doit être prévu suffisamment petit, en fonction notamment de la plage de valeurs possibles pour la fréquence naturelle FNde l'oscillateur électromécanique et aussi de la quantité d'énergie électrique à fournir à cet oscillateur électromécanique pour avoir une amplitude d'oscillation augmentée et avantageusement maintenue au-dessus d'une valeur limite prédéterminée. In a particular embodiment, a quartz oscillator is associated with the electronic control circuit 20. This quartz oscillator can be used for various needs. In particular, the management of the supply voltage VA can comprise a modulation of the driving pulses with a variable duty cycle as a function of the amplitude signal SA and of the setpoint value SC, in particular of their difference. In an advantageous variant of this particular embodiment, the driving electrical pulses are triggered with a reference frequency Fc for the oscillator 10 / the resonator 12 which is determined very precisely by the quartz oscillator. If the frequency Fs of the power supply signal is not too far from the resonant frequency of the resonator, namely from its natural frequency FN, such a power supply of the piezoelectric hairspring can impose the setpoint frequency on the resonator 12 maintained, partly or totally, by the driving electrical pulses, so that the electromechanical oscillator 10 will be able to oscillate at the setpoint frequency, with the precision of quartz, and an amplitude greater than that corresponding in the first main operating state, and in particular greater at a given limit value, whatever the spatial orientation of the watch movement. The quartz oscillator, more generally the electronic oscillator is in this system a master oscillator and the electromechanical oscillator is a slave oscillator. The electromechanical oscillator is slaved to the electronic oscillator indirectly, through the generation of driving electrical pulses supplied to the electromechanical oscillator, the triggering of which is controlled/determined by the electronic oscillator. In general, in order to be able to impose the setpoint frequency on the electromechanical oscillator via the driving electrical pulses, the latter are supplied at the setpoint frequency Fc, at a harmonic of this setpoint frequency, for example at twice the frequency of setpoint (Fs = 2 Fc), or at a lower frequency Fs = 2 Fc / N with N equal to an integer greater than two (N > 2). This number N must be provided sufficiently small, depending in particular on the range of possible values for the natural frequency FN of the electromechanical oscillator and also on the quantity of electrical energy to be supplied to this electromechanical oscillator in order to have an increased oscillation amplitude. and advantageously maintained above a predetermined limit value.

[0031] La variante avantageuse décrite ci-dessus peut être aisément implémentée pour obtenir un gain en précision pour la marche du mouvement horloger dans le deuxième état principal de fonctionnement, et donc de la montre qui l'incorpore, quasi sans augmentation de la consommation électrique liée à l'entretien, partiel ou total, d'une oscillation à relativement grande amplitude. On notera que, dans cette variante avantageuse, le circuit d'alimentation n'a pas besoin de comprendre une boucle à verrouillage de phase pour la commande des impulsions motrices ; ce qui simplifie son design. Toutefois, dans le cas où l'entretien de l'oscillateur électromécanique est assuré conjointement par le barillet (via l'échappement mécanique) et par le circuit électronique de commande via les impulsions électriques appliquées au spiral piézoélectrique, une détection périodique de la phase de l'oscillateur électromécanique, en particulier de passages par zéro de la tension induite dans le spiral piézoélectrique par un circuit de détection de tels passages par zéro, peut s'avérer utile pour pouvoir gérer de manière efficace au moins une période de fonctionnement initiale, en diminuant notamment sa durée, avant une période de synchronisation où la fréquence et la phase des impulsions électriques périodiques s'imposent à l'oscillateur électromécanique, de sorte que des impulsions motrices interviennent sensiblement aux passages du résonateur par sa position de repos. De manière générale, dans la variante avantageuse, le circuit électronique de commande est donc associé à un oscillateur à quartz et agencé de manière à engendrer les impulsions électriques motrices avec une fréquence d'alimentation spécifique qui est déterminée par l'oscillateur à quartz et qui est fonction d'une fréquence de consigne pour l'oscillateur électromécanique, lequel est configuré de sorte que sa fréquence d'oscillation naturelle reste dans une plage de valeurs, pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet, suffisamment proche de la fréquence de consigne pour permettre aux impulsions électriques motrices d'imposer, au moins après une période de fonctionnement initiale et en l'absence de perturbations trop importantes, la fréquence de consigne Fc à l'oscillateur électromécanique 10, en ayant une oscillation fonctionnelle de cet l'oscillateur électromécanique à la deuxième amplitude mentionnée précédemment, de préférence constante. [0031] The advantageous variant described above can be easily implemented to obtain a gain in precision for the operation of the watch movement in the second main operating state, and therefore of the watch which incorporates it, almost without increasing consumption. electricity related to the maintenance, partial or total, of a relatively large amplitude oscillation. It will be noted that, in this advantageous variant, the power supply circuit does not need to comprise a phase-locked loop for controlling the driving pulses; which simplifies its design. However, in the case where maintenance of the electromechanical oscillator is ensured jointly by the barrel (via the mechanical escapement) and by the electronic control circuit via the electric pulses applied to the piezoelectric hairspring, periodic detection of the phase of the electromechanical oscillator, in particular of zero crossings of the voltage induced in the piezoelectric hairspring by a circuit for detecting such zero crossings, can prove useful in order to be able to effectively manage at least one initial operating period, in in particular decreasing its duration, before a synchronization period where the frequency and the phase of the periodic electrical pulses are imposed on the electromechanical oscillator, so that driving pulses intervene substantially at the passages of the resonator through its rest position. In general, in the advantageous variant, the electronic control circuit is therefore associated with a quartz oscillator and arranged so as to generate the driving electrical pulses with a specific supply frequency which is determined by the quartz oscillator and which is a function of a setpoint frequency for the electromechanical oscillator, which is configured so that its natural oscillation frequency remains within a range of values, for any spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel, sufficiently close to the setpoint frequency to allow the driving electrical pulses to impose, at least after an initial period of operation and in the absence of excessive disturbances, the setpoint frequency Fc on the electromechanical oscillator 10, having an oscillation functional of this electromechanical oscillator at the second amplitude mentioned above, preferably constant.

[0032] En combinant la variante avantageuse susmentionnée avec le mode de réalisation préféré du circuit électronique de commande 20 décrit précédemment, on a une sorte de double régulation de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur électromécanique dans le deuxième état principal de fonctionnement, à savoir une première régulation en amplitude qui tend à maintenir constante l'amplitude d'oscillation, quelle que soit l'orientation spatiale du mouvement horloger, diminuant ainsi la variation de la fréquence naturelle du résonateur en lien avec l'orientation spatiale du mouvement horloger, de sorte que cette fréquence naturelle reste proche de la fréquence de consigne Fc pour toute orientation spatiale possible dès qu'un réglage initial est opéré correctement, et une seconde régulation obtenue par la génération d'impulsions électriques motrices à une fréquence d'alimentation Fs définie précédemment, de préférence FS= 2 · Fc / N avec N égal à un nombre entier non nul, ou plus généralement avec des intervalles de temps entre les impulsions électriques motrices dont la valeur DTest égale à un nombre entier N multiplié par la moitié de la période de consigne Tc (Tc = 1 / Fc), soit une relation mathématique DT= N·Tc/ 2 avec N supérieur à zéro. Le nombre N, qui peut être variable, est sélectionné dans une plage de valeurs permettant d'imposer la fréquence de consigne Fc à l'oscillateur électromécanique, cette plage de valeurs étant fonction de la plage de fréquences naturelles possibles pour cet oscillateur, laquelle est maintenue suffisamment proche de la fréquence de consigne grâce à la première régulation susmentionnée. By combining the aforementioned advantageous variant with the preferred embodiment of the electronic control circuit 20 described above, there is a sort of double regulation of the oscillation frequency of the electromechanical oscillator in the second main operating state, namely a first amplitude regulation which tends to keep the amplitude of oscillation constant, whatever the spatial orientation of the watch movement, thus reducing the variation of the natural frequency of the resonator in connection with the spatial orientation of the watch movement , so that this natural frequency remains close to the setpoint frequency Fc for any possible spatial orientation as soon as an initial adjustment is carried out correctly, and a second regulation obtained by the generation of driving electrical pulses at a supply frequency Fs previously defined, preferably FS= 2 Fc / N with N equal to a non-zero integer, or more gener also with time intervals between the driving electrical pulses whose value DT is equal to an integer N multiplied by half the set period Tc (Tc = 1 / Fc), i.e. a mathematical relationship DT= N · Tc/ 2 with N greater than zero. The number N, which can be variable, is selected from a range of values making it possible to impose the setpoint frequency Fc on the electromechanical oscillator, this range of values being a function of the range of possible natural frequencies for this oscillator, which is maintained sufficiently close to the set frequency thanks to the aforementioned first regulation.

[0033] Ainsi, comme la première régulation en amplitude permet de minimiser un écart maximal entre la fréquence naturelle FNde l'oscillateur électromécanique et la fréquence de consigne Fc, quelle que soit l'orientation du mouvement horloger, la seconde régulation par un signal d'alimentation périodique déterminé par l'oscillateur à quartz, en particulier par des impulsions électriques motrices à la fréquence de consigne Fc, est garantie avec une amplitude fonctionnelle relativement grande, pour autant que le nombre N ne soit pas trop élevé. On a ainsi une précision de la marche du mouvement horloger qui est égale à celle de l'oscillateur à quartz pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet dans le deuxième état principal de fonctionnement. Thus, as the first amplitude regulation makes it possible to minimize a maximum difference between the natural frequency FN of the electromechanical oscillator and the setpoint frequency Fc, whatever the orientation of the watch movement, the second regulation by a signal d The periodic power supply determined by the quartz oscillator, in particular by driving electrical pulses at the setpoint frequency Fc, is guaranteed with a relatively large functional amplitude, provided that the number N is not too high. There is thus an accuracy of the rate of the watch movement which is equal to that of the quartz oscillator for any spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel in the second main operating state.

[0034] La variante avantageuse du mode de réalisation particulier peut, dans une autre implémentation, ne pas être combinée au mode de réalisation préféré du circuit électronique de commande, de sorte que la régulation en amplitude n'est pas prévue et la fréquence de l'oscillateur électromécanique est imposée, au moins après une phase de fonctionnement initiale, par la génération d'impulsions électriques motrices à une fréquence d'alimentation Fs définie précédemment. Dans ce cas, pour que la fréquence des impulsions électriques motrices permette d'imposer la fréquence de consigne Fc à l'oscillateur électromécanique, ces impulsions électriques motrices sont de préférence dimensionnées pour que leur fréquence corresponde à un nombre N petit, par exemple N=1 ou N=2. A noter qu'un nombre N pair est préférable car la tension d'alimentation peut alors conserver une même polarité. Dans une variante simplifiée, le circuit d'alimentation ne comprend pas de circuit de détection de passage par zéro de la tension induite. [0034] The advantageous variant of the particular embodiment may, in another implementation, not be combined with the preferred embodiment of the electronic control circuit, so that amplitude regulation is not provided and the frequency of the The electromechanical oscillator is imposed, at least after an initial operating phase, by the generation of driving electrical pulses at a supply frequency Fs defined above. In this case, so that the frequency of the driving electrical pulses makes it possible to impose the setpoint frequency Fc on the electromechanical oscillator, these driving electrical pulses are preferably sized so that their frequency corresponds to a small number N, for example N= 1 or N=2. Note that an even number N is preferable because the supply voltage can then keep the same polarity. In a simplified variant, the power supply circuit does not include a circuit for detecting passage through zero of the induced voltage.

Claims (10)

1. Mouvement horloger (2) comprenant un affichage analogique (4) de l'heure, un rouage (6), un barillet (8) en relation cinématique avec l'affichage analogique via le rouage, et un oscillateur (10) formé d'un résonateur (12), comprenant un balancier (14) et un spiral piézoélectrique (16), et d'un échappement mécanique (18) couplant le balancier au rouage, le spiral piézoélectrique étant formé au moins partiellement d'un matériau piézoélectrique (66) et comprenant au moins deux électrodes (68, 69) dont au moins une électrode est reliée à un circuit électronique de commande (20), le matériau piézoélectrique et ladite au moins une électrode étant agencés de manière à permettre l'application, gérée par le circuit électronique de commande, d'une contrainte électrique sur le spiral piézoélectrique, le mouvement horloger étant configuré de sorte que le barillet est capable d'entraîner l'affichage analogique et d'entretenir seul une oscillation fonctionnelle de l'oscillateur avec une première amplitude qui est notamment fonction de l'orientation spatiale du mouvement horloger ; caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (20) est agencé pour pouvoir être relié à une source d'énergie électrique (30) et pouvoir commander l'application d'une tension électrique à ladite au moins une électrode de manière à générer des impulsions électriques motrices pour l'oscillateur qui lui fournissent une énergie suffisante pour permettre une oscillation fonctionnelle de cet oscillateur, pour chaque orientation spatiale du mouvement horloger, avec une deuxième amplitude qui est supérieure à une valeur nominale maximale de la première amplitude pour cette orientation spatiale.1. Watch movement (2) comprising an analog display (4) of the time, a gear train (6), a barrel (8) in kinematic relationship with the analog display via the gear train, and an oscillator (10) formed by a resonator (12), comprising a balance wheel (14) and a piezoelectric hairspring (16), and a mechanical escapement (18) coupling the balance wheel to the gear train, the piezoelectric hairspring being formed at least partially of a piezoelectric material ( 66) and comprising at least two electrodes (68, 69) of which at least one electrode is connected to an electronic control circuit (20), the piezoelectric material and the said at least one electrode being arranged so as to allow the application, managed by the electronic control circuit, of an electrical stress on the piezoelectric hairspring, the watch movement being configured so that the barrel is capable of driving the analog display and of maintaining on its own a functional oscillation of the oscillator with a first amplitude which is in particular a function of the spatial orientation of the watch movement; characterized in that the electronic control circuit (20) is arranged to be able to be connected to an electric power source (30) and to be able to control the application of an electric voltage to the said at least one electrode so as to generate driving electrical pulses for the oscillator which provide it with sufficient energy to allow functional oscillation of this oscillator, for each spatial orientation of the horological movement, with a second amplitude which is greater than a maximum nominal value of the first amplitude for this spatial orientation . 2. Mouvement horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (20) est agencé pour commander ladite application d'une tension électrique de manière à maintenir la deuxième amplitude sensiblement constante pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet.2. Watch movement according to claim 1, characterized in that the electronic control circuit (20) is arranged to control said application of an electric voltage so as to maintain the second amplitude substantially constant for any spatial orientation of the watch movement and any barrel winding level. 3. Mouvement horloger selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (20) comprend un détecteur de tension de crête (46), lequel est agencé pour pouvoir détecter sensiblement l'amplitude d'une tension induite dans le spiral piézoélectrique (16) lorsque le résonateur (12) oscille, et un circuit de régulation (20A) qui reçoit du détecteur de tension de crête un signal (SA) relatif à l'amplitude de la tension induite et qui est agencé pour pouvoir gérer une tension d'alimentation (VA) en fonction d'une valeur de consigne (SC) pour ledit signal fourni par le détecteur de tension de crête, de sorte à obtenir une oscillation du résonateur avec une amplitude sensiblement constante.3. Timepiece movement according to claim 2, characterized in that the electronic control circuit (20) comprises a peak voltage detector (46), which is arranged to be able to substantially detect the amplitude of a voltage induced in the hairspring piezoelectric (16) when the resonator (12) oscillates, and a regulation circuit (20A) which receives from the peak voltage detector a signal (SA) relating to the amplitude of the induced voltage and which is arranged to be able to manage a supply voltage (VA) as a function of a setpoint value (SC) for said signal supplied by the peak voltage detector, so as to obtain an oscillation of the resonator with a substantially constant amplitude. 4. Mouvement horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande est associé à un oscillateur à quartz que comprend ce mouvement horloger, le circuit électronique de commande étant agencé de manière à engendrer lesdites impulsions électriques motrices avec une fréquence d'alimentation spécifique qui est déterminée par l'oscillateur à quartz et fonction d'une fréquence de consigne pour l'oscillateur électromécanique (10), lequel est configuré de sorte que sa fréquence d'oscillation naturelle reste dans une plage de valeurs, pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet, suffisamment proche de la fréquence de consigne pour permettre aux impulsions électriques motrices d'imposer la fréquence de consigne à l'oscillateur électromécanique tout en ayant une oscillation fonctionnelle à ladite deuxième amplitude.4. Watch movement according to claim 1, characterized in that the electronic control circuit is associated with a quartz oscillator which this watch movement comprises, the electronic control circuit being arranged so as to generate said driving electrical pulses with a frequency of specific supply which is determined by the crystal oscillator and depends on a reference frequency for the electromechanical oscillator (10), which is configured so that its natural oscillation frequency remains within a range of values, for all spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel, sufficiently close to the setpoint frequency to allow the driving electrical pulses to impose the setpoint frequency on the electromechanical oscillator while having a functional oscillation at said second amplitude. 5. Mouvement horloger selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande est associé à un oscillateur à quartz que comprend ce mouvement horloger, le circuit électronique de commande étant agencé de manière à engendrer lesdites impulsions électriques motrices avec une fréquence d'alimentation spécifique qui est déterminée par l'oscillateur à quartz et fonction d'une fréquence de consigne pour l'oscillateur électromécanique (10), lequel est configuré de sorte que sa fréquence d'oscillation naturelle reste dans une plage de valeurs, pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet, suffisamment proche de la fréquence de consigne pour permettre aux impulsions électriques motrices d'imposer la fréquence de consigne à l'oscillateur électromécanique tout en ayant une oscillation fonctionnelle à ladite deuxième amplitude sensiblement constante.5. Watch movement according to claim 2 or 3, characterized in that the electronic control circuit is associated with a quartz oscillator which this watch movement comprises, the electronic control circuit being arranged so as to generate said driving electrical pulses with a specific supply frequency which is determined by the crystal oscillator and a function of a reference frequency for the electromechanical oscillator (10), which is configured so that its natural oscillation frequency remains within a range of values, for any spatial orientation of the watch movement and any winding level of the barrel, sufficiently close to the setpoint frequency to allow the driving electrical pulses to impose the setpoint frequency on the electromechanical oscillator while having a functional oscillation at said second substantially constant amplitude. 6. Mouvement horloger selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite valeur nominale maximale est inférieure ou égale à 300° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger, et ladite deuxième amplitude est supérieure à 300° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet.6. Watch movement according to one of the preceding claims, characterized in that said maximum nominal value is less than or equal to 300° for any spatial orientation of the watch movement, and said second amplitude is greater than 300° for any spatial orientation of the watch movement and any level of barrel winding. 7. Mouvement horloger selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite valeur nominale maximale est comprise entre 240° et 300° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger, et ladite deuxième amplitude est prévue entre 305° et 330° pour toute orientation spatiale du mouvement horloger et tout niveau d'armage du barillet.7. Watch movement according to claim 6, characterized in that said maximum nominal value is between 240° and 300° for any spatial orientation of the watch movement, and said second amplitude is provided between 305° and 330° for any spatial orientation of the watch movement and any level of barrel winding. 8. Montre (22) comprenant un mouvement horloger (2) selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la source d'énergie est incorporée dans cette montre et comprend un générateur d'électricité agencé pour pouvoir collecter une énergie externe et la transformer en énergie électricité, de manière à permettre une alimentation du circuit électronique de commande (20) et du spiral piézoélectrique (16).8. Watch (22) comprising a horological movement (2) according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy source is incorporated in this watch and comprises an electricity generator arranged to be able to collect external energy and the transforming electricity into energy, so as to allow a power supply to the electronic control circuit (20) and to the piezoelectric hairspring (16). 9. Montre selon la revendication 8, caractérisée en ce que le générateur d'électricité comprend un capteur de lumière.9. Watch according to claim 8, characterized in that the electricity generator comprises a light sensor. 10. Montre selon la revendication 8, caractérisée en ce que le générateur d'électricité comprend une thermopile agencée de manière à pouvoir convertir de la chaleur du corps d'un utilisateur en électricité.10. Watch according to claim 8, characterized in that the electricity generator comprises a thermopile arranged so as to be able to convert heat from the body of a user into electricity.
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