CN100504668C - 使钟表的模拟显示器与其电子时基同步的方法 - Google Patents

使钟表的模拟显示器与其电子时基同步的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了校准包括电子时基(64)的钟表(40)的模拟显示器(41)的方法，该校准使用分别与其上有一个用于定义轮的角位置的开孔(54、56)的轮(46、48)相关联的非接触式传感器(60、62)实现。确定轮的角位置需要使该类型的非接触式传感器走过60°至90°的角距离。鉴于60°至90°的角度对应于2到3小时的时间间隔，所以测量结果对温度的依赖产生了对轮特别是固定到时指示器上的轮的角位置的确定的精度问题。为确保在一环境温度基本恒定从而不影响测量的较短时间间隔内进行测量，本发明提出以模拟显示器同步模式测量，其中对至少一个指示器以加速前进模式驱动，以使相应轮上的开孔正对着与该轮相关联的非接触式传感器快速经过。

Description

使钟表的模拟显示器与其电子时基同步的方法
技术领域
本发明涉及一种校准其机芯上安装有电子时基的钟表的模拟显示器的方法。该时基上安装有本领域技术人员公知的石英振荡器。该模拟显示器包括与第一手表机芯的轮转动连接的模拟指示器。在本发明的范围内，该第一轮与一非接触式传感器(proximity sensor)相关联，并且在该轮的优选由导电材料制成的基板具有至少一个开孔。非接触式传感器用于检测第一轮的开孔，更具体的是用于确定由所述开孔限定的一基准几何半轴线的位置。
特别地，所述模拟指示器是时间指示器。
背景技术
EP专利No.0952426中特别公开了对由设置在连接到模拟指示器的轮上的开孔所限定的半轴线的检测原理。下面将参考图1至3简要说明非接触式传感器相对于与之相关联的轮的布置及其运转。
手表机芯2包括一齿轮(toothed wheel)4，所述齿轮的基板8的外边缘上限定有齿6。齿轮4还包括一限定几何转动轴线12的心轴10。手表机芯2与模拟显示器相关联，该模拟显示器包括一固定安装在心轴10上的转动的指示器14，尤其是一指针。指示器14可用于指示时、分或其它任何需要的有用信息。在本发明的范围内，指示器14属于当前时间的模拟显示器，本发明的目的是使该指示器与手表机芯的电子时基同步。指示器可转动地固定在基板8上。
基板8具有一圆形开孔16。应该指出，该开孔的轮廓可以不同，尤其可为矩形。由一集成电路22和一布置在该集成电路的一个面上的扁平螺旋线圈24形成的感应传感器20相对于基板8布置，使得扁平螺旋线圈24在齿轮4的至少一个给定角位置至少部分处于开孔16的下方。应该指出，该扁平螺旋线圈可以连接到该集成电路但不布置在其上。
如图1所示，优选扁平螺旋线圈24的中心磁轴26在齿轮4的给定角位置基本穿过开孔16的几何中心28。开孔16限定齿轮4的基准几何半轴线REF。该半轴线从几何轴12开始并穿过圆形开孔16的中心28。形成非接触式传感器的感应传感器20用于确定基准半轴线REF的位置。
感应传感器20包括例如EP专利No.0746100中所述类型的具有差分松弛振荡器的电路。这种传感器产生交变信号，该交变信号的频率随着导电材料对检测线圈的接近而变化。当齿轮4转动时，开孔16(的存在)使得接近线圈24的材料产生变化。在某些示例中，可设置一具有基于谐振器的不同电子结构的传感器。
如图3示意性示出的，传感器20提供测量信号，其中所获得的随基准半轴线REF的角位置而变化的测量点32定义了一基本关于几何轴线34对称的曲线30。当基准半轴线REF与扁平螺旋线圈24的中心磁轴26相交时，轴线34的角位置与齿轮4的角度αREF相一致。进行足够多的测量以获得密集的测量点32，从而可以区分曲线30的负斜率和正斜率，以便确定曲线30的对称轴线34的位置。
在进行了足以确定当开孔在传感器线圈上方通过时传感器测量信号的变化的测量后，用于处理测量结果的电子装置将确定角αREF，从而确定相应的指针14的位置。
应该指出，线圈24的尺寸优选以1mm2为数量级。如果具有用于检测其位置的开孔的轮的直径较小，则优选该开孔的表面积限定一其径向尺寸小于切向尺寸的环形区段，从而该径向尺寸小于检测线圈的相应尺寸。在后一示例中，用于形成曲线30并用于确定对称轴线34的位置的测量需要齿轮4行进约90°的角距离。在图1和3所示的最有利的示例中，所需的角距离已经以60°为数量级。这些值是与其中指示器14的位置与由手表机芯的电子时基给出的理论位置基本一致的示例相对应的最小值。如果特别是由于钟表受到振动而使与检测轮相关联的指示器处于离前述理论位置较远的位置，则检测该轮的基准半轴线REF所必须的角位置将大于前面给出的值。
这些研究在本发明的范围内很重要，在本发明中发明人已经清楚说明了当根据EP专利No.0952426提出的同步模式而使模拟显示器与由电子时基给出的当前时间同步时，对参考角度αREF即基准半轴线的角位置—尤其是为时指示器—进行确定的精度问题。为检查半轴线αREF的位置，即为使模拟显示器与钟表机芯的电子时基同步，该专利提出等待所述的轮开孔经过传感器区域，更具体地，等待由该开孔定义的半轴线REF扫过非接触式传感器的检测线圈。发明人已经清楚说明了因传感器所测量的频率的变化随环境温度的变化而变化所导致的不能精确确定参考角位置αREF(的情况)。如图4所示，感应传感器的测量频率F随温度升高而降低。所看到的降低的数量级是20KHz/℃。图4中轴线上的数字是作为非限制性示例给出的。对于由钟表步进电机驱动的轮，电机每步产生的最大测量信号频率变化约为80KHz。因此，当轮的开孔正对着经过感应传感器时，约4℃的温度变化对应于类似的电动机的一步产生的频率变化。因此，当温度变化时，测量会出现误差。温度变化大于等于2℃，就会由于温度变化而产生对指示器的确切位置进行确定的误差。应该指出，时指示器在两小时内行进60°的角距离，在三小时内行进90°的角距离。在一很长的时间段内，钟表的温度变化会大大超过2℃，从而使对参考角度αREF的确定失真。
发明内容
说明了上述问题并阐明引起这种问题的原因后，本发明的一个目的是提供一种解决后者的方案。
因此，本发明涉及一种用于使其机芯上安装有电子时基的钟表的当前时间的模拟显示器与所述时基同步的方法，该模拟显示器包括至少一个可转动地连接到其上具有至少一个开孔的一轮上的模拟指示器，该轮与一用于检测所述开孔从而确定由所述开孔定义的基准半轴线的位置的非接触式传感器相关联，该同步方法的特征在于下列步骤：
-以加速前进模式驱动所述模拟指示器，直到所述轮的所述开孔正对着经过所述非接触式传感器；
-通过接收所述非接触式传感器所提供的测量信号的电子装置来确定所述基准半轴线的实际角位置；
-为所述钟表的所述模拟显示器计算作为由所述电子时基给出的基准当前时间的函数的所述基准半轴线的理论角位置；
-驱动所述模拟指示器，直到所述基准半轴线的实际角位置与所述理论角位置一致。
通过上述同步方法的步骤，特别是以加速前进模式驱动模拟指示器，由于加速前进大大减少了轮的开孔在传感器的检测线圈上方经过的时间，所以可以精确地确定检测轮的基准半轴线的位置。因此，可加快随后的通过传感器进行的频率测量，从而可在小于5秒的时间间隔内完成整套必须的测量。在这种情况下，温度通常是稳定的，从而其影响完全可以忽略。
附图说明
本发明的附图包括：
图1，已说明，其示意性地示出用于确定指示器的角位置的装置；
图2，已说明，其为沿图1中线II-II的剖视图；
图3示意性地示出由非接触式传感器产生的测量信号的频率随该传感器的情况变化而出现的变化；
图4，已说明，其示出在给定检测轮的开孔的角位置时，由非接触式传感器产生的测量信号的频率随测量温度的变化而变化的曲线，以及
图5示意性地示出实现根据本发明的同步方法的钟表。
具体实施方式
下面将参考图5对用于实现本发明的同步方法的一钟表40进行示意性说明。
钟表40包括一个当前时间的模拟显示器41。该显示器包括一时指示器42和一分指示器44。特别是由常规的指针形成的指示器42和44分别可转动地连接到一第一轮46和一第二轮48。两个步进电机50和52分别驱动这两个轮46和48。如先前参考图1所述的，轮46和48分别在其由导电材料形成的基板具有开孔54和56。非接触式感应传感器60和62分别与第一和第二轮相关联，以分别用于检测开孔54和56，从而精确确定指示器42和44的角位置。
此处不再对轮的角位置，特别是前面参考图1和3所述的基准半轴线αREF的检测方法进行说明。传感器60和62完全是示意性示出，没有检测线圈。钟表40包括一用于从传感器60和62接收测量信号的电路58，以用于处理所述测量信号，从而确定轮46和48的基准半轴线的角位置。最后，钟表40还包括一以常规方式设置有石英振荡器的电子时基64。电子时基64为电路58提供基准当前时间，该基准当前时间定义了用于使模拟显示器41的指针42和44同步的理论当前时间。
电路58还包括用于计量每个电机50和52的步数的计数装置。因此，在使模拟显示器41与由时基64给出的基准当前时间同步的模式中，电路58存储该轮所行进的角距离的变化(evolution)—其中需要确定经过该轮的开孔中心的基准半轴线的角位置—以便一旦已经通过电路58确定了参考角度αREF之后就可获知基准半轴线的角位置。
根据本发明，当在给定的每天或每周的某一时间手动或自动打开同步模式时，电机50相对于轮46的正常角速度以加速方式驱动与时指示器42机械连接的轮46。如前所述，这有效地解决了诸如温度变化引起的干扰精确检测基准半轴线的问题。
当打开同步模式时，时指示器的同步方法包括以下步骤：
-以加速前进模式驱动时指示器42，直到轮46的开孔54正对着经过与轮46相关联的非接触传感器60；
-通过尤其以特定频率从传感器60接收测量信号的电子装置，尤其是电路58，来确定轮46的基准半轴线的实际角位置；
-通过这些电子装置为钟表40的模拟显示器41计算作为由电子时基64给出的基准当前时间的函数的基准半轴线的理论角位置；
-驱动时指示器42，直到轮46的所述基准半轴线的实际角位置与所述理论角位置一致。
在一种变型中，也可以通过轮48的加速前进来检测连接到分指示器的轮48的基准半轴线。但是，由于分针走过一60°至90°的角需要10到15分钟的时间，因此通常可以正常的前进模式检测分指示器44的角位置。但是，如果那样的话，将不能保证该角速度能足以防止任何在为确定角位置而进行的测量过程中因温度迅速变化而产生的干扰。
最后，在本发明的方法的一可选实施例中，将钟表设定成自动且周期性地—优选在下半夜例如凌晨两点—运行同步模式。

Claims (4)

1.使安装有一具有一电子时基(64)的机芯的一钟表(40)的当前时间模拟显示器(41)与所述时基同步的方法，所述模拟显示器包括至少一个可转动地连接到一具有至少一个开孔(54；56)的轮(46；48)上的模拟指示器(42)，所述轮与一用于检测所述开孔并用于确定由所述开孔和所述轮的中心定义的基准半轴线的位置的感应型非接触式传感器(60；62)相关联，所述同步方法的特征在于下列步骤：
-以一种加速前进模式驱动所述模拟指示器(42)，直到所述轮的所述开孔正对着经过所述非接触式传感器；
-通过接收所述非接触式传感器所提供的测量信号的电子装置来确定所述基准半轴线的实际角位置；
-为所述钟表的所述模拟显示器(41)计算作为由所述电子时基(64)给出的基准当前时间的函数的所述基准半轴线的理论角位置；以及
-驱动所述模拟指示器，直到所述基准半轴线的实际角位置与所述理论角位置一致。
2.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，所述模拟指示器是一时指示器。
3.根据权利要求1或2所述的同步方法，其特征在于，将所述钟表设定成自动且周期性地运行同步模式。
4.根据权利要求3所述的同步方法，其特征在于，将所述钟表设定成在下半夜运行同步模式。
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