CN112394628B - 机电手表 - Google Patents

Abstract

本发明的机电手表(2)包括机电电机(4)，该机电电机(4)机械联接到模拟显示器(AD)，并且由两个线圈(B1、B2)构成，定子的磁路(10)穿过该线圈(B1、B2)。两个线圈中的第一个连接到电压检测电路(CD1、CD2)，该电压检测电路(CD1、CD2)布置成能够在电机的步进功能模式下在驱动脉冲之间产生的时间间隔内检测在该第一线圈中感应的任何电压，特别是在这些时间间隔内检测转子(18)是否执行了不期望的步进。机电手表包括至少一个开关(T1、T2、T3)，电子控制电路(CEC)控制该开关(T1、T2、T3)，以在每个所述时间间隔内将第二线圈短路，从而将转子被动地保持在空闲位置，该转子在驱动脉冲之间暂时处于该空闲位置。

Description

机电手表

技术领域

本发明涉及包括模拟显示器并且在受到震动时容易经受该模拟显示器的不期望的移位的机电手表。特别地，本发明涉及一种系统，该系统使这种机电手表在震动时更加稳定，同时可以检测不期望的步进，即非规定的步进。

背景技术

长期以来，已知机电手表在受到震动时存在不期望的步进的风险的问题，并且已经针对该问题提供了各种解决方案。

文献EP 1 693 720提出了一种系统，其中，提出在向步进电机提供的驱动脉冲之间的时间间隔内借助于冲击检测单元来检测机电手表经受的冲击，该冲击检测单元连接到步进电机的单个线圈的端部。这是因为，当手在震动过程中运动时，由此导致的永磁转子的运动在线圈中产生电信号，该电信号可以被冲击检测单元检测到。在通过线圈中产生的电信号检测到转子的不期望的运动之后，规定发送阻塞转子的电脉冲，以防止步进电机产生一个或多个不期望的步进。该解决方案具有几个缺点。首先，将线圈连接到用于检测由转子的运动在线圈中感应的电信号的电路时，需要使线圈保持非常高的阻抗，因此电流不能在该线圈中流过。因此，该解决方案不能因在驱动脉冲之间出现的时间间隔内通过由转子的不期望的运动引起的电流来阻尼转子的这种运动而受益。因此，在这种状态下，机电电机容易受到手表可能经受的震动或其他突然加速的影响，即使该机电电机由此能够在手表导致模拟显示器以及由此机械连接到该模拟显示器的转子的不期望的运动时检测到这种事件。其次，该系统可以检测手表是否受到震动，然后通过产生阻塞转子的脉冲来对信息作出反应。因此，该反应可能太晚和/或不足以防止电机产生至少一个不期望的步进。另外，如果阻塞脉冲不能防止不期望的步进，则该阻塞脉冲反而导致第二个不期望的步进。最后，产生阻塞脉冲可能消耗大量电能。如果为了保证尽快地进行快速检测和反应，将检测阈值设置得较低，则将经常产生阻塞脉冲，从而缩短了机电手表的电池寿命。

文献EP 3 171 231也描述了一种在上面引用的文献中提出的类型的系统。在这里提供了一种震动检测电路，该震动检测电路连接到机电电机的至少一个电端子上，从而能够在手表经受震动的情况下检测在步进电机的单个线圈中感应的电压，该电压导致模拟显示器、即至少一个在运动学上连接到步进电机的指示器的意外移动。在这里还规定，在检测到震动之后产生阻塞脉冲。该实现方案产生了与关于上述文档所描述的问题相同的问题。还应当注意，震动检测电路还可以布置成检测是否没有发生所需的步进，从而能够生成收紧步进。

应当注意，已经提出了一种装置，该装置可以计算步进电机的不期望的步进数以及转子在这种不期望的步进期间的旋转方向。在导致转子产生一个或多个不期望的步进的震动之后，可以用适当的方式校正模拟显示器产生的误差，该校正通过校正步进来实现，或者当不期望的步进的方向是驱动模拟显示器的方向时通过经由控制电机的控制来抑制与不期望的步数相对应的多个驱动脉冲来实现，该电机周期性地产生驱动脉冲，以驱动模拟显示器。通过这种解决方案，当检测到震动时，不再需要通过电信号来电阻塞转子，由此不再需要提供手表电子电路的足够快速和强烈的反应。该解决方案具有不限制不平衡质量的优点，该不平衡质量可以由构成模拟显示器的指示器呈现。然而，这些用于通过检测在电机的线圈中感应的电信号来计算不期望的步进数的装置防止步进电机在震动时能够以“自然”的方式被动地对抗这种不期望的步进；这增加了机电手表的耗电量。

专利申请CH 0026002公开了一种设置有两个线圈的单相步进电机。根据该文献的教导，两个线圈串联布置，从而产生使转子能够沿着称为优先方向的第一方向转动的强脉冲，并且平行地产生使转子能够随后沿着与优先方向相反的方向转动的脉冲。在用于沿着一个方向或另一个方向驱动转子的脉冲之间，将两个线圈短路，以制动转子，从而在震动的情况下限制不期望的步进数。没有提供用于检测震动或不期望的步进的电路，也没有提供用于校正这种不期望的步进的电路。根据情况和所提供的驱动模式，在不期望的步进之后自然而然地沿着错误的方向进行校正步进或另外两个步进，这因此可能在震动后产生三个步进的误差。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题。

为此，本发明涉及一种机电手表，其机电电机由定子和转子构成，该定子包括磁路和使该磁路从其穿过的第一线圈，该转子设置有与该磁路耦合的永磁体，该磁路为转子限定了至少一个最小能量位置，该转子机械联接到手表的模拟显示器。第一线圈布置成能够在机电电机的步进功能模式下连接到电压检测电路，该电压检测电路布置成在向电机提供的驱动脉冲之间出现的时间间隔内检测该第一线圈中感应的任何电压，特别是在这些时间间隔内检测转子是否执行了未规定的步进。然后，机电电机包括使磁路从其穿过的第二线圈。另外，机电手表包括至少一个开关，在机电电机的步进功能模式下，电子控制电路控制该开关，以在所述时间间隔中的各时间间隔内将第一线圈连接到电压检测电路，并且在这些时间间隔中的每个的至少大部分时间内将第二线圈短路。

在第一主要变型中，机电手表布置成使得第一线圈在所有所述时间间隔内都连接到电压检测电路，并且使得第二线圈在所述时间间隔中的每个的至少大部分时间内短路。

在第二主要变型中，检测电路和一组开关布置成使得第一线圈和第二线圈中的每一者都可以连接到电压检测电路的至少一部分。然后，该组开关布置成和由电子控制电路控制成使得在每个所述时间间隔内，第一线圈和第二线圈中的任一者连接到电压检测电路，而这些第一线圈和第二线圈中的另一者在该时间间隔的至少大部分时间内短路。

由于根据本发明的机电手表的特征，通过将第一线圈和第二线圈中的至少一者连接到电压检测电路，实现了在震动/冲击期间检测电机的任何不期望的步进，此外，通过这两个线圈中的在驱动脉冲之外被短路的另一者来被动地阻塞转子。因此，在震动的情况下大大减少了任何不期望的步进数，并且，如果在震动时仍然发生了不期望的步进，则确保对该步进保持检测；这首先可以随后纠正对模拟显示器产生的误差，其次可以在必要时，通过经由两个线圈中的一个产生阻塞脉冲来进一步提高电机的抗震动能力。

附图说明

下面将借助于附图更详细地描述本发明，这些附图决不是限制性的示例，图中：

-图1示意性地示出了根据本发明的机电手表的实施例，和

-图2的表格给出了具有三个开关的电路的各种状态，以及构成图1的手表的机电电机的定子的两个线圈的对应结果构型。

具体实施方式

参考图1和图2，下文将描述根据本发明的机电手表2的实施例。

机电手表2包括：

-模拟显示器AD，其特别地包括时针6和分针8，

-由定子和转子18构成的机电电机4，该定子包括磁路10和线圈B1，形成磁路的芯部14穿过该线圈B1，该转子18设置有磁耦合到该磁路的永磁体20，该转子机械联接到模拟显示器，

-以两个部分CA1和CA2示出的供电电路，其用于为机电电机供电，该供电电路的两个部分分别连接到机电电机的第一电端子M1和第二电端子M2，

-用于控制机电电机的电子电路，该电子控制电路CEC布置成使得在机电电机的步进功能模式下，供电电路根据命令产生驱动脉冲，在该驱动脉冲之间具有非零的时间间隔，以及

-电压检测电路，在所示变型中，其具有分别连接到第一电端子M1和第二电端子M2的两个部分CD1和CD2，该检测电路布置成能够在所述时间间隔内检测在线圈B1中感应的电压，特别是在这些时间间隔内基于该感应电压来检测转子18是否执行了不期望的步进。

机电电机4是步进式，磁路10为转子18限定了至少一个最小能量位置，当转子运动时，该转子在没有电源供应的情况下朝着该最小能量位置转动，并且在没有电源供应的情况下(也就是说在没有由供电电路根据命令提供的驱动脉冲的情况下)保持在该最小能量位置。每个最小能量位置为转子限定了在没有电源供应的情况下的稳定位置，也称为“空闲位置”。因此，在驱动脉冲之间的时间间隔内，可以通过在线圈B1中感应的电压来检测转子是否从其暂时所处的空闲位置开始转动。

现有技术的多个文件(特别是在背景技术中引用的文件)描述了用于检测在机电手表的步进电机的线圈中感应的电信号，和处理检测到的感应电信号以确定在用于操作步进电机的两个驱动脉冲之间是否发生了至少一个不期望的步进(即未规定的步进)的电路的多种实施例。如上所述，这些现有技术的文献还描述了各种可能的反应，以在检测到未规定的旋转时防止执行不期望的步进，和/或计算不期望的步进和相应的旋转方向，以随后校正由此对模拟显示器产生的误差。这些多种实施例和可能的反应可以在用于检测线圈中感应的电压的电路CA1和CA2以及电子控制电路CEC中实现。应当注意，在一种变型中，两个电端子M1、M2中只有一个连接到用于检测感应电压的电路，该电路由此包括单个部分CD1或CD2。

根据本发明，机电电机的定子还包括线圈B2，磁路10(特别是如图1所示的芯部14)穿过该线圈B2。然后，一般而言，机电手表2包括至少一个开关，在机电电机4的步进功能模式下，电子控制电路CEC控制该开关，以在每个所述时间间隔的至少大部分时间内将线圈B2短路。应当注意，在机电电机的另一构型中，线圈B2可以具有使磁路从其穿过的第二芯部。由于转子的永磁体磁耦合到磁路，因此该永磁体通过相应的两个芯部磁耦合到两个线圈B1和B2。

在参考附图描述的优选实施例中，机电手表包括多个开关T1、T2和T3，该开关T1、T2和T3布置成和由电子控制电路CEC控制成使得线圈B1和线圈B2在驱动脉冲期间可以串联或并联地布置。另外，在驱动脉冲之间的所述时间间隔内，可以将线圈B2短路并检测线圈B1中的电压，或者将线圈B1短路并检测线圈B2中的电压。对于由电子控制电路CEC产生的三个数字信号S1、S2和S3分别控制的三个开关T1、T2和T3的各种有用状态，图2中给出的表格提供了线圈B1和B2的相应构型。因此，在所述时间间隔内连接到电压检测电路的线圈是线圈B1或线圈B2，而在这些时间间隔内短路的线圈相应地是线圈B2或线圈B1。闭合的开关(表示为“F”)导通，而断开的开关(表示为“O”)不导通。

在上述变型中，两个线圈中只有一个可以连接到检测电路CD，该检测电路CD由图1所示的这种检测电路的两个部分CD1和CD2中的一个或另一个构成。在该变型中，在驱动脉冲之间的时间间隔的至少大部分时间内，可以连接到检测电路CD的线圈连接到该检测电路CD，而另一个线圈短路，以便在所述时间间隔的大部分时间内制动转子的任何未规定的运动，从而防止不期望的步进或限制步进数。

当以正常的步进功能模式向机电电机施加驱动脉冲时，优选地使用线圈B1和B2的串联构型，该串联构型使得可以使所消耗的电能最小化。当以加速功能模式(即，以较高的速度)向机电电机施加驱动脉冲时，特别是当调整时间时或在校正模拟显示器AD的操作期间，优选地使用线圈B1和B2的并联构型。应当注意，如果需要的话，也可以规定在向机电电机提供的某些驱动脉冲期间，仅向两个线圈中的一个提供该驱动脉冲。

Claims (4)

1.机电手表(2)，包括：

-模拟显示器(AD)，

-由定子和转子(18)构成的机电电机(4)，所述定子包括磁路(10)和线圈(B1)，所述磁路穿过所述线圈，所述转子(18)设置有耦合到所述磁路的永磁体(20)，该磁路为所述转子限定了至少一个最小能量位置，该转子机械联接到所述模拟显示器，

-用于向机电电机供电的供电电路(CA1、CA2)，该供电电路连接到该机电电机的第一电端子(M1)和第二电端子(M2)，

-用于控制所述机电电机的电子控制电路，该电子控制电路(CEC)布置成使得在所述机电电机的步进功能模式下，所述供电电路根据命令产生驱动脉冲，在各驱动脉冲之间具有非零的时间间隔，以及

-电压检测电路(CD1、CD2)，其布置成能够在所述时间间隔内检测在所述线圈(B1)中感应的电压，以及基于感应电压来检测在这些时间间隔内所述转子(18)是否产生了步进；

其特征在于，所述线圈是第一线圈(B1)，并且所述机电电机的所述定子还包括第二线圈(B2)，所述磁路(10)穿过所述第二线圈(B2)；所述机电手表包括至少一个开关(T1、T2、T3)，在所述机电电机的所述步进功能模式下，所述至少一个开关(T1、T2、T3)由所述电子控制电路(CEC)控制，以在所述时间间隔中的每个时间间隔内将所述第一线圈和所述第二线圈中的一者连接到所述电压检测电路，而将所述第一线圈和所述第二线圈中的另一者短路。

2.根据权利要求1所述的机电手表(2)，其特征在于，所述机电手表布置成使得，在所有所述时间间隔内，将所述第一线圈连接到所述电压检测电路，而将所述第二线圈短路。

3.根据权利要求1所述的机电手表(2)，其特征在于，所述电压检测电路和一组开关(T2、T3)布置成使得所述第一线圈和第二线圈中的每一者都能够连接到所述电压检测电路的至少一部分(CD1、CD2)；并且所述一组开关布置成和由所述电子控制电路(CEC)控制成使得在每个所述时间间隔内，所述第一线圈和第二线圈中的一者连接到所述电压检测电路，而所述第一线圈和第二线圈中的另一者短路。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机电手表，其特征在于，该机电手表包括多个开关(T1、T2、T3)，所述多个开关(T1、T2、T3)布置成和由所述电子控制电路(CEC)控制成使得所述第一线圈(B1)和第二线圈(B2)在所述驱动脉冲期间能够串联或并联地布置。

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