EP0021494B1

EP0021494B1 - Montre électronique à affichage à aiguilles et à détecteur de rotation

Info

Publication number: EP0021494B1
Application number: EP80200529A
Authority: EP
Inventors: Norbert Perucchi
Original assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Current assignee: Ebauchesfabrik ETA AG
Priority date: 1979-06-28
Filing date: 1980-06-09
Publication date: 1984-11-28
Also published as: DE3069694D1; JPS5631676A; EP0021494A1; CH629356GA3; CH629356B; JPS628158B2; US4348752A

Description

La présente invention a pour objet une montre électronique à affichage à aiguilles comprenant un rouage entraînant les aiguilles et un moteur pas à pas entraînant le rouage, et dans laquelle le rouage comprend une roue de comptage pourvue d'un dispositif de repérage qui coopère avec un organe détecteur mobile lié à un circuit de détection et à un compteur, ledit organe détecteur étant capable de provoquer l'émission de signaux dans le circuit de détection quand la roue de comptage effectue un mouvement de rotation et comprenant une lame élastique solidaire d'un élément piézo-électrique.
On connaît déjà des montres électroniques de ce genre. Ainsi, par exemple, dans le brevet US-A-3 855 781, l'organe détecteur mobile est destiné à détecter la rotation du rouage chaque fois qu'une impulsion est envoyée au moteur. Le dispositif de repérage est constitué ici par une denture périphérique de la roue de comptage. Cette denture est symétrique et l'organe détecteur comporte une lame flexible munie d'un élément piézo-électrique et à son extrémité libre d'une pièce en forme de cliquet qui est engagée dans la denture de la roue de comptage. Lorsque cette dernière tourne dans un sens, elle déplace le cliquet à chaque passage de dent, de sorte qu'un signal est émis par l'élément piézo-électrique. Ce dispositif connu a pour fonction de contrôler la durée des impulsions données au moteur et la conformation du cliquet est telle que si la roue de comptage est entraînée dans le sens inverse du sens normal, elle est bloquée par le cliquet.
Le brevet US-A-3 553 957 décrit aussi une pièce d'horlogerie électronique équipée d'un dispositif détecteur. Dans ce cas toutefois, la réalisation du dispositif implique des contacts électriques entre un disque mobile et des électrodes fixes, de sorte que la fiabilité du dispositif n'est pas assurée. Ses fonctions ne sont remplies que d'une façon aléatoire. Du fait du manque de fiabilité des détecteurs de rotation connus jusqu'à maintenant, l'introduction pratique de ces détecteurs dans des montres destinées au commerce n'a pas encore pu se faire sur une grande échelle.
Toutefois, l'étude du développement des montres électroniques à affichage à aiguilles conduit les producteurs de ces montres à prévoir d'équiper ces dernières de fonctions toujours plus sophistiquées et il apparaît que l'introduction d'un détecteur de rotation dans le rouage d'une telle montre électronique est susceptible de répondre à des applications fort diverses, fort nombreuses et très intéressantes dans le sens qu'elles élargissent dans une mesure considérable les possibilités d'introduire de nouvelles fonctions dans les montres. Ainsi, l'utilisation d'un mobile détecteur de la rotation du rouage n'est pas seulement utile pour permettre, par exemple, de rattraper automatiquement les pas perdus accidentellement par le moteur, mais pour remplir certaines fonctions de mise à l'heure ou pour remplir des fonctions de mémorisation de donnée dans un circuit de mémoire et d'autres fonctions encore.
Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif détecteur qui soit à la fois parfaitement fiable et d'un encombrement aussi réduit que possible.
Dans ce but, l'objet de la présente invention est caractérisé en ce que le dispositif de repérage comporte au moins une paire de rampes rigidement solidaires de la roue de comptage, inclinées par rapport à son plan, orientées dans des directions opposées, en ce que la lame élastique est disposée radialement par rapport à la roue de comptage à un emplacement fixe, et en ce que la lame présente une extrémité libre qui s'étend dans le chemin des dites rampes de manière à être déviée élastiquement puis libérée au cours de la rotation de la roue de comptage par l'une ou l'autre des dites rampes et dans un sens ou dans l'autre suivant le sens de rotation de la roue de comptage.
On va décrire ci-après, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'objet de l'invention en se référant au dessin annexé dont :

la figure 1 est une vue en perspective simplifiée et schématique du dispositif détecteur de la montre,
la figure 2 une vue en élévation latérale partielle, et à plus grande échelle, d'un élément du détecteur de la fig. 1,
la figure 3 est un graphique montrant les signaux de détection dans deux cas de fonctionnement différents du détecteur de la fig. 1, et
la figure 4 est un schéma du circuit d'élaboration des signaux de détection.

La partie mécanique du détecteur est représentée à la fig. 1. On voit à cette figure un disque 1, de forme circulaire, présentant une fente radiale 2 de faible profondeur et dont la largeur est constante depuis la périphérie du disque jusqu'au fond de cette fente. Les deux bords de la fente sont légèrement pliés, l'un vers le haut et l'autre vers le bas. Le bord plié vers le haut est désigné à la fig. 1 par 3a et celui qui est plié vers le bas par 3b. Ces deux bords pliés sont également visibles à plus grande échelle à la fig. 2. Le disque 1 sera monté sur l'arbre d'un mobile du rouage. A cet effet, il est découpé avec un trou central 4 mais il est bien entendu que toute autre forme de montage peut également convenir. Tel qu'il est représenté à la fig. 1, le disque 1 est une plaque mince qui peut être une plaque métallique. On pourrait aussi prévoir, par exemple, une plaque un peu plus épaisse et dans laquelle les bords de la fente seraient taillés en oblique.
La vitesse de rotation du disque 1 n'est pas une donnée critique du dispositif décrit. Cela signifie que, suivant les cas, ce disque peut être monté, par exemple, sur la roue des secondes, sur la roue des minutes ou sur une roue intermédiaire entre la roue des secondes et la roue des minutes. D'autre part, on a représenté au dessin un disque 1 pourvu d'une seule fente radiale 2 mais il doit être bien entendu qu'un disque pourvu d'un plus grand nombre de fentes régulièrement réparties à sa périphérie peut également fonctionner exactement dans les mêmes conditions que celles qui seront décrites ci-après.
Les organes mécaniques du détecteur comportent en outre une lame détectrice désignée par 5. Il s'agit d'une lame métallique, par exemple en bronze au beryllium, susceptible de fléchir élastiquement. Cette lame sera fixée à un élément de bâti du mouvement par exemple un plot représenté en 6. Elle s'étend radialement en direction de l'axe du trou 4. Dans l'exécution représentée schématiquement au dessin, elle est fixée par une vis 7, toutefois, tout autre mode de fixation plus complet peut également convenir. Comme on le voit, la longueur de la lame 5 est telle que son extrémité libre située du côté du disque 1 déborde légèrement sur ce disque. Une lame piézo-électrique, par exemple une lame mince de quartz désignée par 8 est fixée, par exemple par collage sur une des faces de la lame 5. La lame 5 sera elle-même connectée à la masse du mouvement par des connexions non représentées au dessin. Quant à la face supérieure de la lame 8, elle sera connectée par un fil 9 à un circuit d'élaboration des signaux de détection qui sera décrit plus loin. On comprend que si la lame fléchit, vers le haut par exemple, par rapport à sa position de repos, une tension d'une certaine polarité, par exemple positive, apparaîtra dans le fil 9 tandis que si elle fléchit vers le bas, la tension qui apparaîtra dans ce fil sera une tension de polarité inverse, par exemple négative. Lors du montage, la lame 5 sera orientée et positionnée de façon à se trouver exactement dans le plan du disque 1, de sorte que, lorsque son extrémité repose sur la surface supérieure de ce disque, comme on le voit à la fig. 1, la lame piézo- électrique 8 est légèrement cintrée vers le haut. Il en résulte qu'une légère tension, par exemple positive, apparaît dans la connexion 9 et se maintient aussi longtemps que la lame reste dans la position relative montrée à la fig. 1 par rapport au disque 1.
La fig. 2 montre comment l'extrémité de la lame 5 coopère avec le disque 1 et en particulier avec les bords relevés 3a et 3b lorsque le disque 1 tourne. En admettant que ce disque tourne dans le sens de la flèche 10, visible aussi bien à la fig. 2 qu'à la fig. 1, on voit que tous les points de la périphérie du disque passent successivement sous l'extrémité de la lame 5. Lorsque le disque a effectué presque un tour complet, le bord relevé 3a arrive dans la zone de la lame 5, de sorte que cette dernière est sollicitée vers le haut par la face supérieure du bord 3a qui joue le rôle d'une rampe. Elle arrive dans la position a représentée à la fig. 2. Le disque continuant sa rotation dans le sens de la flèche 10, le bord relevé 3a passe sous l'extrémité de la lame 5 et arrive dans une position où la lame se trouve entièrement libérée dans la fente 2. Elle tombe alors, sous l'effet de son élasticité, et tend vers une position médiane qu'elle atteint après avoir effectué quelques vibrations. Si le disque 1 continue à tourner dans le même sens, la lame 5 revient en contact avec le disque 1 mais cette fois avec la face supérieure du bord plié 3b. Lorsque le disque a effectué un tour complet, la lame se retrouve dans la position b représentée à la fig. 2 et qui correspond à la position de la fig. 1.
Supposons maintenant que le sens de rotation du disque 1 soit renversé et que ce dernier se mette à tourner dans le sens de la flèche 11, également visible à la fig. 2. L'extrémité de la lame 5, partant de la position b, glisse sur la face supérieure du disque 1 et, en particulier, du bord 3b plié vers le bas. Elle arrive dans la position médiane représentée en traits pleins à la fig. 2, puis vient en contact avec la face inférieure du bord 3a. Finalement, elle parvient à la position relative désignée par d à la fig. 2. Ensuite, si le disque 1 continue à tourner dans le sens de la flèche 11, l'extrémité de la lame 5 suit la périphérie du disque 1 le long de sa face inférieure et finit par atteindre la position désignée par la lettre c à la fig. 2 où elle est sollicitée à la flexion vers le bas par la face inférieure du bord plié 3b qui joue le rôle d'une seconde rampe. Ensuite on comprend que la lame sera libérée brusquement au moment où elle se trouvera au droit de l'échancrure 2 et effectuera un mouvement de vibration jusqu'à ce qu'elle se retrouve dans la position médiane.
On sait que chaque flexion de la lame de quartz 8 produit une tension dans le fil 9. La courbe des tensions ainsi produites dans les deux modes de rotation qui viennent d'être décrits est représentée à la fig. 3. A la partie supérieure de cette figure, on voit la courbe correspondant au déplacement b a b de la lame 5 par rapport aux différentes portions du disque tandis qu'à la partie inférieure de la fig. 3, on voit la courbe correspondant au déplacement d c d, c'est-à-dire lorsque la lame 5 a passé du côté de la face inférieure du disque 1. On voit que, à la courbe supérieure, on a d'abord une pointe de tension positive suivie par une pointe de tension négative tandis qu'à la courbe inférieure, on a d'abord une pointe de tension négative suivie par une pointe de tension positive. C'est cette différence entre les deux signaux émis qui permet de détecter, non seulement le passage de la lame 5 dans l'échancrure 2, mais également le sens dans lequel le mobile 1 tourne. On obtient ainsi un moyen de créer des signaux qui peuvent être traités et transmis à un compteur.
La fig. 4 représente schématiquement comment un circuit de détection et de comptage apte à remplir ces fonctions peut être réalisé. On voit au dessin, la lame de quartz 8, le fil 9 et une connexion 110 qui relie la face inférieure de la lamelle 8 à la masse et qui symbolise la fixation de ' cette lame de quartz sur la lame élastique 5. Le fil 9 est connecté au point milieu entre deux résistances 111 et 112 placées en série entre la source de tension V et la masse. Ce point milieu est connecté à une entrée d'un amplificateur 113 dont la sortie comporte une branche supérieure 114 et une branche inférieure 114'. Les pointes de tension positives seront sélectionnées et mises en forme dans le circuit de discrimination 115 tandis que les pointes de tension négatives le seront dans le circuit discriminateur 116. Les sorties de ces deux circuits donnent des impulsions rectangulaires calibrées chaque fois qu'une pointe de tension positive ou négative est enregistrée. Les deux circuits 115 et 116 peuvent être constitués par des bascules monostables. Le circuit 117 est un détecteur qui détermine si les impulsions venant des circuits 115 et 116 doivent être comptées positivement ou négativement et qui dirige ces impulsions vers le compteur 118. Ce dernier comporte une entrée reliée au détecteur 117 et une entrée reliée par une porte 119 à la sortie des deux circuits 115 et 116. Le compteur 118 effectue le comptage algébrique des impulsions reçues et détermine par conséquent le nombre de tours effectués par le disque 1 en comptant positivement lorsque le disque tourne dans un sens et négativement lorsqu'il tourne dans l'autre.
On réalise de cette manière un dispositif qui ne comporte qu'un seul élément détecteur et qui détermine simultanément l'amplitude de la rotation et son sens. En outre, ce détecteur ne comporte aucun contact matériel. Le couple de freinage qu'il exerce sur le mobile 1 est minimum, étant donné qu'il suffit d'une sollicitation à la flexion minime pour faire apparaître une tension détectable entre les bornes de la lame 8. En outre le dispositif évite les difficultés et les inconvénients liés à l'utilisation de dispositifs électro- optiques.
On notera encore qu'il n'est pas nécessaire de se limiter à une seule échancrure 2 à la périphérie du disque 1. En utilisant toujours une seule lame détectrice 5, on peut prévoir un mobile de comptage qui est pourvu de plusieurs encoches régulièrement réparties le long de sa périphérie, ce qui permet de déterminer l'angle dont a tourné le mobile 1 avec des précisions qui peuvent être bien supérieures aux 360° que représente la présence d'une seule encoche. En particulier, l'utilisation d'une seule lame détectrice permet de réaliser des détections angulaires beaucoup plus fines que lorsqu'on utilise plusieurs contacts ou plusieurs diodes photosensibles disposées le long de la périphérie du disque.
Le dispositif décrit ci-dessus peut être utilisé par exemple dans un système de mise à l'heure de la montre. Si l'on constate que la montre retarde, il faut injecter au moteur des impulsions de façon à le faire tourner rapidement dans le sens positif jusqu'à ce que !'aiguille des secondes se trouve sur 60 par exemple. En revanche, si la montre avance, il peut être intéressant de faire reculer rapidement l'aiguille des secondes jusque sur la position de 60 afin que, dans les deux cas, la montre s'arrête avec son aiguille des secondes dans la position de départ et puisse être réenclen- chée instantanément au moment du top seconde. Il suffit pour cela de disposer d'un moteur capable de tourner, soit dans un sens, soit dans l'autre, en fonction de la polarité des impulsions que sa bobine reçoit et de commander cette rotation dans un sens ou dans l'autre suivant la manoeuvre qu'il y a lieu d'effectuer. Un détecteur tel que décrit peut également être utilisé dans une montre dont la position de l'aiguille des heures peut être corrigée par saut d'une heure, d'une demi-heure ou de quinze minutes afin d'être ajustée à un nouveau fuseau horaire. D'autres fonctions encore peuvent être réalisées au moyen d'un tel dispositif.

Claims

1. Montre électronique à affichage à aiguilles comprenant un rouage entraînant les aiguilles et un moteur pas à pas entraînant le rouage, et dans laquelle le rouage comprend une roue de comptage (1) pourvue d'un dispositif de repérage qui coopère avec un organe détecteur mobile (5, 8) lié à un circuit de détection (111, 117, 119) et à un compteur (118), ledit organe détecteur étant capable de provoquer l'émission de signaux dans le circuit de détection quand la roue de comptage effectue un mouvement derotation et comprenant une lame élastique (5) solidaire d'un élément piézoélectrique (8), caractérisée en ce que le dispositif de repérage comporte au moins une paire de rampes (3a, 3b) rigidement solidaires de la roue de comptage (1), inclinées par rapport à son plan, orientées dans des directions opposées, en ce que la lame élastique (5) est disposée radialement par rapport à la roue de comptage (1) en un emplacement fixe, et en ce que la lame présente une extrémité libre qui s'étend dans le chemin des dites rampes (3a, 3b) de manière à être déviée élastiquement puis libérée au cours de la rotation de la roue de comptage par l'une ou l'autre des dites rampes dans un sens ou dans l'autre suivant le sens de rotation de la roue de comptage.

2. Montre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la roue de comptage (1) est un disque mince à périphérie circulaire présentant une fente radiale (2) dont la largeur est égale au jeu près à celle de la lame détectrice (5) et en ce que les bords de ladite fente radiale sont relevés l'un d'un côté (3a), l'autre de l'autre (3b), en dehors du plan du disque.

3. Montre selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément piézo-électrique (8) de détection est monté sur la lame (5) au voisinage de son extrémité fixée à un bâti (6) et en ce que l'une des faces de cet élément piézo-électrique est mise à la masse par l'intermédiaire de la lame tandis que l'autre est connectée (9) à un circuit d'élaboration des signaux de comptage.