EP0806710B2 - Stabilisation d'un circuit électronique de régulation du mouvement mécanique d'une piéce d'horlogerie - Google Patents

Stabilisation d'un circuit électronique de régulation du mouvement mécanique d'une piéce d'horlogerie Download PDF

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EP0806710B2
EP0806710B2 EP97107371A EP97107371A EP0806710B2 EP 0806710 B2 EP0806710 B2 EP 0806710B2 EP 97107371 A EP97107371 A EP 97107371A EP 97107371 A EP97107371 A EP 97107371A EP 0806710 B2 EP0806710 B2 EP 0806710B2
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EP
European Patent Office
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braking
rotor
pulses
inhibition
pulse
Prior art date
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EP97107371A
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EP0806710A1 (fr
EP0806710B1 (fr
Inventor
Ermanno Bernasconi
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Asulab AG
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Asulab AG
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Application filed by Asulab AG filed Critical Asulab AG
Publication of EP0806710A1 publication Critical patent/EP0806710A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0806710B1 publication Critical patent/EP0806710B1/fr
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means

Definitions

  • the present invention relates to a timepiece comprising an electric energy generator comprising a rotor and means for supplying electrical energy in response to a rotation of the rotor, and being regulated by an electronic circuit comprising rotor braking means of the generator, according to the preamble of claim 1.
  • a source of mechanical energy drives a generator of electrical energy to supply the electronic circuit.
  • the rotor of the generator itself can be braked by the electronic circuit to regulate the mechanical movement by enslaving for example, the frequency of a quartz.
  • the interest of these timepieces is to have a very precise movement, regulated by quartz or other, without requiring a battery or accumulator with limited life.
  • Such a timepiece is described for example in US-A-3,937,001 in which the pulsation of the alternator voltage of the generator is compared to the frequency of a quartz.
  • the rotor is braked by short-circuiting the generator by a resistor. But when the movement takes a certain advance, the braking time of the rotor of the generator can become very important, at the risk of seeing the supply voltage from the generator become insufficient for the electronic circuit.
  • EP-A-0 679 968 discloses another timepiece overcoming this disadvantage, by providing for braking the rotor for short fixed time intervals relative to its rotation period.
  • the document demonstrates in particular that the braking must be triggered at times when the value of the alternating voltage from the generator is low. Braking pulses are thus applied as soon as the alternating voltage changes sign, which is detected by a comparator whose threshold is set at the reference potential, the zero voltage.
  • FIGS. 1 to 4 illustrate the shape of the alternating voltage Ug and measurement pulses SM obtained with two threshold comparators of the state of the art. Measurement results carried out with a null voltage threshold comparator are illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 represents the evolution of the voltage Ug as a function of time, the value 0 of the voltage corresponding to the zero threshold.
  • FIG. 2 represents, as a function of time, the SM pulses at the output of the null threshold comparator, the measurement signal SM varying from a "0" state to a "1" state according to the result of the comparison. It is seen in particular that an electrical parasite on the voltage Ug at time t1 causes the appearance of a parasitic I1 pulse on the measurement signal SM. This electrical parasite can be simply a report of the mass noise.
  • the threshold of the comparator must fulfill two contradictory conditions. On the one hand, it must be high enough to mask the spurious impulses. On the other hand, it must be low enough that the braking pulses occur when the generator voltage is low, as we saw earlier.
  • Figures 3 and 4 are shown similarly to Figures 1 and 2 of the measurement results obtained with a high threshold comparator. Equivalently, the comparator could be a two-threshold Schmidt amplifier with different values.
  • the threshold Ut is represented in dashed lines on the timing diagram of the voltage Ug of the generator, see FIG. 3. This shows a weakening of the voltage of the generator Ug during braking at time t4, and the appearance of double pulses 14 and 15 (see Figure 4), which is the opposite of the goal.
  • An object of the present invention is to stabilize the operation of a timepiece with mechanical movement regulated by an electronic circuit.
  • an object of the invention is to know the origin of such malfunctions and to remedy them.
  • Another goal is to make a miniature timepiece whose electronic circuit is simple and reliable.
  • the thresholds of the detection circuits used previously depend in fact on the value of the supply voltage. Surprisingly, during braking of the rotor, the weakening of the voltage of the generator is sufficient to derive the threshold of the comparator which then generates a new pulse. Thus, for a current comparator such as a Schmidt amplifier having a low threshold Uth positive and a low threshold Utb negative, the comparator delivers double pulses instead of delivering only one. In Indeed, the drop of the voltage Ug supplied by the generator can reach a value greater than the positive threshold Uth of the comparator, thus triggering the appearance of a parasitic pulse. This phenomenon occurs only during the braking command, so just after the appearance of the first pulse.
  • a timepiece comprising an electric power generator comprising a rotor and means for supplying said electrical energy in response to a rotation of said rotor, a source of mechanical energy mechanically coupled to said rotor for driving it in rotation, measuring means coupled to said generator for generating pulses for measuring the pulsation of an alternating voltage supplied by the generator which corresponds to the pulsation of the rotor, braking means responsive to a braking command for applying a braking torque to said rotor, and an electronic circuit having reference means for producing a signal having a reference frequency, and servo means arranged to control said means of braking; braking when said measurement pulses are ahead of said reference signal of so that the reference frequency regulates the pulsation of said rotor and said mechanical source, this part being characterized in that said electronic circuit further comprises synchronous inhibition means (Inh) measuring pulses and arranged so that a duplication said measurement pulses is deleted.
  • Inh synchronous inhibition means
  • the detection of the measurement pulses is inhibited, so as to eliminate such pulse duplications without substantially delaying the braking with respect to the change of sign of the voltage of the generator.
  • the invention provides that the inhibiting means are correlated with a braking command provided by the control loop.
  • a preferred embodiment is characterized in that the inhibiting means generate a braking command, the delay of this command being controlled by the control loop.
  • the inhibiting means comprise a time base and respond to the appearance or disappearance of a measurement pulse.
  • the electromechanical part of the timepiece according to the invention is shown schematically in FIG. 5. It comprises a source 2 of mechanical energy such as a spiral spring, coupled via gear trains 4 symbolized by lines mixed with time display means, such as dial hands, the source 2 of mechanical energy being also coupled to a rotor 3a of an electric power generator 3.
  • the generator 3 further comprises a coil 3b inductive, the rotor 3a having a bipolar magnet conventionally represented by an arrow. This part will not be described in detail because it can be done in various ways, well known to those skilled in the art.
  • the source 2 of mechanical energy drives the rotation of the rotor 3a and an alternating voltage Ug appears at the terminals B0, B1 of the coil 3b.
  • the terminal B0 is considered as the reference terminal having a reference potential V 0 .
  • This alternating voltage Ug is applied to a rectifier 5 for supplying DC voltage to an electronic circuit 1 for regulating the movement.
  • a preferred embodiment of a rectifier will be indicated later.
  • the electronic circuit 1 can regulate the mechanical movement of the timepiece by acting on braking means of the rotor 3a of the generator 3 provided for this purpose.
  • the watch movement will indicate the current time when the rotor is rotating at a given speed, which we will call normal speed.
  • the timepiece further comprises means for measuring the speed of movement. They are preferably constituted by means for measuring the pulsation of the rotor.
  • the invention seeks to obtain measurement pulses which correspond to each pulse of the rotor, for example one pulse per revolution. These measurement pulses are indeed processed by the electronic circuit 1 in order to measure the drift of the movement and possibly to provide a braking command. These measuring means and the pulse processing will be detailed with the electronic circuit.
  • the braking is obtained by short-circuiting the coil 3b of the generator 3.
  • the electric current then flowing in this shunt indeed causes the appearance of a magnetic field opposing the cause of the current and thus opposing the movement of the rotor . It is possible to derive the current in a low value resistor.
  • the preferred embodiment of the invention provides an electronic switch K connected directly between the two terminals B0, B1 of the coil 3b of the generator. This gives a very powerful braking.
  • the electronic switch K is advantageously constituted by a bipolar or field-effect transistor, as explained in the aforementioned EP-A-0 679 968. Other equivalents are well known to those skilled in the art. The operation of this electronic switch K will not be detailed here.
  • FIG. 3 already described above, shows for example the shape of the alternating voltage Ug during a braking cycle, to be compared with FIG. 1 representing the voltage Ug in the absence of braking. It can be seen that over a half-period t0-t6, there is a time interval t4-t5, during which the braking is controlled, the short-circuit generator supplies all of its energy to the switch K.
  • the document EP-A-0 679 968 indicates that the brake control must be applied at times when the voltage Ug is close to 0 and for a short period of time, preferably less than 1/8 of the pulsation of the alternating voltage Ug.
  • the rotor 3a thus has a normal speed of four revolutions per second and the duration of the braking pulses applied to the switch K is limited to about 5 ms, ie 1/50 of the pulsation of 250 ms of Ug voltage.
  • the electronic circuit 1 for regulating the movement of the timepiece consists mainly of an oscillator Osc providing a signal having a base frequency FO, measurement means, referenced Trig and Inh, the pulsation of the rotor 3a and a frequency servo circuit, controlling a brake control of the rotor.
  • the frequency control circuit controls the braking when measurement pulses IN supplied by the measuring means Trig, Inh, and having a frequency corresponding to the pulsation of the rotor, are in advance with respect to pulses, referenced FR, provided by the oscillator Osc, and having a reference frequency derived from the basic frequency FO of the oscillator Osc, for example by dividing the signal FO in order to obtain a signal having the reference frequency.
  • the servocontrol circuit preferably comprises a frequency corrector Div which formats the signal having a base frequency FO and delivers pulses at a reference frequency FR.
  • the corrector Div can be simply a frequency divider circuit, well known to specialists and therefore will not be detailed here.
  • intermediate frequency pulses F1 can be extracted from such circuits.
  • the oscillator Osc is a quartz having a natural frequency FO of 32,768 Hz.
  • the divider Div divides the signal having the frequency FO in order to obtain a series of pulses FR having a reference frequency of 4 Hz corresponding to the normal pulsation of the rotor.
  • F1 pulses with an intermediate frequency of 4'096 Hz can also be extracted from the divider.
  • these values are given only as an example.
  • pulses F1 which here have a period of 0.244 ms, are intended to serve as timebase or delay to the aforementioned braking control and to clock all the logic.
  • the servocontrol circuit further comprises a comparator, referenced Cmp, delivering an AV signal indicating the advance (or delay) of the movement relative to the reference frequency FR.
  • This comparator Cmp may for example be a down-counter, or reversible counter, totaling the difference of the number of measurement pulses IN, received on its input + ", and the number of reference pulses FR received on its input" - '', as described in EP-A-0679 968 mentioned above.
  • the state or the level of the AV signal available at the output of the comparator Cmp then indicates whether the pulsations of the rotor are in advance or not on the reference frequency FR.
  • the servocontrol circuit finally comprises a timer Tmr, or register, delivering pulses of fixed duration.
  • a first of the two inputs of the timer Tmr is connected to the output of the circuit Inh, and the other input receives from the divider Div the pulses Fi used to determine the duration of the output pulses.
  • the timer further comprises an enable terminal receiving the AV signal of the comparator Cmp.
  • the timer Tmr delivers at its output braking pulses, referenced IF, of fixed duration after the appearance of measuring pulse IN, if however the signal AV indicates that the pulsations of the rotor are ahead of the reference frequency FR.
  • the braking will indeed have a duration of less than 5 ms, by programming an internal timer counter Tmr counting twenty F1 pulses having a period of 0.244 ms to generate a braking pulse IF thus having a duration of 4 , 88 ms.
  • Tmr Preferred timer embodiments Tmr will be detailed following the description of the means for measuring the pulsation of the rotor.
  • FIG. 6 represents an exemplary timing diagram of the alternating voltage Ug delivered by the generator 3 when braking pulses are applied.
  • dashed lines show two levels of threshold voltage Uth and Utb of reduced value with respect to the amplitude of the voltage Ug.
  • the threshold Uth is positive, slightly higher than the reference value 0 of the alternating voltage Ug.
  • the threshold Utb is negative, preferably symmetrical at the threshold Uth with respect to the voltage 0.
  • the invention in fact provides that the means for measuring the pulsation comprise a Schmidt hysteresis or trigger amplifier, referenced Trig in FIG. 5.
  • FIG. 7 shows a timing diagram of pulses obtained at the output of FIG. the Trig amplifier. It can be seen that the IM output of the amplifier goes to a first level (state 0) from the instant b2 at which the input voltage Ug becomes lower than the lower threshold Utb; the output IM remains at this first level as long as the voltage Ug is not greater than the upper threshold Uth.
  • Schmidt trigger with positive threshold Uth and negative threshold Utb should not be sensitive to the return of voltage Ug to the value 0 during the braking periods.
  • the electronic circuit 1 preferably has a continuous symmetrical supply V-, V0, V +.
  • a good balanced power supply comprises a midpoint generator and a simple rectifier with a capacitor between two outputs V + and V-, the reference output V0 being taken at the midpoint.
  • This solution has the disadvantage of reducing by half the amplitude of the measurable voltage Ug ug, already weak amplitude at the terminals of a miniature coil 3b.
  • the preferred embodiment of the invention comprises a symmetrical rectifier 5 as illustrated in FIG. 5.
  • This rectifier comprises in particular a reference output Vo connected to the reference terminal B0 of the generator 3, and two capacitors respectively arranged between a voltage output V + or V-, and the output V0.
  • the operation of the rectifier circuit 5 for regulating the DC supply of the electronic circuit 1 will not be described in detail since it can be realized in various ways well known to those skilled in the art.
  • each capacitor is recharged at each alternation substantially at the peak value of the alternating voltage Ug.
  • FIGS. 6 to 11 A braking cycle is for example represented in FIG. state "1" of the AV signal. The phenomenon seems due to the drifting of the Uth and Utb thresholds of Schmidt Trig's "trigger". Note that there is no duplication of impulse at the beginning of the braking cycle.
  • FIG. 7 shows, for example, the absence of duplication at the beginning of the pulse H3 at the moment of the first braking pulse F3, shown schematically in FIG. 11.
  • the splitting of the pulse H3-H5 appears only at the second braking pulse F4. In fact, the peak value of the alternating voltage Ug is decreased after the first braking pulse F3.
  • the value of the rectified voltage V + is weakened. This drift of the supply voltage seems to cause a drift of the thresholds Uth and Utb of the trigger Trig.
  • the voltage drop Ug can reach a value greater than the threshold Uth thus triggering the appearance of a spurious pulse H5 shown in FIG. be also caused by the existence of a certain voltage of waste across the switch K (see Figure 5). This waste voltage could prevent the voltage Ug from returning to a strictly zero value.
  • the invention provides means for synchronous inhibition of measurement pulses.
  • the electronic circuit 1 furthermore comprises a synchronous inhibition circuit Inh receiving the measurement pulses IM delivered by the threshold comparator Trig, the assembly thus constituting the means for measuring the pulsation of the rotor. 3a.
  • synchronous inhibition will be understood as an inhibition triggered by signals, preferably by internal pulses to the system formed by the timepiece, its generator, the electronic circuit and its oscillator.
  • the inhibition of measurement pulses can be synchronized to the pulses themselves, a first pulse triggering the inhibition of the appearance of subsequent pulses.
  • the present application is all "synchronous inhibition" without specifying the source of synchronization.
  • the inhibition circuit Inh comprises a time base (internal or external) and normally transmits the measurement pulses IM coming from the amplifier Trig directly to the timer Tmr. However, when the inhibition circuit Inh is activated, the circuit no longer transmits the pulses IM. during an inhibition period. Inhibition starts with the appearance and / or the disappearance of a pulse, that is to say that the inhibition circuit reacts on the rising and falling edges of the pulses IM, and its duration. activation is timed by its time base. For example, referring to FIG. 6 and FIGS. 7 and 8, which respectively represent the different pulses transmitted by the amplifier Trig (FIG. 7) and by the inhibition circuit Inh (FIG. 8), the circuit of FIG.
  • inhibition normally transmits the measurement pulses H1, H3 and H7, respectively in the form of pulses M1, M3 and M5, since their transitions at times b2, h3, b4, h7 are separated by time intervals greater than the inhibition time ti. But this inhibition circuit does not transmit the parasitic pulse H5 that appears during the inhibition time ti starting at the falling edge (time b4) of the pulse H3, see FIG. 8.
  • the inhibition circuit generates a normal pulse IN of determined duration at each measurement pulse edge IM unless this edge appears during a normal pulse IN.
  • Such an inhibition circuit can be implemented in a similar manner to the aforementioned timer Tmr.
  • the circuit Inh comprises for example a monostable multivibrator sensitive to transitions of measurement pulses IM applied to its input. At the rising edge of a pulse IM, the monostable thus outputs a normal pulse IN of fixed duration. Similarly, at the falling edge of an IM pulse, the monostable delivers another normal pulse IN of fixed duration.
  • the inhibition circuit receives on an input of pulses IF, represented in FIG. 11, each being a braking command for braking the rotor of the generator, resulting from the timer Tmr and the inhibition corresponds to the braking time tf, see FIG. 11. Indeed, as has been observed, the spurious splitting pulses only appear during braking. Synchronous inhibition is thus achieved with the advantage of simplicity.
  • the preferred embodiment of the invention has an inhibition command II of longer duration than the IF braking command, and covering all braking instants.
  • the inhibition pulse It thus covers the instants following the end of the braking pulse IF and the appearance of the pulse It may precede the appearance of this pulse IF This "overflow" ensures that propagation delays of inhibition or braking or voltage Ug still trigger parasitic pulses.
  • the timer Tmr has two outputs which deliver a muting pulse II and a braking pulse IF correlated.
  • correlation refers to the simultaneous occurrence, or with a substantially constant time delay, of two physical phenomena such as signals or pulses. Note, however, that these two phenomena may have different durations. For example, temporarily correlated pulses may have different widths, which is well known to those skilled in the art.
  • the timer Tmr receives the pulses F1 of period 0.244 ms on a first input connected to the output of the divider Div.
  • a normal pulse IN appears on the other input, which is connected to the output of the inhibiting means, and if the state of the advance signal AV controls it by means of a pulse on the input of validation of the timer (see Figure 5), the timer Tmr immediately delivers an inhibition pulse II.
  • a braking pulse IF also appears at the output of the timer Tmr with a delay of a period F1 of 0.244 ms on the beginning of the inhibition pulse II and an internal counter limits its duration to 21 pulses F1 is 5.124 ms. Indeed, the internal meter must ensure that the braking time is around 5 ms. Another internal counter limits the duration of pulse II to 25 pulses F1, 6.1 ms. The inhibition pulse II therefore ends 0.732 ms after the end of the braking pulse IF.
  • Tmr timer electronic circuit providing such pulses Inhibition II and braking pulses IF will now be described in detail with reference to FIG. 12.
  • the circuit shown is a logic circuit receiving the intermediate frequency pulse signals F1, the advance signal AV (or delay) and the aforementioned measuring pulses IM and delivering IF braking pulse signals, inhibition pulses II and normal IN pulses mentioned above.
  • the logic circuit of FIG. 12 comprises a shift register Reg, receiving the pulses F1 at the clock input, the register having four outputs R0, R1, R2 and R3, on which a pulse appears successively.
  • the pulses F1 have a period of 0.244 ms.
  • the output R3 thus generates pulses having a period of 0.976 ms, similar but delayed by 0.244 ms with respect to the pulses of the output R2.
  • the register Reg has an activation terminal S which is connected to the output of an AND gate, referenced And, carrying out the AND logical operation between the advance signal AV and the pulse signal. measure IM.
  • terminal S goes to state "1”
  • Reg register is activated and output R1 goes to state "1”.
  • the output R2 goes to state "1", the output R1 being reset to the state "0".
  • the output R3 is connected to a counter Cptr which will make it possible to limit the duration of the pulses IF, II and IN.
  • the counter may, for example, increment to a value of five, a retaining output Q going to state "1" after a count of five pulses R3.
  • the count is initialized and the output Q is reset to the "0" state if the initialization terminal R is in the "1" state.
  • the output Q of the counter Cptr is connected to the clock input of a flip-flop Fli, of flip-flop type D. This flip-flop further comprises a data input receiving the state "0".
  • a setting terminal S makes it possible to force the state of the outputs Q and NQ respectively to states "1" and "0".
  • the set terminal S is also connected to the output of the logic gate And.
  • the advance signal AV is in the state "1".
  • a measurement pulse IM goes to state "1".
  • the terminals S of the register Reg and the flip-flop Fli are then in the state "1".
  • the flip-flop is activated and its output Q goes to state "1".
  • the output signal Q of the flip-flop Fli is applied to an input of an "Or” gate, referenced Or, the output of which delivers the inhibition pulses II. From moment h, the inhibition pulse signal II thus goes to state "1".
  • the gate OR actually performs the OR logic operation between the Q output of flip-flop and a Q output of another Flo flip-flop.
  • This second Flo flip-flop D receives on its data input the output signal Q flip flop.
  • the output signal R2 of the shift register Reg is applied to the clock input of the Flo flip-flop.
  • the transfer of the data Q on the output of the flip-flop will thus be delayed until the next transition of the signal R2.
  • the two Q outputs Fli and Flo flip-flops are also applied to the two inputs of a gate And carrying out the AND logical operation.
  • the transition of the signal R2 occurs 0.244 ms after the instant h. So that the braking pulse IF appears 0,244 ms after the appearance of the inhibition pulse Il.
  • the output NQ of the flip-flop Fli is connected to the initialization terminal R of the counter Cptr.
  • the counter is activated and starts counting the pulses R3 from the register Reg.
  • the Q output of the counter Cptr will change to state "1".
  • This transition on the clock input causes flip flop F i to reproduce at the output Q the state 0 ° of the data.
  • the output NQ then goes to state "1” by initializing the counter Cptr and its output Q.
  • the outputs Q of the counter Cptr and the flip-flop then remain in the state "0", this situation lasting as long as a transition from state "0" to "1" does not appear on the terminal S of setting of a flip-flop Fli.
  • the counting of the counter Cptr is synchronized on the signal R3 O, 488 ms after the instant h.
  • the count lasts 4.88 ms as previously indicated.
  • the Q output of the counter Cptr goes to the state "1
  • the counter is reset and the remains until a new measuring pulse IM, the braking pulse signal IF thus returns to the state "0" at time h + 5,368 ms.
  • this transition occurs 0.732 ms after the reset of the counter Cptr, ie at the instant h + 6.1 ms.
  • the inhibition pulse It thus disappears 0.732 ms after the disappearance of the braking pulse IF.
  • the signals of the timer circuit Tmr remain in this state as long as a new measurement pulse IM does not appear.
  • the timer circuit Tmr delivers muting pulses II and braking IF, the duration of an inhibition pulse II covering and exceeding the duration of the braking pulse IF to avoid any error during commutations.
  • the circuit of FIG. 12 also illustrates an embodiment of inhibition circuit Inh.
  • the inhibition circuit Inh is a type D flip-flop sensitive to the state of the validation input E.
  • the inhibition pulse signal It is applied to this input E, the data input receiving the measurement pulses IM and the data output delivering the normal pulses IN.
  • the output of the normal IN pulses of such an Inh circuit copies the state of the measurement pulse signal IM only if the enable input E is in the "0" state.
  • the inhibition ie when the inhibition signal II is in the "1" state (between the instant h and the instant h + 6.1 ms, according to the exemplary embodiment)
  • the state of the output is unchanged regardless of the transitions of the measurement pulse signal IM.
  • the inhibition means make it possible to eliminate the spurious pulses which caused an uncorrected delay of the timepiece.
  • inhibiting means combined with measuring means comprising a hysteresis amplifier give the timepiece good immunity to electrical noise in general.
  • the capacitors of the rectifier 5 may advantageously have relatively low capacitances since it is no longer necessary to provide threshold voltages that are strictly stable to the measurement means.
  • the durations of the braking pulses IF can be modulated according to the importance of the advance of the measurement pulses IM on the reference pulses FR.
  • This variant is particularly applicable to a control circuit having a phase-locked loop, the circuit then providing an AV signal whose level can vary proportionally to the phase shift of the pulses IN relative to the braking pulses IF, and the level of the AV signal then modulating the duration of the braking pulses IF supplied by the timer Tmr.

Description

  • La présente invention concerne une pièce d'horlogerie comprenant un générateur d'énergie électrique comportant un rotor et des moyens pour fournir l'énergie électrique en réponse à une rotation du rotor, et étant régulé par un circuit électronique comprenant des moyens de freinage du rotor du générateur, selon le préambule de la revendication 1.
  • Généralement, dans de telles pièces, une source d'énergie mécanique entraîne un générateur d'énergie électrique pour alimenter le circuit électronique. Le rotor du générateur lui-même, peut être freiné par le circuit électronique afin de réguler le mouvement mécanique en l'asservissant par exemple, sur la fréquence d'un quartz. L'intérêt de ces pièces d'horlogerie est d'avoir un mouvement très précis, régulé par quartz ou autre, sans nécessiter de pile ou d'accumulateur à durée de vie limitée.
  • Une telle pièce d'horlogerie est décrite par exemple dans le brevet US-A-3 937 001 dans laquelle la pulsation de la tension alternative du générateur est comparée à la fréquence d'un quartz. Dans ce dispositif, lorsque les pulsations du générateur prennent de l'avance par rapport aux impulsions du quartz, on freine le rotor en court-circuitant le générateur par une résistance. Mais quand le mouvement prend une certaine avance, la durée de freinage du rotor du générateur peut devenir très importante, au risque de voir la tension d'alimentation issue du générateur devenir insuffisante pour le circuit électronique.
  • Le document EP-A-0 679 968 décrit une autre pièce d'horlogerie palliant cet inconvénient, en prévoyant de freiner le rotor pendant de brefs intervalles de temps fixes par rapport à sa période de rotation. Le document démontre notamment que le freinage doit être déclenché aux instants où la valeur de la tension alternative issue du générateur est faible. Des impulsions de freinage sont ainsi appliquées dès l'instant où la tension alternative change de signe, ce qui est détecté par un comparateur dont le seuil est fixé au potentiel de référence, la tension nulle.
  • On constate malheureusement que de telles pièces d'horlogerie se dérèglent. Une agitation de ces pièces ou des chocs angulaires répétés provoque ainsi l'apparition d'un retard non corrigé par l'asservissement.
  • Les figures 1 à 4 illustrent l'allure de la tension alternative Ug et d'impulsions de mesure SM obtenues avec deux comparateurs à seuil de l'état de la technique. Des résultats de mesure effectuées avec un comparateur à seuil de tension nulle sont illustrés aux figures 1 et 2. La figure 1 représente l'évolution de la tension Ug en fonction du temps, la valeur 0 de la tension correspondant au seuil nul. La figure 2 représente en fonction du temps, les impulsions SM en sortie du comparateur à seuil nul, le signal de mesure SM variant d'un état "0" à un état "1" selon le résultat de la comparaison. On voit notamment qu'un parasite électrique sur la tension Ug, à l'instant t1 provoque l'apparition d'une impulsion I1 parasite sur le signal de mesure SM. Ce parasite électrique peut être simplement un report du bruit de masse.
  • Ainsi les dysfonctionnements constatés semblent dus à une impulsion parasite I1 enregistrée par le circuit électronique comme des pulsations normales I2 ou I3 du rotor
  • Pour supprimer ces impulsions parasites, on peut prévoir un filtre de lissage du signal. Mais le filtrage retarde l'apparition des impulsions normales. Or, les impulsions de freinage doivent être appliquées sans retard, tant que la tension Ug est faible, comme on l'a vu ci-dessus. Cette solution nécessite en outre d'encombrants condensateurs de filtrage qui s'opposent à la miniaturisation et à l'intégration du circuit électronique.
  • Une autre solution envisageable consiste à élever le seuil du comparateur. Cependant le seuil du comparateur doit remplir deux conditions contradictoires. D'une part, il doit être suffisamment élevé pour masquer les impulsions parasites. D'autre part, il doit être assez faible pour que les impulsions de freinage apparaissent quand la tension du générateur est faible, comme on l'a vu précédemment.
  • Aux figures 3 et 4 sont représentés de façon similaire aux figures 1 et 2 des résultats de mesure obtenues avec un comparateur à seuil élevé. De manière équivalente, le comparateur pourrait être un amplificateur de Schmidt à deux seuils de valeurs écartées. Le seuil Ut est représenté en pointillés sur le chronogramme de la tension Ug du générateur, voir figure 3. On voit ainsi un affaiblissement de la tension du générateur Ug lors du freinage à l'instant t4, et l'apparition de doubles impulsions 14 et 15 (voir figure 4), ce qui est à l'opposé du but recherché.
  • Un but de la présente invention est de stabiliser le fonctionnement d'une pièce d'horlogerie à mouvement mécanique régulé par un circuit électronique.
  • En particulier, un but de l'invention est de connaître l'origine de tels dysfonctionnements et d'y remédier.
  • Un autre but est de réaliser une pièce d'horlogerie miniature dont le circuit électronique est simple et fiable.
  • En cherchant à atteindre ces buts, la Demanderesse a identifié un phénomène surprenant au cours d'expérimentations délicates sur ces pièces d'horlogerie.
  • En effet, on a constaté que les seuils des circuits de détection utilisés auparavant dépendent en fait de la valeur de la tension d'alimentation. De façon surprenante, lors du freinage du rotor, l'affaiblissement de la tension du générateur suffit à faire dériver le seuil du comparateur qui génère alors une nouvelle impulsion. Ainsi pour un comparateur courant tel qu'un amplificateur de Schmidt ayant un faible seuil Uth positif et un faible seuil Utb négatif, le comparateur délivre des doubles impulsions au lieu de ne délivrer qu'une seule. En effet, la chute de la tension Ug fournie par le générateur peut atteindre une valeur supérieure au seuil positif Uth du comparateur, ainsi déclenchant l'apparition d'une impulsion parasite. Ce phénomène se produit uniquement lors de la commande de freinage, donc juste après l'apparition de la première impulsion.
  • C'est l'identification de ce problème méconnu qui a permis la Demanderesse de le résoudre par une pièce d'horlogerie comprenant un générateur d'énergie électrique comportant un rotor et des moyens pour fournir ladite énergie électrique en réponse à une rotation dudit rotor, une source d'énergie mécanique couplée mécaniquement audit rotor pour l'entraîner en rotation, des moyens de mesure couplés audit générateur pour générer des impulsions de mesure de la pulsation d'une tension alternative fournie par le générateur qui correspond à la pulsation du rotor, des moyens de freinage répondant à une commande de freinage pour appliquer audit rotor un couple de freinage, et un circuit électronique comportant des moyens de référence pour produire un signal ayant une fréquence de référence, et des moyens d'asservissement agencés à commander lesdits moyens de freinage lorsque lesdites impulsions de mesure sont en avance par rapport audit signal de référence de sorte que la fréquence de référence régule la pulsation dudit rotor et ladite source mécanique, cette pièce étant caractérisée en ce que ledit circuit électronique comporte en outre des moyens d'inhibition (Inh) synchrone des impulsions de mesure et agencés de sorte qu'un dédoublement desdites impulsions de mesure soit supprimé.
  • Ainsi, selon l'invention, pendant la commande de freinage, la détection des impulsions de mesure est inhibée, de façon à supprimer de tels dédoublements d'impulsions sans retarder sensiblement le freinage par rapport au changement de signe de la tension du générateur.
  • De façon avantageuse, l'invention prévoit que les moyens d'inhibition sont corrélés avec une commande de freinage fournie par la boucle d'asservissement.
  • Un mode de réalisation préféré se caractérise en ce que les moyens d'inhibition génèrent une commande de freinage, la temporisation de cette commande étant contrôlée par la boucle d'asservissement.
  • Un autre mode de réalisation prévoit que les moyens d'inhibition comportent une base de temps et répondent à l'apparition ou à la disparition d'une impulsion de mesure.
  • D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs; parmi les dessins annexés :
    • les figures 1 à 4, précédemment décrites, représentent des chronogrammes de la tension alternative et d'impulsions de mesure obtenues sur des pièces d'horlogerie à mouvement mécanique régulé par un circuit électronique de l'état de la technique;
    • la figure 5 représente un schéma de principe de circuit électronique de régulation du mouvement mécanique d'une pièce d'horlogerie selon l'invention;
    • la figure 6 représente un chronogramme de la tension alternative aux bornes d'un générateur de la pièce d'horlogerie de la figure 5;
    • les figures 7 à 11 représentent des chronogrammes d'impulsions obtenues en divers points du circuit de la figure 5, et
    • la figure 12 représente schématiquement un mode de réalisation de circuit électronique de temporisateur Tmr du circuit électronique de régulation de la figure 5.
  • La partie électromécanique de la pièce d'horlogerie selon l'invention est représentée schématiquement à la figure 5. Elle comporte une source 2 d'énergie mécanique comme un ressort spiral, couplée par l'intermédiaire de trains d'engrenages 4 symbolisées par des traits mixtes à des moyens d'affichage de l'heure, comme des aiguilles de cadran, la source 2 d'énergie mécanique étant couplée également à un rotor 3a d'un générateur d'énergie électrique 3. Le générateur 3 comprend encore une bobine 3b inductive, le rotor 3a comportant un aimant bipolaire représenté conventionnellement par une flèche. Cette partie ne sera pas décrite en détail car elle peut être réalisée de diverses manières, bien connues des spécialistes.
  • En fonctionnement, la source 2 d'énergie mécanique entraîne la rotation du rotor 3a et il apparaît une tension alternative Ug aux bornes B0, B1 de la bobine 3b. Dans la présente, la borne B0 est considérée comme la borne de référence ayant un potentiel de référénce V0. La tension Ug du générateur sera mesurée sur la borne B1, par rapport au potentiel de référence V0=0 Volt de la borne B0 (voir figure 5).
  • Cette tension alternative Ug est appliquée à un redresseur 5 pour alimenter en tension continue un circuit électronique 1 de régulation du mouvement. Un exemple de réalisation préférée de redresseur sera indiqué plus tard.
  • Comme nous allons le voir, le circuit électronique 1 peut réguler le mouvement mécanique de la pièce d'horlogerie en agissant sur des moyens de freinage du rotor 3a du générateur 3 prévus à cet effet.
  • Le mouvement d'horlogerie indiquera l'heure courante lorsque le rotor tourne à une vitesse donnée, que nous appellerons vitesse normale.
  • La vitesse libre du rotor, c'est à dire en l'absence de freinage, sera légèrement plus rapide que cette vitesse normale. Lorsque le mouvement aura pris du retard, on pourra ainsi laisser le rotor tourner à sa vitesse libre et rattraper le retard. Au contraire, lorsque le mouvement aura de l'avance, une commande de freinage fournie par le circuit électronique 1 limitera la vitesse du rotor en dessous de la vitesse normale afin que le mouvement perde cette avance. D'autres détails sur le choix de ces vitesses et du mode de freinage sont donnés dans le document EP-A-0 679 968, susmentionné, dont le contenu est incorporé par référence et auquel on se reportera autant de fois que nécessaire.
  • Ainsi, la pièce d'horlogerie comporte encore des moyens de mesure de la vitesse du mouvement. Ils sont constitués, de préférence, par des moyens de mesure de la pulsation du rotor. L'invention cherche à obtenir des impulsions de mesure qui correspondant bien à chaque pulsation du rotor, par exemple une impulsion par tour. Ces impulsions de mesure sont en effet traitées par le circuit électronique 1 afin de mesurer la dérive du mouvement et de fournir éventuellement une commande de freinage. Ces moyens de mesure et le traitement des impulsions seront détaillés avec le circuit électronique.
  • Le freinage est obtenu en court-circuitant la bobine 3b du générateur 3. Le courant électrique circulant alors dans cette dérivation provoque en effet l'apparition d'un champ magnétique s'opposant à la cause du courant donc s'opposant au mouvement du rotor. On peut envisager de dériver le courant dans une résistance de faible valeur. Cependant le mode de réalisation préférée de l'invention prévoit un interrupteur électronique K connecté directement entre les deux bornes B0, B1 de la bobine 3b du générateur. On obtient ainsi un freinage très puissant.
  • L'interrupteur électronique K est avantageusement constitué d'un transistor bipolaire ou à effet de champ, comme cela est expliqué dans le document EP-A-0 679 968 susmentionné. D'autres équivalents étant bien connus des spécialistes. Le fonctionnement de cet interrupteur électronique K ne sera pas détaillé ici.
  • Bien entendu, un tel court-circuit provoque la chute de la tension Ug du générateur, la tension devenant sensiblement nulle pendant la commande de freinage.
  • La figure 3, déjà décrite ci-dessus, montre par exemple l'allure de la tension alternative Ug lors d'un cycle de freinage, à comparer à la figure 1 représentant la tension Ug en l'absence de freinage. On voit que sur une demi-période t0-t6, il y a un intervalle de temps t4-t5, pendant lequel le freinage étant commandé, le générateur court-circuité fournit toute son énergie à l'interrupteur K.
  • Pour limiter la baisse consécutive de la tension d'alimentation V+, V- fournie par le redresseur 5, le document EP-A-0 679 968 indique que la commande de freinage doit être appliquée aux instants où la tension Ug est proche de 0 et pendant un bref intervalle de temps, inférieur de préférence à 1/8 de la pulsation de la tension alternative Ug.
  • Dans un exemple de réalisation, le rotor 3a a ainsi une vitesse normale de quatre tours par seconde et la durée des impulsions de freinage appliquées à l'interrupteur K est limitée à environ 5 ms, soit 1/50 de la pulsation de 250 ms de la tension Ug.
  • Le circuit électronique 1 de régulation du mouvement de la pièce d'horlogerie, tel qu'illustré à la figure 5, est constitué principalement d'un oscillateur Osc fournissant un signal ayant une fréquence de base FO, de moyens de mesure, référencés Trig et Inh, de la pulsation du rotor 3a et d'un circuit d'asservissement en fréquence, contrôlant une commande de freinage du rotor.
  • Le circuit d'asservissement en fréquence commande le freinage lorsque des impulsions de mesure IN fournies par les moyens de mesure Trig, Inh, et ayant une fréquence correspondant à la pulsation du rotor, sont en avance par rapport à des impulsions, référencées FR, fournies par l'oscillateur Osc, et ayant une fréquence de référence issue de la fréquence de base FO de l'oscillateur Osc, par exemple en divisant le signal FO afin d'obtenir un signal ayant la fréquence de référence.
  • A cet effet, le circuit d'asservissement comporte, de préférence, un correcteur de fréquence Div qui met en forme le signal ayant une fréquence de base FO et délivre des impulsions à une fréquence de référence FR. Le correcteur Div peut être simplement un circuit diviseur de fréquence, bien connu des spécialistes et ne sera donc pas détaillé ici.
  • On mentionnera cependant que des impulsions de fréquence intermédiaires F1 peuvent être extraites de tels circuits.
  • Dans le mode de réalisation présenté à la figure 5, l'oscillateur Osc est un quartz ayant une fréquence propre FO de 32'768 Hz. Le diviseur Div divise le signal ayant la fréquence FO afin d'obtenir une série d'impulsions FR ayant une fréquence de référence de 4 Hz correspondant à la pulsation normale du rotor. Enfin, des impulsions F1 d'une fréquence intermédiaire valant 4'096 Hz peuvent également être extraites du diviseur. Bien entendu, ces valeurs ne sont données qu'à titre d'exemple.
  • Ces impulsions F1, qui ont ici donc une période de 0,244 ms, sont destinées à servir de base de temps ou de temporisation à la commande de freinage précitée et à cadencer toute la logique.
  • Le circuit d'asservissement comporte encore un comparateur, référencé Cmp, délivrant un signal AV indiquant l'avance (ou le retard) du mouvement par rapport à la fréquence de référence FR. Ce comparateur Cmp peut être par exemple un compteur-décompteur, ou compteur réversible, totalisant la différence du nombre d'impulsions de mesure IN, reçues sur son entrée +", et du nombre d'impulsions de référence FR reçues sur son entrée "-'', tel que décrit dans le document EP-A-0679 968 susmentionné. L'état ou le niveau du signal AV disponible en sortie du comparateur Cmp indique alors si les pulsations du rotor sont en avance ou pas sur la fréquence de référence FR.
  • Le circuit d'asservissement comporte enfin un temporisateur Tmr, ou registre, délivrant des impulsions de durée déterminée. Une première des deux entrées du temporisateur Tmr est connectée à la sortie du circuit Inh, et l'autre entrée reçoit du diviseur Div les impulsions Fi utilisées pour déterminer la durée des impulsions de sortie. Le temporisateur comporte encore une borne de validation recevant le signal AV du comparateur Cmp. Le temporisateur Tmr délivre à sa sortie des impulsions de freinage, référencées IF, de durée fixe après l'apparition d'impulsion de mesure IN, si toutefois le signal AV indique que les pulsations du rotor sont en avance sur la fréquence de référence FR.
  • Dans l'exemple de réalisation suivi, le freinage aura bien une durée inférieure à 5 ms, en programmant un compteur interne de temporisateur Tmr dénombrant vingt impulsions F1 ayant une période de 0,244 ms pour générer une impulsion de freinage IF ayant donc une durée de 4,88 ms.
  • Des modes de réalisation préférés de temporisateur Tmr seront détaillés à la suite de la description des moyens de mesure de la pulsation du rotor.
  • La figure 6 représente un exemple de chronogramme de la tension alternative Ug délivrée par le générateur 3 lorsque des impulsions de freinage sont appliquées. Sur la figure 6, on voit en traits pointillés, deux niveaux de tension de seuil Uth et Utb de valeur réduite par rapport à l'amplitude de la tension Ug. Le seuil Uth est positif, légèrement supérieurà la valeur de référence 0 de la tension alternative Ug. Le seuil Utb est négatif, de préférence, symétrique au seuil Uth par rapport à la tension 0.
  • De préférence, l'invention prévoit en effet que les moyens de mesure de la pulsation comportent un amplificateur à hystérésis ou "trigger" de Schmidt, référencé Trig sur la figure 5. La figure 7 montre un chronogramme d'impulsions obtenues à la sortie de l'amplificateur Trig. On voit que la sortie IM de l'amplificateur passe à un premier niveau (état 0) à partir de l'instant b2 auquel la tension d'entrée Ug devient inférieure au seuil inférieur Utb; la sortie IM reste à ce premier niveau tant que la tension Ug n'est pas supérieure au seuil supérieur Uth. A l'instant h3, la tension Ug dépassant ce seuil Uth, et la sortie IM passe à un second niveau (état "1"), en générant ainsi une impulsion H3 qui dure réciproquement jusqu'à l'instant b4 quand la tension Ug descend sous le seuil inférieur Utb. La réalisation d'un tel amplificateur (également appelé bascule de Schmidt ou "Schmidt-trigger") étant bien connu des spécialistes et ne sera donc pas détaillée ici.
  • Un avantage d'un tel amplificateur à hystérésis est d'être peu sensible aux bruits électriques, contrairement aux comparateurs à seuil unique de l'état de la technique (voir figure 1). En particulier, le "trigger" Trig à double seuil Uth, Utb n'enregistre pas les parasites de tension inférieure à la différence des seuils Uth - Utb.
  • De plus, le "trigger" de Schmidt avec seuil positif Uth et seuil négatif Utb ne devrait pas être sensible au retour de la tension Ug à la valeur 0 pendant les périodes de freinage.
  • Toutefois pour disposer de deux tensions de seuil opposées Uth et Utb, le circuit électronique 1 dispose de préférence d'une alimentation symétrique continue V-, V0, V+. Classiquement, une bonne alimentation symétrique comporte un générateur à point milieu et un redresseur simple avec un condensateur entre deux sorties V+ et V-, la sortie de référence V0 étant prise au point milieu. Cette solution a pour inconvénient de diminuer de moitié l'amplitude de la tension alternative Ug mesurable, amplitude déjà faible aux bornes d'une bobine 3b miniature.
  • Le mode de réalisation préféré de l'invention comporte un redresseur 5 symétrique tel qu'illustré à la figure 5. Ce redresseur comprend notamment une sortie de référence Vo reliée à la borne de référence B0 du générateur 3, et deux condensateurs disposés respectivement entre une sortie de tension V+ ou V-, et la sortie V0. Le fonctionnement du circuit redresseur 5 destiné à réguler l'alimentation continue du circuit électronique 1 ne sera pas décrit en détail car il peut être réalisé de diverses manières bien connues des spécialistes.
  • On notera cependant que chaque condensateur est rechargé à chaque alternance sensiblement au niveau de la valeur crête de la tension alternative Ug.
  • A la figure 7, on voit que le signal de sortie IM du "trigger" Trig ne reste pas au niveau bas (état "0") pendant que la tension Ug et inférieure au seuil inférieur Utb du "trigger" Trig donc à partir de l'instant b4, mais que ce signal IM présente des impulsions dédoublées H3 et H5.
  • La Demanderesse a découvert, au cours d'expérimentations élaborées, que ce phénomène surprenant se produit lors de freinage pendant la demi-alternance négative comme illustré aux figures 6 à 11. Un cycle de freinage est par exemple représenté à la figure 10 par l'état "1" du signal AV. Le phénomène semble dû à la dérive des seuils Uth et Utb du "trigger" de Schmidt Trig. On remarque en effet qu'il n'y a pas de dédoublement d'impulsion au début du cycle de freinage. La figure 7 montre par exemple l'absence de dédoublement au début de l'impulsion H3, au moment de la première impulsion de freinage F3, représentée schématiquement à la figure 11. Le dédoublement de l'impulsion H3-H5 apparaît seulement à la seconde impulsion de freinage F4. En fait, la valeur crête de la tension alternative Ug est diminuée après la première impulsion F3 de freinage. Aussi, la valeur de la tension redressée V+ s'affaiblit. Cette dérive de la tension d'alimentation semble provoquer une dérive des seuils Uth et Utb du "trigger" Trig. Ainsi on a constaté que, à l'impulsion de freinage F4 suivante, la chute de la tension Ug peut atteindre une valeur supérieure au seuil Uth en déclenchant donc l'apparition d'une impulsion parasite H5 représentée à la figure 7. Le phénomène peut être provoqué aussi par l'existence d'une certaine tension de déchet aux bornes de l'interrupteur K (voir figure 5). Cette tension de déchet pourrait empêcher la tension Ug de revenir à une valeur strictement nulle.
  • Pour éviter ce problème, l'invention prévoit des moyens d'inhibition synchrone des impulsions de mesure.
  • A cet effet, le circuit électronique 1 selon l'invention comporte en outre un circuit d'inhibition synchrone Inh recevant les impulsions de mesure IM délivrés par le comparateur à seuil Trig, l'ensemble constituant ainsi les moyens de mesure de la pulsation du rotor 3a.
  • L'expression générale d"'inhibition synchrone" sera entendue comme une inhibition déclenchée par des signaux, de préférence par des impulsions internes au système formé par la pièce d'horlogerie, son générateur, le circuit électronique et son oscillateur. En particulier, l'inhibition d'impulsions de mesure pourra être synchronisée sur les impulsions elles-mêmes, une première impulsion déclenchant l'inhibition de l'apparition des impulsions suivantes. Comme divers équivalents sont à la portée du spécialiste, la présente demande vise tout "inhibition synchrone" sans préciser la source de synchronisation.
  • Selon un premier mode de réalisation, le circuit d'inhibition Inh comporte une base de temps (interne ou externe) et, normalement, il transmet les impulsions de mesure IM venant de l'amplificateur Trig directement vers le temporisateur Tmr. Toutefois, quand le circuit d'inhibition Inh est activé, le circuit ne transmet plus les impulsions IM. pendant une durée d'inhibition. L'inhibition débute lors de l'apparition et/ou de la disparition d'une impulsion, c'est-à-dire que le circuit d'inhibition réagit sur les flancs montant ainsi que descendant des impulsions IM, et sa durée d'activation est temporisée par sa base de temps. Par exemple, en se reportant à la figure 6 et aux figures 7, et 8 qui représentent respectivement les différentes impulsions transmises par l'amplificateur Trig (figure 7) et par le circuit d'inhibition Inh (figure 8), le circuit d'inhibition transmet normalement les impulsions de mesure H1, H3 et H7, respectivement sous forme d'impulsions M1, M3 et M5, car leurs transitions aux instants b2, h3, b4, h7 sont séparées par des intervalles de temps supérieurs au temps d'inhibition ti. Mais ce circuit d'inhibition ne transmet pas l'impulsion parasite H5 qui apparaît pendant le temps d'inhibition ti débutant au front descendant (instant b4) de l'impulsion H3, voir la figure 8.
  • Selon une variante non représentée du premier mode de réalisation, le circuit d'inhibition génère une impulsion normale IN de durée déterminée à chaque front d'impulsion de mesure IM sauf si ce front apparaît pendant une impulsion normale IN. Un tel circuit d'inhibition peut être réalisé de façon analogue au temporisateur Tmr précité. Le circuit Inh comporte par exemple un monostable multivibrateur sensible aux transitions des impulsions de mesure IM appliquées à son entrée. Au front montant d'une impulsion IM, le monostable délivre ainsi en sortie une impulsion normale IN de durée déterminée. De même, au front descendant d'une impulsion IM, le monostable délivre une autre impulsion normale IN de durée déterminée. On notera qu'un tel monostable délivre deux impulsions normales IN à chaque pulsation du rotor, donc que la fréquence des impulsions normales IN devra être comparée à une fréquence de référence FR double. On comprend que d'autres circuits d'inhibition équivalents bien connus des spécialistes peuvent également être utilisés.
  • Selon un autre mode de réalisation, illustré à la figure 5, le circuit d'inhibition reçoit sur une entrée des impulsions IF, représentée à la figure 11, chacune étant une commande de freinage pour freiner le rotor du générateur, issue du temporisateur Tmr et l'inhibition correspond à la durée de freinage tf, voir figure 11. En effet, comme on l'a observé, les impulsions parasites de dédoublement apparaissent seulement pendant le freinage. On réalise ainsi une inhibition synchrone avec l'avantage de la simplicité.
  • Le mode de réalisation préféré de l'invention comporte toutefois une commande d'inhibition II de durée supérieure à la commande de freinage IF, et couvrant tous les instants de freinage. L'impulsion d'inhibition Il couvre ainsi les instants suivants la fin de l'impulsion de freinage IF et l'apparition de l'impulsion Il précède éventuellement l'apparition de cette impulsion IF Ce "débordement" garanti que des retards de propagation de l'inhibition ou du freinage ou de la tension Ug ne déclenchent encore des impulsions parasites. Dans le mode de réalisation préférée de l'invention, Le temporisateur Tmr comporte deux sorties qui délivrent une impulsion d'inhibition II et une impulsion de freinage IF corrélées.
  • Le concept de "corrélation" désigne l'apparition simultanée, ou avec un délai de temps sensiblement constant de deux phénomènes physiques comme des signaux ou impulsions. On notera cependant que ces deux phénomènes peuvent avoir des durées différentes. Par exemple des impulsions corrélées temporairement peuvent avoir des largeurs différentes, ce qui est bien connu de l'homme du métier.
  • Pour illustrer la corrélation des impulsions issues du temporisateur Tmr du mode de réalisation préféré, reprenons l'exemple dans lequel, le temporisateur Tmr reçoit les impulsions F1 de période 0,244 ms sur une première entrée connectée à la sortie du diviseur Div. Quand une impulsion normale IN apparaît sur l'autre entrée, qui est connectée à la sortie des moyens d'inhibition, et si l'état du signal d'avance AV le commande au moyen d'une impulsion sur l'entrée de validation du temporisateur (voir la figure 5), le temporisateur Tmr délivre immédiatement une impulsion d'inhibition II. Une impulsion de freinage IF apparaît également à la sortie du temporisateur Tmr avec un retard d'une période F1 de 0,244 ms sur le début de l'impulsion d'inhibition II et un compteur interne limite sa durée à 21 impulsions F1 soit 5,124 ms. En effet, le compteur interne doit assurer que la durée de freinage est autour de 5 ms. Un autre compteur interne limite la durée de l'impulsion II à 25 impulsions F1, soit 6,1 ms. L'impulsion d'inhibition II finit donc 0,732 ms après la fin de l'impulsion de freinage IF.
  • Un mode de réalisation de circuit électronique de temporisateur Tmr fournissant de telles impulsions d'inhibition II et impulsions de freinage IF va maintenant être décrit en détail en se référant à la figure 12. Le circuit représenté est un circuit logique recevant les signaux d'impulsions de fréquence intermédiaire F1, le signal AV d'avance (ou de retard) et les impulsions de mesure IM précités et délivrant des signaux d'impulsions de freinage IF, d'impulsions d'inhibition II et d'impulsions normales IN précités.
  • Le circuit logique de la figure 12 comporte un registre à décalage Reg, recevant les impulsions F1 en entrée d'horloge, le registre ayant quatre sorties R0, R1, R2 et R3, sur lesquelles apparaissent successivement une impulsion.
  • Selon l'exemple de réalisation précédent, les impulsions F1 ont une période de 0,244 ms. La sortie R3 génère ainsi des impulsions ayant une période de 0,976 ms, similaires mais retardées de 0,244 ms par rapport aux impulsions de la sortie R2. De plus, le registre Reg comporte une borne d'activation S qui est reliée à la sortie d'une porte "ET", référencée And, effectuant l'opération logique ET entre le signal d'avance AV et le signal d'impulsions de mesure IM. Lorsque la borne S passe à l'état "1", le registre Reg est activé et la sortie R1 passe à l'état "1". A l'impulsion F1 suivante, la sortie R2 passe à l'état "1", la sortie R1 étant remise à l'état "0".
  • La sortie R3 est connectée à un compteur Cptr qui va permettre de limiter la durée des impulsions IF, II et IN. Le compteur peut par exemple s'incrémenter jusqu'à la valeur cinq, une sortie de retenue Q passant à l'état "1" après un décompte de cinq impulsions R3. Le comptage est initialisé et la sortie Q est remise à l'état "0" si la borne d'initialisation R est à l'état "1". La sortie Q du compteur Cptr est connectée à l'entrée d'horloge d'une bascule Fli, de type bascule D. Cette bascule comporte encore une entrée de donnée recevant l'état "0". Une borne S de mise à un, permet de forcer l'état des sorties Q et NQ respectivement aux états "1" et "0". La borne S de mise à un est également connectée à la sortie de la porte logique And.
  • Considérons que les pulsations du rotor sont en avance sur la fréquence de référence FR. Le signal d'avance AV est dans l'état "1". A l'instant h, lorsque la tension Ug dépasse, en montant, le seuil Uth, une impulsion de mesure IM passe à l'état "1". Les bornes S du registre Reg et de la bascule Fli sont alors dans l'état "1". La bascule Fli est activée et sa sortie Q passe à l'état "1". Le signal de sortie Q de la bascule Fli est appliqué à une entrée d'une porte "Ou", référencée Ou, dont la sortie délivre les impulsions d'inhibition II. Dès l'instant h, le signal d'impulsions d'inhibition II passe donc à l'état "1". La porte Ou effectue en fait l'opération logique OU entre la sortie Q de la bascule Fli et une sortie Q d'une autre bascule Flo. Cette deuxième bascule Flo, de type bascule D, reçoit sur son entrée de donnée le signal de sortie Q de la bascule Fli. Cependant, le signal de sortie R2 du registre à décalage Reg est appliqué à l'entrée d'horloge de la bascule Flo. Le transfert de la donnée Q sur la sortie de la bascule Fli sera ainsi retardé jusqu'à la transition suivante du signal R2. Les deux sorties Q des bascules Fli et Flo sont également appliquées aux deux entrées d'une porte Et effectuant l'opération logique ET. La sortie de la porte Et fournit enfin le signal d'impulsions de freinage IF.
  • En reprenant l'exemple de réalisation précédent, la transition du signal R2 se produit 0,244 ms après l'instant h. De sorte que l'impulsion de freinage IF apparaît 0,244 ms après l'apparition de l'impulsion d'inhibition Il.
  • Par ailleurs, la sortie NQ de la bascule Fli est connectée à la borne d'initialisation R du compteur Cptr. A l'instant h, la sortie NQ passant à l'état "0", le compteur est activé et se met à compter les impulsions R3 issues du registre Reg. Selon l'exemple de comptage, après cinq périodes d'impulsions R3, la sortie Q du compteur Cptr passera à l'état "1". Cette transition sur l'entrée d'horloge conduit la bascule Fli à reproduire en sortie Q l'état °0° de la donnée. La sortie NQ passe alors à l'état "1" en initialisant le compteur Cptr et sa sortie Q. Les sorties Q du compteur Cptr et de la bascule Fli restent alors à l'état "0", cette situation perdurant tant qu'une transition de l'état "0" à "1" n'apparaît pas sur la borne S de mise à un de la bascule Fli.
  • Selon l'exemple de réalisation précédent, le comptage du compteur Cptr est synchronisé sur le signal R3 O,488 ms après l'instant h. Le comptage dure 4,88 ms comme indiqué précédemment. Donc 5,368 ms après l'instant h, la sortie Q du compteur Cptr passe à l'état "1 Aussitôt les sorties Q et NQ de la bascule Fli repassent aux états "0" et "1" respectivement. Le compteur est réinitialisé et le reste jusqu'à une nouvelle impulsion de mesure IM. Le signal d'impulsion de freinage IF repasse ainsi à l'état "0" à l'instant h+5,368 ms.
  • Cependant, la sortie Q de la bascule Flo est toujours à l'état "1" jusqu'à la transition suivante de la sortie R2 du registre Reg.
  • Selon l'exemple de réalisation, cette transition se produit 0,732 ms après la réinitialisation du compteur Cptr, soit à l'instant h + 6,1 ms. L'impulsion d'inhibition Il disparaît ainsi 0,732 ms après la disparition de l'impulsion de freinage IF.
  • Les signaux du circuit de temporisateur Tmr restent dans cet état tant qu'une nouvelle impulsion de mesure IM n'apparaît pas.
  • Finalement, on voit que le circuit de temporisateur Tmr délivre des impulsions d'inhibition Il et de freinage IF corrélées, la durée d'une impulsion d'inhibition II couvrant et débordant la durée de l'impulsion de freinage IF pour éviter toute erreur lors des commutations.
  • Le circuit de la figure 12 illustre également une réalisation de circuit d'inhibition Inh. Selon cet exemple, le circuit d'inhibition Inh est une bascule de type D sensible à l'état de l'entrée de validation E. Le signal d'impulsions d'inhibition Il est appliqué à cette entrée E, l'entrée de donnée recevant les impulsions de mesure IM et la sortie de donnée délivrant les impulsions normales IN.
  • En fonctionnement, la sortie des impulsions normales IN d'un tel circuit Inh recopie l'état du signal d'impulsion de mesure IM uniquement si l'entrée de validation E est à l'état "0". Pendant l'inhibition, c'est à dire lorsque le signal d'inhibition II est à l'état "1" (entre l'instant h et l'instant h + 6,1 ms, selon l'exemple de réalisation), l'état de la sortie est inchangé quels que soient les transitions du signal d'impulsions de mesure IM.
  • On voit finalement que les moyens d'inhibition permettent d'éliminer les impulsions parasites qui occasionnaient un retard non corrigé de la pièce d'horlogerie.
  • On voit en outre que les moyens d'inhibition combinés à des moyens de mesure comportant un amplificateur à hystérésis confèrent à la pièce d'horlogerie une bonne immunité aux parasites électriques en général.
  • Les condensateurs du redresseur 5 peuvent avantageusement avoir des capacités relativement faibles puisqu'il n'est plus nécessaire de fournir des tensions de seuil rigoureusement stables aux moyens de mesure.
  • L'homme du métier verra aisément que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la pièce d'horlogerie qui vient d'être décrite sans que celle-ci sorte pour autant du cadre de la présente invention.
  • On mentionnera en particulier que les durées des impulsions de freinage IF peuvent être modulées selon l'importance de l'avance des impulsions de mesure IM sur les impulsions de référence FR. Cette variante s'applique particulièrement bien à un circuit d'asservissement comportant une boucle à verrouillage de phase, le circuit fournissant alors un signal AV dont le niveau peut varier proportionnellement au déphasage des impulsions IN par rapport aux impulsions de freinage IF, et le niveau du signal AV modulant alors la durée des impulsions de freinage IF fournit par le temporisateur Tmr.

Claims (6)

  1. Pièce d'horlogerie comprenant :
    - un générateur d'énergie électrique (3) comportant un rotor (3a) et des moyens (3b) pour fournir ladite énergie électrique en réponse à une rotation dudit rotor (3a),
    - une source d'énergie mécanique (2) couplée mécaniquement audit rotor (3a) pour l'entraîner en rotation,
    - des moyens de mesure (Trig) couplés audit générateur (3) pour générer des impulsions de mesure de la pulsation d'une tension alternative fournie par le générateur (3) qui correspond à la pulsation du rotor (3a),
    - des moyens de freinage (K) répondant à une commande de freinage pour appliquer audit rotor (3a) un couple de freinage durant des intervalles de temps limités, et
    - un circuit électronique (1) comportant des moyens de référence (Osc) pour produire un signal ayant une fréquence de référence (FR), et des moyens d'asservissement (Div, Cmp, Tmr) agencés à commander lesdits moyens de freinage (K) lorsque lesdites impulsions de mesure sont en avance par rapport audit signal de référence de sorte que la fréquence de référence régule la pulsation dudit rotor et ladite source mécanique,
    ladite pièce étant caractérisée en ce que ledit circuit électronique (1) comporte en outre des moyens d'inhibition (Inh) synchrone des impulsions de mesure (IM) et agencés de sorte qu'un dédoublement desdites impulsions de mesure soit supprimé durant lesdits intervalles de temps limités de freinage.
  2. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens d'inhibition (Inh) sont corrélés avec les moyens de freinage (K).
  3. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une commande de freinage (IF) fournie par la boucle d'asservissement est également utilisée pour commander lesdits moyens d'inhibition (Inh), la boucle contrôlant une temporisation de cette commande.
  4. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens d'inhibition (Inh) inhibent la transmission des impulsions de mesure (IM) pendant une durée temporisée, l'inhibition étant déclenchée lors de l'apparition ou de la disparition d'une impulsion de mesure.
  5. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de mesure (Trig) comportent un filtre à hystérésis tel qu'un amplificateur de Schmidt.
  6. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le générateur électrique est relié à un redresseur fournissant une alimentation symétrique.
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