EP0875807A1 - Electronic timepiece powered by a generator driven by a mechanical energy source - Google Patents
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- EP0875807A1 EP0875807A1 EP97110538A EP97110538A EP0875807A1 EP 0875807 A1 EP0875807 A1 EP 0875807A1 EP 97110538 A EP97110538 A EP 97110538A EP 97110538 A EP97110538 A EP 97110538A EP 0875807 A1 EP0875807 A1 EP 0875807A1
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- G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces
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- G04C11/00—Synchronisation of independently-driven clocks
Definitions
- timepieces are described, in particular in patent applications EP 0 239 820 and EP 0 679 968.
- the converter is used simply as a generator for supply the electrical energy necessary for the power supply of the servo circuit in response to energy mechanics provided by the source of the latter.
- the characteristics of the various components of these timepieces are chosen so that the actual rotation speed of the generator rotor a normally tend to be greater than a speed of setpoint which is the one for which the work of the part is correct, and the servo circuit is intended to control this actual speed of rotation to this set speed.
- this enslavement is achieved by braking periodically the rotor for a period of time whose duration depends on the advance or the delay of this rotor by relative to its set angular position.
- this servo-control is achieved by braking the rotor for a time lapse having a fixed duration whenever this rotor is ahead of its angular position of instructions.
- this limiting torque CL obviously depends mechanical characteristics of the various elements driven by the barrel spring, as well as electrical characteristics of the generator and the circuit powered by the latter.
- An example of such a limit torque CL has been represented in FIG. 1 by a straight line broken lines D. This straight line D intersects curve B in a point P for which the disarming angle of the spring barrel has an AL value.
- part E1 of this energy E is used, during the disarming of the spring barrel, to rotate the generator rotor at its set speed and after conversion to energy electric by this generator, to supply the circuit for controlling the speed of rotation of this rotor.
- This part E1 of the mechanical energy E is equal to the area bounded by the axes A and C, by the line D and by the vertical line of abscissa AL.
- E2 Another part of the mechanical energy E, designated by E2, is used to accelerate the generator rotor and, after its conversion into electrical energy, for brake this rotor when necessary.
- This mechanical energy E2 is equal to the area delimited by axis C, line D and curve B.
- This autonomy can obviously be increased by using a barrel spring providing torque higher and / or having a more total disarming angle tall. But the volume occupied by such a spring of barrel also increases, which can make its difficult, if not impossible, use in a timepiece of low volume such as a wristwatch.
- An object of the present invention is to provide a timepiece of the same kind as those which have been described above but whose autonomy is clearly higher than that of the latter, all other things being equal.
- the part timepieces according to the present invention which is designated by the general reference 1 includes an energy source mechanical constituted by a barrel spring.
- This barrel spring designated by reference 2 has not been represented only very schematically because it can be same kind as any of the barrel springs well known that are used in timepieces classic mechanics. We will admit that the variation of motor torque supplied by this barrel spring 2 in depending on its disarming angle is that which is shown in Figure 1.
- This barrel spring 2 is coupled to a manual or automatic winding which has not been shown because it can be similar to any of the well-known winding mechanisms which are also used in mechanical timepieces classics.
- Barrel spring 2 is mechanically coupled to rotor 3a of an electromechanical converter 3 by through a gear train 4 symbolized by a mixed line.
- This converter 3 also has a coil 3b, and it will not be described in detail since it may be achieved in various ways well known to specialists.
- the rotor 3a comprises a bipolar magnet which has was simply symbolized by an arrow representing his magnetization axis.
- the coil 3b is coupled magnetically to the permanent magnet of rotor 3a, by example via a stator which has not been shown, so as to produce between its terminals B1 and B2, in response to any rotation of the rotor 3a, a voltage alternative Ug whose period is equal to the period of rotation of the rotor 3a, that is to say at the time taken by this rotor 3a for a turn.
- Terminals B1 and B2 of the coil 3b obviously constitute the terminals of the converter 3.
- Timepiece 1 also has a circuit rectifier 5 whose inputs 5a and 5b are respectively connected to terminals B1 and B2 of converter 3 and whose outputs 5c and 5d provide a voltage Ua at least substantially continuous in response to alternating voltage Ug produced by the converter 3.
- This voltage Ua is intended to supply the various electronic circuits which will be described later, via drivers who have not been represented.
- the rectifier 5 will not be described in detail since it can be similar to any of the rectifiers well known to specialists. We will simply mention that, for a reason which will be made clear later, this rectifier 5 is arranged so that the voltage continuous Ua is greater than the peak value of the alternating voltage Ug.
- the terminals 5a and 5c of the rectifier 5 are connected to each other and to the terminal B1 of converter 3.
- the potential of these three terminals 5a, 5c and B1 was chosen arbitrarily as reference potential, or mass, and all voltages which will be mentioned in the remainder of this description will be voltages measured with respect to this potential of reference.
- the alternating voltage Ug is therefore symmetrical with respect to this reference potential when the rotor 3a rotates at constant speed and the coil 3b is not short-circuited.
- the timepiece 1 also includes means display of the current time which are constituted in this example by conventional needles, designated by the reference 6, but which can also consist of other well known items such as discs, drums or the like. It can also include one or several ancillary display devices such as a calendar, moon phase or other device. A such an ancillary device has not been shown.
- Needles 6 and, if applicable, the ancillary devices, are mechanically connected to the spring barrel 2 and to rotor 3a of converter 3 by through a gear train, part of which less may be common with part of the train 4.
- this gear train connected to needles 6 has not been referenced separately, and it is also symbolized by a mixed line.
- Timepiece 1 also includes a mechanism setting the hands 6 and, if necessary, correction of the accessory device (s), which has not been shown because it can be similar to any various mechanisms of this kind which are well known to specialists.
- the elements of the servo circuit 7 which determine the speed of rotation of the rotor 3a and which will be described later, as well as the gear train 4, are arranged so that the needles 6 rotate their normal speeds when the rotor 3a turns at the set speed Vc.
- this set speed Vc has been set at 4 revolutions per second.
- the characteristics of the barrel spring 2 and the various elements which it as well as the characteristics of the converter 3, are chosen so that the average speed of rotation of the rotor 3a is greater than the speed of setpoint Vc as long as the engine torque supplied by the cylinder spring 2 is higher than the limit torque CL defined above ( Figure 1), provided that the coil 3b is not short-circuited.
- these characteristics are chosen so that this average speed of rotation be less than this setpoint speed Vc if the coil 3b is short-circuited, under circumstances which will be described more away, even when the barrel spring 2 is fully wound up and the engine torque it provides therefore has its maximum value.
- the servo circuit 7 mentioned above includes a comparator 8 whose direct input is connected at terminal B2 of converter 3 and whose reverse input is related to the reference potential, so that the signal produced by its output, which will be called SM signal in the rest of this description, is alternately to state “0" and state "1" depending on whether the voltage Ug supplied by converter 3 is negative or positive.
- the period of the SM signal is obviously equal to that of Ug tension so that, in particular, this period of signal SM is 250 milliseconds when the rotor 3a of the converter 3 rotates at its set speed Vc which is of 4 turns per second in this example like this was mentioned above.
- the SM signal goes from its "0" state to its state "1" each time the rotor 3a of the converter 3 goes through a determined angular position, which is that at which the Ug voltage goes through its zero value in croissant.
- the SM signal is therefore both a measurement signal of the speed of rotation of the rotor 3a and a signal detection of the passage of this rotor 3a by the position determined angle defined above.
- the servo circuit 7 also includes a source of a reference signal SR, constituted, in this example, by an oscillator 9, which can be a crystal oscillator, and a frequency divider circuit 10 having an output Q1 which provides the SR signal in response to the signal produced by the oscillator 9.
- a source of a reference signal SR constituted, in this example, by an oscillator 9, which can be a crystal oscillator, and a frequency divider circuit 10 having an output Q1 which provides the SR signal in response to the signal produced by the oscillator 9.
- This oscillator 9 and this frequency divider 10 do not will not be described in detail as they can be made in various ways well known to those skilled in the art. We will simply mention that this oscillator 9 and this frequency divider 10 are arranged in such a way that the SR signal period is equal to that of SM signal when the rotor 3a of the converter 3 rotates at its speed Vc setpoint, i.e. 250 milliseconds in the this example.
- oscillator 9 a similar oscillator to the one used in the vast majority of rooms of electronic timepieces and which provides a signal having a frequency of 32,768 Hz, and by realizing the divider of frequency 10 in the well-known form of a series of 13 flip flops often called flips-flops.
- the frequency divider 10 has a second outlet, designated by Q2, providing a signal SC having a much shorter period, for example of the order of a hundred times shorter, than that of SR signal, the usefulness of which will be made clear more far.
- this signal SC can be provided by the output of the sixth flip-flop of the frequency divider 10 and thus have an equal period at about 1.95 milliseconds.
- the servo circuit 7 also includes a reversible counter, or up-down counter, which is designated by the reference 11.
- the counting input C of this counter 11 is connected to the output Q of the divider of frequency 10 and therefore receives the signal SR, and its input of countdown D is connected to the output of comparator 8 and therefore receives the signal SM.
- This reversible counter 11 will not be described in detail because it can be achieved in various ways well known. We will simply state that it is sensitive to rising flanks of the pulses it receives, i.e. when changing from state "0" to state "1" of the SR signals and SM. In other words, the content of this counter 11, that is to say the binary number formed by the states “0” or “1" direct outputs of the various flip-flops which form it, is increased by one unit on each flank amount of SR signal pulses and decreased by one at each rising edge of the pulses of the signal SM.
- This counter 11 further comprises well-known means which allow to remove any ambiguity due to any superimposition in time of the impulses it receives on its inputs C and D.
- the counter 11 has n flip-flops.
- the direct exits from the last and the penultimate these flip-flops are respectively designated by Q1 and Q2.
- the counter 11 since the counter 11 consists of n flip-flops, its content can take any value greater than or equal to zero and less than or equal to 2 n -1.
- the operation of the counter 11 is cyclic, that is to say in particular that, when its content is equal to zero, this content takes the value 2 n -1 in response to a pulse applied to its down counting input D and that, when this content is equal to 2 n -1, it takes the value zero in response to a pulse applied to its counting input C.
- the output Q2 of this counter 11 is also in the state "0", while this output Q2 is at l 'state "1" when this content is greater than or equal to 2 (n-2) and less than 2 (n-1) .
- the output Q1 of the reversible counter 11 is connected to a first entry of an AND gate 12 of which the second input is connected to the output of comparator 8.
- This door 12 is connected to the input S of a bistable rocker 13 of type R-S whose input R is connected to the output Q of a counter 15.
- the flip-flop 13 is sensitive to the rising edges of the pulses it receives on its inputs S and R.
- the direct output Q and the inverse output Q of this flip-flop 13 respectively take the state “1” and the state “0” in response to each rising edge of the signal applied to its input S, and respectively take the state "0” and the state "1” in response to each rising edge of the signal applied to its input R.
- Counter 15 is a simple counter, no reversible, and in this example it consists of five flip-flops connected in series in a conventional manner so its output Q, which is the output, direct from its fifth rocker, goes from state "0" to state "1" when its content goes from the value fifteen to the value sixteen.
- the counting input C of the counter 15 is connected to the output Q2 of the frequency divider 10 and therefore receives the signal SC, and its reset input R is connected to the inverse output Q of the flip-flop 13.
- the counter 15 is sensitive to the rising edges of the signal applied to its counting input C. In addition, its content is kept at zero as long as its input R is at state "1".
- the servo circuit 7 also includes a electric brake element of rotor 3a of converter 3, which is constituted in the present example by an n-type MOS transistor, designated by the reference 16, whose source and drain are respectively connected at terminals B1 and B2 of converter 3, and whose grid is connected to the direct output Q of the flip-flop 13.
- a electric brake element of rotor 3a of converter 3 which is constituted in the present example by an n-type MOS transistor, designated by the reference 16, whose source and drain are respectively connected at terminals B1 and B2 of converter 3, and whose grid is connected to the direct output Q of the flip-flop 13.
- the transistor 16 is blocked or conductive depending on whether its grid is the state "0" or "1" since it is of type n and its source is at the reference potential.
- the servo circuit 7 also includes a timer circuit 21 having a control input C connected to the output of comparator 8 and therefore receiving the SM signal, as well as a Q output.
- This timer circuit 21 will not be described in detail because the skilled person will have no trouble in realize knowing that it is intended to provide at its output Q a pulse IC of fixed duration D, during which this output Q is in state "1", this pulse IC starting after a delay time T, also determined, has elapsed since the SM signal passed from state "0" to state "1". This duration D and this delay T will be specified later.
- the output Q of timer 21 is connected to a first entry of a reverse AND gate having a second input which is connected to the output Q of a flip-flop R-S type 24.
- the input S of the flip-flop 24 is connected to the output an AND 25 gate, a first input of which is connected to the output Q2 of the reversible counter 11 and including a second input is connected to output Q1 of this counter 11 by through an inverter 26.
- the input R of the flip-flop 24 is connected directly to the output Q1 of counter 11.
- the servo circuit 7 also includes a control element constituted in this example by a p-type MOS transistor, designated by the reference 27, whose source is linked to the positive potential, designated by the sign +, of the continuous supply voltage Ua, and whose drain is connected to terminal B2 of coil 3b of the converter 3. The gate of this transistor 27 is connected to the output of door 23.
- a control element constituted in this example by a p-type MOS transistor, designated by the reference 27, whose source is linked to the positive potential, designated by the sign +, of the continuous supply voltage Ua, and whose drain is connected to terminal B2 of coil 3b of the converter 3.
- the gate of this transistor 27 is connected to the output of door 23.
- transistor 27 is blocked to the driver depending on whether its gate is state “1" or, respectively, state “0" since it is of type p and that its source is at positive potential.
- the servo circuit 7 also includes a storage device 28 for storing and storing restore electrical energy in circumstances which will be described later.
- the device 28 which has a positive terminal 28a and a negative terminal 28b respectively connected to terminals 5c and 5d of rectifier 5, will not be described in detail because it can be achieved in various ways well known to specialists. We will simply mention that it includes in the present example a conventional accumulator 29, which may be of the same kind as any of the well-known accumulators suitable for this use. The case if necessary, this device 28 may also include a circuit adapting the operating voltage of this accumulator 29 at the voltage Ua. This device 28 can also include a monitoring circuit intended to limit the current of charge of this accumulator 29, to prevent an overcharging of the latter and / or to prevent this accumulator 29 from discharge too deeply.
- the servo circuit 7 also includes a initialization circuit which has not been shown for don't unnecessarily load figure 2 and that is a circuit well known to specialists. We will mention simply that it is arranged to produce a short initialization pulse at the time the voltage Ua reaches by increasing a threshold value determined, which is equal to or slightly greater than the value for which the various components of the circuit servo 7 start to work properly. This instant will be called initialization instant t0 in the rest of this description.
- This initialization circuit is connected to the frequency divider 10, to the counters 11 and 15, timer 21 and flip-flops 13 and 24 so that the Q, Q1 or Q2 outputs of all of these components are set to state "0" at this time t0.
- the pulse produced by the initialization circuit has the effect that the outputs Q1 and Q2 of frequency divider 10, the outputs Q1 and Q2 of the reversible counter 11 and the Q outputs of the counter 15 and timer 21 are put in the state "0".
- the state "0" of the output Q of the flip-flop 13 puts the transistor 16 in its blocking state, so that the coil 3b of the converter 3 is not short-circuited and that the speed of rotation of the rotor 3a can reach and exceed the set speed Vc.
- the state "1" of the output Q of flip-flop 13 maintains the content of counter 15 at zero.
- the accumulator 29 is completely, or at least almost completely discharged when timepiece 1 is stopped.
- this accumulator 29 begins to charge by absorbing part of the electrical energy supplied by the converter 3, which then works as a generator.
- This extra energy electric is of course supplied by the spring of barrel 2 and comes from the conversion by the converter 3 of at least part of the energy E2 mechanics defined above.
- This electrical energy stored by the accumulator 29 is intended for use in circumstances which will be described later.
- timepiece 1 after time t0 will only be described below in its major lines because the skilled person will have no trouble reconstruct all its details using the explanations already given.
- the content of the reversible counter 11 is permanently equal to the difference between the number of SR signal pulses produced by the divider of frequency 10 from time t0 defined above and the number of SM signal pulses produced by the comparator 8, which is the number of complete turns performed by the rotor 3a of the converter 3, from the same time t0.
- This content of the counter 11 is therefore permanently representative of the difference between the angular position actual rotor 3a and its set angular position. Depending on the case, this difference is a delay or an advance and can be, if necessary, of several turns.
- the content of the counter 11 is greater than zero and less than 2 (n-1) .
- the content of the counter 11 is less than or equal to 2 n -1 and greater than or equal to 2 (n-1) .
- timepiece 1 will be now describes starting arbitrarily right after one of the moments tm defined above and admitting that the rotor 3a is then ahead of its position setpoint angle.
- the output Q1 of the counter 11 is therefore in the state "1".
- the signal SM then also being in the state "1", the flip-flop 13 takes the state where its outputs Q and Q are in state "1" and state "0" respectively.
- the transistor 16 becomes conductive and short-circuits the coil 3b of the converter 3.
- the rotor 3a is therefore braked, and its speed of rotation becomes lower than the set speed Vc.
- the flip-flop 13 then resumes the state where its outputs Q and Q are in state "0" and state "1" respectively.
- the transistor 16 is therefore again blocked, so that the rotor 3a is no longer braked and that its speed of rotation may increase again.
- the output Q2 of this counter 11 is also in the state "0". Consequently, the outputs of gates 12 and 25 and the outputs Q of flip-flops 13 and 24 are also in the "0" state. It follows that the transistors 16 and 27 remain in their off state and, in particular, that the coil 3b is not short-circuited at any time.
- the speed of rotation of the rotor 3a can stay or tend to become greater than the speed of setpoint Vc.
- the accumulator 29 is then at least partially charged, so that the device 28 maintains the voltage Ua at such a value that the components of circuit 7 are functioning properly.
- the electrical energy required for this operation is then supplied, at least partially, by the accumulator 29 of device 28.
- the rotor 3a therefore begins to take, relative to its position setpoint, a delay which can no longer be corrected as described above.
- the Q output of the timer 21 produces an IC pulse of duration D after that a delay time T has elapsed since the instant tm which has just been mentioned.
- the coil 3b therefore receives an impulse, which will be designated by IM, during which it is subjected to the supply voltage Ua.
- This IM pulse is synchronous with IC pulse, i.e. that it starts with the same delay T as this last with respect to the instant tm mentioned above, and that it has the same duration D as this pulse IC.
- this electro-magnetic couple must tend to rotate the rotor 3a in the same direction as the mechanical torque supplied by barrel spring 2.
- the timer 21 is arranged to so that the delay T of the pulse IC with respect to the passage of the voltage Ug by its zero value at the instant tm defined above is less than half a period of this Ug tension.
- This Ug tension is thus positive when the IM pulse is applied to the coil 3b, and the electromagnetic torque supplied to rotor 3a in response to this IM pulse has the desired meaning.
- This impulse IM can therefore be described as a motor impulse.
- the timer 21 is arranged to so that the delay T is substantially equal to a quarter of the period of Ug tension.
- the driving impulse IM is thus applied to the coil 3b while the voltage Ug a a value close to its peak value.
- the energy electric supplied to the coil 3b during the pulse motor IM is used most effectively, because the rotor 3a then has an angular position such that the electromagnetic torque to which it is subjected to value substantially equal to its maximum value.
- the converter 3 therefore works like a motor and converts energy electric received by its coil 3b in mechanical energy.
- the duration D of this IM pulse which determines the amount of electrical energy received by the coil 3b, is chosen so that the amount of mechanical energy is either sufficient to accelerate the rotor 3a to a speed greater than its set speed Vc.
- this duration D depends on the characteristics of converter 3 and mechanical elements which are connected to the rotor 3a, that is to say in particular the barrel spring 2 and the time display hands 6. Those skilled in the art will however have no trouble determining this duration D in each particular case, for example by testing.
- the coil 3b receives a driving pulse IM each time period of Ug or tension, which is the same in the present example, at each revolution of the rotor 3a.
- This motor impulse IM having the characteristics mentioned above, the rotational speed of the rotor 3a becomes, or remains, greater than its set speed Vc.
- the number n of flip-flops of the counter 11 can be equal to nine, the total capacity of this counter 11 then being equal to 2 9 , that is to say 512.
- the driving impulses IM therefore begin to be produced when the content of the counter 11 is equal to 27 , that is to say 128.
- the rotor 3a therefore has 128 turns of delay, or 128 x 360 °, with respect to its set angular position.
- the set speed Vc of the rotor 3a being, always in this example, four turns per second, the delay of timepiece 1 is then 32 seconds.
- the mechanical energy supplied to the rotor 3a during each IM pulse of course comes from the accumulator 29 of the storage device 28.
- the process of catching up with the delay of the rotor 3a which comes to be described can therefore take place as long as this accumulator 29 is sufficiently charged.
- timepiece 1 still works properly for a while after the couple mechanical provided by barrel spring 2 has become lower than the limit torque CL defined above.
- this pair of braking has the effect of increasing the acceleration time of rotor 3a, i.e. the time taken by this rotor 3a to reach and exceed its set speed Vc after the end of the braking process described above.
- the part of watchmaking according to the present invention is designated by reference 31.
- the timepiece 31 has a barrel spring mechanically coupled to the rotor of a converter electromechanical and time display means current, and the coil of this converter is connected to a rectifier circuit.
- These various components of the room watchmaking 31 are designated by the same references as the corresponding components of timepiece 1 and will not be described again here as they may be identical to these.
- Timepiece 31 also includes a circuit of the actual rotation speed of the rotor 3a at its set speed Vc, which is designated in this case by reference 32.
- Each component of the servo circuit 32 which is designated by the same reference as one of the components of the servo circuit 7 in FIG. 2 is identical to the latter and works like him. These components of the circuit 32 will therefore not be described again here. In in addition, all these components of circuit 32 are connected between them as the corresponding components of circuit 7, to some exceptions. These exceptions will be described now, along with the few components of the servo circuit 32 which do not exist not in the control circuit 7.
- the gate of transistor 16 is not connected directly to the output Q of the flip-flop 13 as is the case in the servo circuit 7, but it is connected to the output of an AND gate 33, an input of which is connected at this output Q of flip-flop 13.
- a second entrance to door 33 is connected to the Q output of a flip-flop 34 of R-S type including input S is connected to the output of an AND gate 35 and whose input R is connected to the output of the inverter 26.
- flip-flop 34 is sensitive to rising sides signals it receives on its S and R inputs, which means that its output Q takes the state "1" and the state "0" in response to each pass of its input S and, respectively, from its input R from state "0" to state "1".
- the flip-flop 34 is also connected to the initialization circuit mentioned in the description of timepiece 1, so that its output Q takes state "0" in response to the initialization pulse produced by this circuit.
- Gate 35 has two entrances which are respectively connected to the output Q1 of the counter 11 and, via an inverter 36, at the output Q2 of this same counter 11.
- the terminal negative 28b of storage device 28 is not connected directly to terminal 5c of rectifier 5, as it is the case in the servo circuit 7 but it is connected to the drain of a MOS transistor 37, of type n, the source is connected to this terminal 5c and therefore to reference potential.
- the gate of transistor 37 is connected to the output an OR 38 door having two connected inputs respectively at the output Q1 of the counter 11 and, by via an inverter 39, at the exit of the door 23.
- transistor 37 is blocked or conductor depending on whether its grid is at state “0" or at state "1" since it is of type n and its source is related to the reference potential.
- timepiece 31 is in largely identical to that of timepiece 1 of figure 2. Details of the operation of the part timepieces 31 which are not included in the description which will follow can therefore be found in the description of the operation of timepiece 1 that was made above.
- the outputs Q1 and Q2 of the counter 11 of the timepiece 31 are both in the "0" state when the rotor 3a of the converter 3 is in delay with respect to its set angular position, and that this delay is relatively small since the content of the counter 11 is less than 2 (n-2) .
- the storage device 28 is again connected to the various components of the servo circuit 32, and in particular the transistor 27.
- the coil 3b of the converter 3 therefore receives, in response to each pulse IC, a driving pulse IM through transistor 27, and the energy electric supplied to this coil 3b during this driving impulse IM is supplied by the accumulator 29.
- each IM pulse causes a acceleration of rotor 3a such as the speed of rotation of the latter becomes or remains greater than its speed of setpoint Vc, and the delay of the rotor 3a with respect to its setpoint angular position tends to cancel out although the motor torque supplied by barrel spring 2, i.e. less than the limit torque CL.
- the output Q1 of the counter 11 of the timepiece 31 is in the state "1" when the rotor 3a of the converter 3 is ahead with respect to at its set angular position. Furthermore, if this advance is relatively small and the content of the counter 11 is greater than or equal to 3.2 (n-2) , the output Q2 of this counter 11 is also in the state "1".
- the transistor 16 is therefore permanently blocked in this case, although the rotor 3a either ahead of its angular position of instructions.
- the accumulator 29 of the storage device 28 therefore permanently absorbs a load current of which the intensity is greater the more the quantity of electrical energy contained in this accumulator 29 is low and that the maximum capacity of the latter is high.
- This charging current of the accumulator 29 is obviously provided by converter 3, by through rectifier 5, and therefore contributes to the creation of the braking torque applied to the rotor 3a.
- this charge current of accumulator 29 must be greater than a certain limit, which is higher the higher the engine torque provided by barrel spring 2 is large, so that the braking torque applied to rotor 3a requires that last a rotational speed lower than its speed of setpoint Vc.
- the content of counter 11 therefore decreases, in such a case, and when this content becomes less than 3.2 (n-2) , the output Q2 of this counter 11 goes to state "0", while the output Q1 of this the latter obviously remains in state "1".
- transistor 16 When transistor 16 is conductive, it short-circuits coil 3a and, as in the case of the part clockwork 1, the braking torque applied to the rotor 3a imposes on the latter a rotation speed lower than its set speed Vc.
- a room timepieces comprises a storage device capable of storing, in the form electrical energy, part of the mechanical energy contained in its barrel spring, as well as means to use this electrical energy to operate the timepiece after that barrel spring is completely disarmed.
- the barrel spring of a piece of any kind is generally reassembled many times before the mechanical torque that it provides does not fall below the limit torque CL. It follows that the mechanical energy that is available, after conversion to electrical energy, to charge the accumulator of the room storage device of watchmaking according to the present invention is generally much higher than the mechanical energy E2.
- the converter of a timepiece according to the present invention may include more than one coil and / or that its rotor may include a magnet permanent multipolar.
- This rotor can also include several bipolar or multipolar magnets.
- the period of tension alternative produced by the converter is obviously a submultiple of the rotor rotation period of this converter.
- the room control circuit watchmaking is then of course preferably arranged so as to provide a driving impulse, when that is necessary, at each period of this tension.
- the enslavement of the position actual angle of the one-piece converter rotor of watchmaking according to the present invention in its position setpoint angle can be achieved in a different from the one described above, by example of the way that is described in the request for EP patent 0 239 820 already mentioned.
- Means which produce motor impulses designated by IM in the above description may also be changed.
- these means can be arranged to so as to produce, when necessary, two motor impulses at each period of tension produced by the converter.
- one of these motor impulses is positive and be applied to the converter coil when the alternating voltage produced by the latter is close to its positive peak value, as in the examples described above, and that the other of these impulses drive is applied to this coil when this voltage is close to its negative peak value.
- This last driving impulse must obviously also be negative, so as to also accelerate the rotor of the generator.
- the number of motor pulses applied to the converter coil in each period of the voltage produced by the converter can also be greater than two.
- the means producing the motor impulses can also be changed so that the latter are produced under conditions different from those described above.
- these means can be arranged so that the production of these motor impulses begins and / or ends sooner or later than what has been described.
- these means can be arranged so that this production is not interrupted only when the value of the comparison signal between the actual angular position of the rotor of the converter and its setpoint angular position is representative of a certain advance of this rotor by relative to this set angular position, not as soon as this value indicates that the rotor delay has canceled as in the examples described above.
- these means can be arranged so that the motor impulse production begins as soon as the value of the comparison signal is representative of a delay, however slight, of this rotor compared to its setpoint angular position.
- the control circuit can be arranged so that the braking transistor, that is to say the transistor 16 of this FIG. 3, either made conductive or blocked for values of the comparison signal different from those which have been mentioned above.
- this servo circuit can be arranged so that this braking transistor is already made conductive when this value is still greater than 3.2 (n-2) , the advance that the rotor of the converter takes when the load current of the storage device accumulator becomes lower than the limit defined above, which can thus be reduced.
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet une pièce d'horlogerie comportant :
- un convertisseur électromécanique comprenant un rotor ayant au moins un aimant permanent et au moins une bobine couplée magnétiquement audit aimant pour produire une première énergie électrique en réponse à une rotation dudit rotor;
- une source d'énergie mécanique couplée mécaniquement audit rotor pour appliquer à ce rotor un premier couple moteur provoquant ladite rotation dudit rotor dans un sens déterminé et à une vitesse de rotation supérieure à une vitesse de consigne déterminée, ledit rotor ayant une position angulaire réelle qui varie en permanence pendant ladite rotation;
- des moyens d'affichage d'une information horaire couplés mécaniquement audit rotor et à ladite source d'énergie mécanique; et
- des moyens d'asservissement comprenant des moyens pour produire un signal de comparaison ayant une valeur représentative d'un écart entre ladite position angulaire réelle dudit rotor et une position angulaire de consigne variant régulièrement à ladite vitesse de consigne, et des moyens de freinage répondant audit signal de comparaison pour appliquer audit rotor un couple de freinage imposant audit rotor une vitesse de rotation inférieure à ladite vitesse de consigne lorsque ledit écart est une avance de ladite position angulaire réelle dudit rotor par rapport à ladite position angulaire de consigne.
- an electromechanical converter comprising a rotor having at least one permanent magnet and at least one coil magnetically coupled to said magnet to produce a first electrical energy in response to a rotation of said rotor;
- a source of mechanical energy mechanically coupled to said rotor to apply to this rotor a first motor torque causing said rotation of said rotor in a determined direction and at a speed of rotation greater than a determined reference speed, said rotor having an actual angular position which varies continuously during said rotation;
- means for displaying time information mechanically coupled to said rotor and to said source of mechanical energy; and
- servo means comprising means for producing a comparison signal having a value representative of a difference between said real angular position of said rotor and a set angular position regularly varying at said set speed, and braking means responding to said comparison signal for applying to said rotor a braking torque imposing on said rotor a speed of rotation lower than said set speed when said deviation is an advance of said actual angular position of said rotor with respect to said set angular position.
De telles pièces d'horlogerie sont décrites, notamment dans les demandes de brevet EP 0 239 820 et EP 0 679 968. Dans ces pièces d'horlogerie connues, le convertisseur est utilisé simplement comme générateur pour fournir l'énergie électrique nécessaire à l'alimentation du circuit d'asservissement en réponse à l'énergie mécanique fournie par la source de cette dernière.Such timepieces are described, in particular in patent applications EP 0 239 820 and EP 0 679 968. In these known timepieces, the converter is used simply as a generator for supply the electrical energy necessary for the power supply of the servo circuit in response to energy mechanics provided by the source of the latter.
Les caractéristiques des divers composants de ces pièces d'horlogerie sont choisies de manière que la vitesse de rotation réelle du rotor du générateur ait normalement tendance à être supérieure à une vitesse de consigne qui est celle pour laquelle la marche de la pièce d'horlogerie est correcte, et le circuit d'asservissement est destiné à asservir cette vitesse de rotation réelle à cette vitesse de consigne.The characteristics of the various components of these timepieces are chosen so that the actual rotation speed of the generator rotor a normally tend to be greater than a speed of setpoint which is the one for which the work of the part is correct, and the servo circuit is intended to control this actual speed of rotation to this set speed.
On voit facilement que cet asservissement de la vitesse de rotation réelle du rotor à sa vitesse de consigne est équivalent à un asservissement de la position angulaire réelle de ce rotor à une position angulaire de consigne, qui est celle que ce rotor occuperait s'il avait tourné en permanence à sa vitesse de consigne depuis la mise en marche de la pièce d'horlogerie, et qui varie donc en permanence à la vitesse de rotation de consigne du rotor.We can easily see that this enslavement of actual rotational speed of the rotor at its speed of setpoint is equivalent to a position control actual angularity of this rotor at an angular position of setpoint, which is the one that this rotor would occupy if it had continuously rotated at its set speed from the start-up of the timepiece, which therefore varies continuously at the setpoint speed of the rotor.
Dans la pièce d'horlogerie de ce genre qui est décrite par la demande de brevet EP 0 239 820 déjà mentionnée, cet asservissement est réalisé en freinant périodiquement le rotor pendant un laps de temps dont la durée dépend de l'avance ou du retard de ce rotor par rapport à sa position angulaire de consigne.In the timepiece of this kind which is described by patent application EP 0 239 820 already mentioned, this enslavement is achieved by braking periodically the rotor for a period of time whose duration depends on the advance or the delay of this rotor by relative to its set angular position.
Dans la pièce d'horlogerie de ce genre qui est décrite par la demande EP 0 679 968 déjà mentionnée, cet asservissement est réalisé en freinant le rotor pendant un laps de temps ayant une durée fixe chaque fois que ce rotor est en avance par rapport à sa position angulaire de consigne.In the timepiece of this kind which is described by the application EP 0 679 968 already mentioned, this servo-control is achieved by braking the rotor for a time lapse having a fixed duration whenever this rotor is ahead of its angular position of instructions.
On comprendra aisément que, quelle que soit la manière dont la vitesse de rotation du rotor est asservie à la vitesse de consigne, la position angulaire réelle de ce rotor est presque toujours en avance ou en retard par rapport à sa position angulaire de consigne. Cette avance ou ce retard peuvent être plus grands que 360°, voire même atteindre plusieurs fois 360°, par exemple suite à un choc angulaire subi par la pièce d'horlogerie.It is easy to understand that, whatever the how the rotor speed is controlled at the set speed, the actual angular position of this rotor is almost always early or late by relative to its set angular position. This advance or this delay can be greater than 360 ° or even reach 360 ° several times, for example following a shock angular undergone by the timepiece.
Pour simplifier la description qui va suivre, celle-ci sera faite dans un cas où la source d'énergie mécanique de la pièce d'horlogerie est un ressort de barillet classique tel que celui qui est couramment utilisé dans les montres-bracelets mécaniques. L'homme du métier verra cependant sans difficulté que l'invention qui sera décrite plus loin est utilisable quelle que soit la nature de cette source d'énergie mécanique.To simplify the description which follows, this one will be done in a case where the mechanical energy source of the timepiece is a barrel spring classic like the one that is commonly used in mechanical wristwatches. The skilled person will see however without difficulty that the invention which will be described further is usable whatever the nature of this source of mechanical energy.
Un exemple de la variation bien connue du couple mécanique C fourni par un ressort de barillet en fonction de son angle de désarmage A est représenté à la figure 1 par la courbe B.An example of the well-known variation of the couple mechanical C supplied by a barrel spring in operation of its disarming angle A is shown in Figure 1 by curve B.
Pour qu'un tel ressort de barillet puisse être utilisé dans une pièce d'horlogerie du même genre que celles qui ont été décrites ci-dessus, il faut évidemment que, pendant une partie au moins de son désarmage, le couple moteur C qu'il fournit soit supérieur à un couple limite CL, qui est le couple pour lequel le rotor du générateur entraíné par ce ressort tourne juste à sa vitesse de consigne lorsqu'il n'est pas freiné par le circuit d'asservissement de sa vitesse de rotation.So that such a barrel spring can be used in a timepiece of the same kind as those that have been described above, obviously that during at least part of its disarmament, the engine torque C which it supplies is greater than a torque limit CL, which is the torque for which the rotor of the generator driven by this spring just turns at its set speed when not braked by the speed control circuit.
La valeur de ce couple limite CL dépend évidemment des caractéristiques mécaniques des divers éléments entraínés par le ressort de barillet, ainsi que des caractéristiques électriques du générateur et du circuit alimenté par ce dernier. Un exemple d'un tel couple limite CL a été représenté dans la figure 1 par une droite en traits interrompus D. Cette droite D coupe la courbe B en un point P pour lequel l'angle de désarmage du ressort de barillet a une valeur AL.The value of this limiting torque CL obviously depends mechanical characteristics of the various elements driven by the barrel spring, as well as electrical characteristics of the generator and the circuit powered by the latter. An example of such a limit torque CL has been represented in FIG. 1 by a straight line broken lines D. This straight line D intersects curve B in a point P for which the disarming angle of the spring barrel has an AL value.
Il est bien connu que l'énergie mécanique E disponible dans le ressort de barillet dont le couple moteur est représenté par la courbe B de la figure 1 est égale, lorsque ce ressort est complètement armé, à la surface délimitée par cette courbe B et par les axes C et A de cette figure 1. It is well known that the mechanical energy E available in the barrel spring whose torque motor is represented by curve B of figure 1 is equal, when this spring is fully armed, to the area bounded by this curve B and by the axes C and A of this figure 1.
On peut considérer qu'une partie E1 de cette énergie E est utilisée, pendant le désarmage du ressort de barillet, pour faire tourner le rotor du générateur à sa vitesse de consigne et, après conversion en énergie électrique par ce générateur, pour alimenter le circuit d'asservissement de la vitesse de rotation de ce rotor.We can consider that part E1 of this energy E is used, during the disarming of the spring barrel, to rotate the generator rotor at its set speed and after conversion to energy electric by this generator, to supply the circuit for controlling the speed of rotation of this rotor.
Cette partie E1 de l'énergie mécanique E est égale à la surface délimitée par les axes A et C, par la droite D et par la droite verticale d'abscisse AL.This part E1 of the mechanical energy E is equal to the area bounded by the axes A and C, by the line D and by the vertical line of abscissa AL.
Une autre partie de l'énergie mécanique E, désignée par E2, est utilisée pour accélérer le rotor du générateur et, après sa conversion en énergie électrique, pour freiner ce rotor lorsque cela est nécessaire. Cette énergie mécanique E2 est égale à la surface délimitée par l'axe C, la droite D et la courbe B.Another part of the mechanical energy E, designated by E2, is used to accelerate the generator rotor and, after its conversion into electrical energy, for brake this rotor when necessary. This mechanical energy E2 is equal to the area delimited by axis C, line D and curve B.
On voit que l'autonomie des pièces d'horlogerie connues décrites succinctement ci-dessus, c est-à-dire le laps de temps pendant lequel elles fonctionnent correctement après que leur ressort de barillet a été complètement armé pour la dernière fois, est limitée au temps qui s'écoule jusqu'à ce que le couple moteur fourni par ce ressort atteigne la valeur du couple limite CL.We see that the autonomy of timepieces known described succinctly above, that is to say the period of time during which they operate correctly after their barrel spring has been fully armed for the last time, is limited to time that elapses until the supplied engine torque by this spring reaches the value of the limit torque CL.
Cette autonomie peut évidemment être augmentée en utilisant un ressort de barillet fournissant un couple plus élevé et/ou ayant un angle de désarmage total plus grand. Mais le volume occupé par un tel ressort de barillet augmente également, ce qui peut rendre son utilisation difficile, voire même impossible, dans une pièce d'horlogerie de faible volume telle qu'une montre-bracelet.This autonomy can obviously be increased by using a barrel spring providing torque higher and / or having a more total disarming angle tall. But the volume occupied by such a spring of barrel also increases, which can make its difficult, if not impossible, use in a timepiece of low volume such as a wristwatch.
Un but de la présente invention est de proposer une pièce d'horlogerie du même genre que celles qui ont été décrites plus haut mais dont l'autonomie soit nettement plus élevée que celle de ces dernières, toutes autres choses étant égales.An object of the present invention is to provide a timepiece of the same kind as those which have been described above but whose autonomy is clearly higher than that of the latter, all other things being equal.
Ce but est atteint par la pièce d'horlogerie revendiquée, qui comporte :
- un convertisseur électromécanique comprenant au moins un rotor ayant un aimant permanent et au moins une bobine couplée magnétiquement audit aimant pour produire une première énergie électrique en réponse à une rotation dudit rotor;
- une source d'énergie mécanique couplée mécaniquement audit rotor pour appliquer audit rotor un premier couple moteur provoquant ladite rotation dudit rotor dans un sens déterminé et à une vitesse de rotation supérieure à une vitesse de consigne déterminée, ledit rotor ayant une position angulaire réelle qui varie en permanence pendant ladite rotation;
- des moyens d'affichage d'une information horaire couplés mécaniquement audit rotor et à ladite source d'énergie mécanique; et
- des moyens d'asservissement comprenant des moyens
pour produire un signal de comparaison ayant une valeur
représentative d'un écart entre ladite position angulaire
réelle dudit rotor et une position angulaire de consigne
variant régulièrement à ladite vitesse de consigne, et des
moyens de freinage répondant audit signal de comparaison
pour appliquer audit rotor un couple de freinage imposant
audit rotor une vitesse de rotation inférieure à ladite
vitesse de consigne lorsque ledit écart est une avance de
ladite position angulaire réelle dudit rotor par rapport à
ladite position angulaire de consigne;
et qui est caractérisée par le fait que lesdits moyens d'asservissement comprennent en outre des moyens de commande répondant audit signal de comparaison pour appliquer audit rotor un deuxième couple moteur provoquant également ladite rotation dudit rotor dans ledit sens déterminé et à une vitesse de rotation supérieure à ladite vitesse de consigne lorsque ledit écart est un retard de ladite position angulaire réelle dudit rotor par rapport à ladite position angulaire de consigne et que ledit retard est supérieur à un retard déterminé.
- an electromechanical converter comprising at least one rotor having a permanent magnet and at least one coil magnetically coupled to said magnet to produce a first electrical energy in response to a rotation of said rotor;
- a source of mechanical energy mechanically coupled to said rotor for applying to said rotor a first motor torque causing said rotation of said rotor in a determined direction and at a speed of rotation greater than a determined reference speed, said rotor having an actual angular position which varies continuously during said rotation;
- means for displaying time information mechanically coupled to said rotor and to said source of mechanical energy; and
- servo means comprising means for producing a comparison signal having a value representative of a difference between said real angular position of said rotor and a set angular position regularly varying at said set speed, and braking means responding to said comparison signal for applying to said rotor a braking torque imposing on said rotor a speed of rotation lower than said set speed when said deviation is an advance of said actual angular position of said rotor with respect to said set angular position;
and which is characterized in that said servo means further comprises control means responding to said comparison signal to apply to said rotor a second motor torque also causing said rotation of said rotor in said determined direction and at a higher speed of rotation at said set speed when said deviation is a delay of said real angular position of said rotor with respect to said set angular position and when said delay is greater than a determined delay.
Comme cela sera rendu évident par la description qui va suivre, ces caractéristiques permettent à une pièce d'horlogerie selon la présente invention d'avoir une autonomie beaucoup plus grande, toutes autres choses étant égales, que celle d'une pièce d'horlogerie connue du même genre.As will be made evident by the description which will follow, these characteristics allow a room of watchmaking according to the present invention to have a much greater autonomy, all other things being equal, than that of a known timepiece of the same kind.
D'autres buts et avantages de la présente invention seront rendus évidents par la description qui va suivre et qui sera faite à l'aide du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1, déjà mentionnée, représente la variation du couple moteur fourni par un ressort de barillet en fonction de son angle de désarmage;
- la figure 2 représente schématiquement et partiellement une forme d'exécution d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention; et
- la figure 3 représente schématiquement et partiellement une autre forme d'exécution d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention.
- Figure 1, already mentioned, shows the variation of the motor torque supplied by a barrel spring as a function of its disarming angle;
- Figure 2 shows schematically and partially an embodiment of a timepiece according to the present invention; and
- Figure 3 shows schematically and partially another embodiment of a timepiece according to the present invention.
Dans sa forme d'exécution représentée schématiquement
et à titre d'exemple non limitatif à la figure 2, la pièce
d'horlogerie selon la présente invention, qui est désignée
par la référence générale 1, comporte une source d'énergie
mécanique constituée par un ressort de barillet. Ce
ressort de barillet, désigné par la référence 2, n'a été
représenté que très schématiquement car il peut être du
même genre que n'importe lequel des ressorts de barillet
bien connus qui sont utilisés dans les pièces d'horlogerie
mécanique classiques. On admettra que la variation du
couple moteur fourni par ce ressort de barillet 2 en
fonction de son angle de désarmage est celle qui est
représentée à la figure 1.In its embodiment shown schematically
and by way of nonlimiting example in FIG. 2, the part
timepieces according to the present invention, which is designated
by the general reference 1, includes an energy source
mechanical constituted by a barrel spring. This
barrel spring, designated by
Ce ressort de barillet 2 est couplé à un mécanisme de
remontage manuel ou automatique qui n'a pas été représenté
car il peut être semblable à n'importe lequel des
mécanismes de remontage bien connus qui sont également
utilisés dans les pièces d'horlogerie mécaniques
classiques.This
Le ressort de barillet 2 est couplé mécaniquement au
rotor 3a d'un convertisseur électromécanique 3 par
l'intermédiaire d'un train d'engrenages 4 symbolisé par un
trait mixte. Ce convertisseur 3 comporte encore une bobine
3b, et il ne sera pas décrit en détail car il peut être
réalisé de diverses manières bien connues des
spécialistes.
On mentionnera simplement que, dans le présent
exemple, le rotor 3a comporte un aimant bipolaire qui a
été simplement symbolisé par une flèche représentant son
axe d'aimantation.It will simply be mentioned that in the present
example, the
On mentionnera également que la bobine 3b est couplée
magnétiquement à l'aimant permanent du rotor 3a, par
exemple par l'intermédiaire d'un stator qui n'a pas été
représenté, de manière à produire entre ses bornes B1 et
B2, en réponse à toute rotation du rotor 3a, une tension
alternative Ug dont la période est égale à la période de
rotation du rotor 3a, c'est-à-dire au temps mis par ce
rotor 3a pour faire un tour. Les bornes B1 et B2 de la
bobine 3b constituent évidemment les bornes du
convertisseur 3.It will also be mentioned that the
La pièce d'horlogerie 1 comporte encore un circuit
redresseur 5 dont les entrées 5a et 5b sont respectivement
reliées aux bornes B1 et B2 du convertisseur 3 et dont les
sorties 5c et 5d fournissent une tension Ua au moins
sensiblement continue en réponse à la tension alternative
Ug produite par le convertisseur 3. Cette tension Ua est
destinée à alimenter les divers circuits électroniques qui
seront décrits plus loin, par l'intermédiaire de
conducteurs qui n'ont pas été représentés.Timepiece 1 also has a
Le redresseur 5 ne sera pas décrit en détail car il
peut être semblable à n'importe lequel des redresseurs
bien connus des spécialistes. On mentionnera simplement
que, pour une raison qui sera rendue évidente plus loin,
ce redresseur 5 est agencé de manière que la tension
continue Ua soit supérieure à la valeur de crête de la
tension alternative Ug.The
Dans le présent exemple, les bornes 5a et 5c du
redresseur 5 sont reliées entre elles ainsi qu'à la borne
B1 du convertisseur 3. En outre, le potentiel de ces trois
bornes 5a, 5c et B1 a été choisi arbitrairement comme
potentiel de référence, ou masse, et toutes les tensions
qui seront mentionnées dans la suite de cette description
seront des tensions mesurées par rapport à ce potentiel de
référence.In the present example, the
Avec cette convention, la tension alternative Ug est
donc symétrique par rapport à ce potentiel de référence
lorsque le rotor 3a tourne à vitesse constante et que la
bobine 3b n'est pas court-circuitée.With this agreement, the alternating voltage Ug is
therefore symmetrical with respect to this reference potential
when the
En outre, dans la suite de cette description, les
divers signaux seront décrits comme étant à l'état logique
"0" ou à l'état logique "1" selon que le potentiel des
points où ils sont mesurés est sensiblement égal au
potentiel de référence ou, respectivement, au potentiel de
la borne 5d du redresseur 5. Dans la suite de cette
description, ces états logiques seront simplement appelés
état "0" et, respectivement, état "1".In addition, in the remainder of this description, the
various signals will be described as being in a logical state
"0" or in logical state "1" depending on whether the potential of
points where they are measured is substantially equal to
reference potential or, respectively, to the potential of
terminal 5d of
La pièce d'horlogerie 1 comporte encore des moyens
d'affichage de l'heure courante qui sont constitués dans
cet exemple par des aiguilles classiques, désignées par la
référence 6, mais qui peuvent aussi être constitués par
d'autres éléments bien connus tels que des disques, des
tambours ou autres. Elle peut également comporter un ou
plusieurs dispositifs d'affichage annexes tels qu'un
dispositif de calendrier, de phase de lune ou autre. Un
tel dispositif annexe n'a pas été représenté.The timepiece 1 also includes means
display of the current time which are constituted in
this example by conventional needles, designated by the
Les aiguilles 6 et, le cas échéant, le ou les
dispositifs annexes, sont reliés mécaniquement au ressort
de barillet 2 et au rotor 3a du convertisseur 3 par
l'intermédiaire d'un train d'engrenages dont une partie au
moins peut être commune avec une partie du train
d'engrenages 4. Dans la figure 1, ce train d'engrenages
relié aux aiguilles 6 n'a pas été référencé séparément, et
il est également symbolisé par un trait mixte.
La pièce d'horlogerie 1 comporte aussi un mécanisme
de mise à l'heure des aiguilles 6 et, le cas échéant, de
correction du ou des dispositifs annexes, qui n'a pas été
représenté car il peut être semblable à n'importe lequel
des divers mécanismes de ce genre qui sont bien connus des
spécialistes.Timepiece 1 also includes a mechanism
setting the
Dans la pièce d'horlogerie selon la présente
invention représentée à la figure 2, l'asservissement de
la vitesse de rotation réelle du rotor 3a à sa vitesse de
rotation de consigne Vc, et donc de la position angulaire
réelle de ce rotor 3a à sa position angulaire de consigne,
est assuré par un circuit d'asservissement 7 qui est
alimenté par une partie de l'énergie mécanique contenue
dans le ressort de barillet 2 après que celle-ci a été
transformée en énergie électrique par le convertisseur 3
et que la tension alternative Ug produite par ce dernier a
été convertie en une tension continue Ua par le redresseur
5.In the timepiece according to this
invention shown in Figure 2, the enslavement of
the actual speed of rotation of the
Les éléments du circuit d'asservissement 7 qui
déterminent la vitesse de rotation du rotor 3a et qui
seront décrits plus loin, ainsi que le train d'engrenages
4, sont agencés de manière que les aiguilles 6 tournent à
leurs vitesses normales lorsque le rotor 3a tourne à la
vitesse de consigne Vc. On admettra que, dans le présent
exemple, cette vitesse de consigne Vc a été fixée à 4
tours par seconde.The elements of the
En outre, et pour une raison qui sera rendue évidente
par la suite de cette description, les caractéristiques du
ressort de barillet 2 et des divers éléments qu'il
entraíne, ainsi que les caractéristiques du convertisseur
3, sont choisies de manière que la vitesse moyenne de
rotation du rotor 3a soit supérieure à la vitesse de
consigne Vc tant que le couple moteur fourni par le
ressort de barillet 2 est plus élevé que le couple limite
CL défini ci-dessus (figure 1), à condition que la bobine
3b ne soit pas court-circuitée. De même, ces
caractéristiques sont choisies de manière que cette
vitesse moyenne de rotation soit inférieure à cette
vitesse de consigne Vc si la bobine 3b est court-circuitée,
dans des circonstances qui seront décrites plus
loin, et ceci même lorsque le ressort de barillet 2 est
complètement remonté et que le couple moteur qu'il fournit
a donc sa valeur maximale.Furthermore, and for a reason which will be made evident
thereafter, the characteristics of the
Le circuit d'asservissement 7 mentionné ci-dessus
comporte un comparateur 8 dont l'entrée directe est reliée
à la borne B2 du convertisseur 3 et dont l'entrée inverse
est reliée au potentiel de référence, de sorte que le
signal produit par sa sortie, qui sera appelé signal SM
dans la suite de cette description, est alternativement à
l'état "0" et à l'état "1" selon que la tension Ug fournie
par le convertisseur 3 est négative ou positive.The
La période du signal SM est évidemment égale à celle
de la tension Ug de sorte que, notamment, cette période du
signal SM est de 250 millisecondes lorsque le rotor 3a du
convertisseur 3 tourne à sa vitesse de consigne Vc qui est
de 4 tours par seconde dans le présent exemple comme cela
a été mentionné ci-dessus.The period of the SM signal is obviously equal to that
of Ug tension so that, in particular, this period of
signal SM is 250 milliseconds when the
En outre, le signal SM passe de son état "0" à son
état "1" chaque fois que le rotor 3a du convertisseur 3
passe par une position angulaire déterminée, qui est celle
à laquelle la tension Ug passe par sa valeur nulle en
croissant.In addition, the SM signal goes from its "0" state to its
state "1" each time the
Le signal SM est donc à la fois un signal de mesure
de la vitesse de rotation du rotor 3a et un signal de
détection du passage de ce rotor 3a par la position
angulaire déterminée définie ci-dessus.The SM signal is therefore both a measurement signal
of the speed of rotation of the
Le circuit d'asservissement 7 comporte également une
source d'un signal de référence SR, constituée, dans cet
exemple, par un oscillateur 9, qui peut être un
oscillateur à quartz, et un circuit diviseur de fréquence
10 ayant une sortie Q1 qui fournit le signal SR en réponse
au signal produit par l'oscillateur 9.The
Cet oscillateur 9 et ce diviseur de fréquence 10 ne
seront pas décrits en détail car ils peuvent être réalisés
de diverses manières bien connues de l'homme du métier. On
mentionnera simplement que cet oscillateur 9 et ce
diviseur de fréquence 10 sont agencés de manière que la
période du signal SR soit égale à celle du signal SM
lorsque le rotor 3a du convertisseur 3 tourne à sa vitesse
de consigne Vc, c'est-à-dire 250 millisecondes dans le
présent exemple.This
Ce résultat peut être obtenu, toujours par exemple,
en utilisant pour l'oscillateur 9 un oscillateur semblable
à celui qui est utilisé dans la grande majorité des pièces
d'horlogerie électroniques et qui fournit un signal ayant
une fréquence de 32.768 Hz, et en réalisant le diviseur de
fréquence 10 sous la forme bien connue d'une série de 13
bascules bistables souvent appelées flips-flops.This result can be obtained, always for example,
using for oscillator 9 a similar oscillator
to the one used in the vast majority of rooms
of electronic timepieces and which provides a signal having
a frequency of 32,768 Hz, and by realizing the divider of
On mentionnera aussi que le diviseur de fréquence 10
comporte une deuxième sortie, désignée par Q2, fournissant
un signal SC ayant une période beaucoup plus courte, par
exemple de l'ordre de cent fois plus courte, que celle du
signal SR, et dont l'utilité sera rendue évidente plus
loin. Dans le présent exemple, ce signal SC peut être
fourni par la sortie de la sixième bascule bistable du
diviseur de fréquence 10 et avoir ainsi une période égale
à 1,95 millisecondes environ.It will also be mentioned that the
Le circuit d'asservissement 7 comporte encore un
compteur réversible, ou compteur-décompteur, qui est
désigné par la référence 11. L'entrée de comptage C de ce
compteur 11 est reliée à la sortie Q du diviseur de
fréquence 10 et reçoit donc le signal SR, et son entrée de
décomptage D est reliée à la sortie du comparateur 8 et
reçoit donc le signal SM.The
Ce compteur réversible 11 ne sera pas décrit en
détail car il peut être réalisé de diverses manières bien
connues. On précisera simplement qu'il est sensible aux
flancs montants des impulsions qu'il reçoit, c'est-à-dire
aux passages de l'état "0" à l'état "1" des signaux SR et
SM. En d'autres termes, le contenu de ce compteur 11,
c'est-à-dire le nombre binaire formé par les états "0" ou
"1" des sorties directes des diverses bascules bistables
qui le forment, est augmenté d'une unité à chaque flanc
montant des impulsions du signal SR et diminué d'une unité
à chaque flanc montant des impulsions du signal SM. Ce
compteur 11 comporte en outre des moyens bien connus qui
permettent de lever toute ambiguïté due à une quelconque
superposition dans le temps des impulsions qu'il reçoit
sur ses entrées C et D.This
Le compteur 11 comporte n bascules bistables. Les
sorties directes de la dernière et de l'avant-dernière de
ces bascules bistables sont respectivement désignées par
Q1 et Q2.The
On rappellera encore que, puisque le compteur 11 est
constitué de n bascules bistables, son contenu peut
prendre n'importe quelle valeur supérieure ou égale à zéro
et inférieure ou égale à 2n-1.It will also be recalled that, since the
En outre, le fonctionnement du compteur 11 est
cyclique, c'est-à-dire notamment que, lorsque son contenu
est égal à zéro, ce contenu prend la valeur 2n-1 en
réponse à une impulsion appliquée sur son entrée de
décomptage D et que, lorsque ce contenu est égal à 2n-1,
il prend la valeur zéro en réponse à une impulsion
appliquée à son entrée de comptage C.In addition, the operation of the
L'homme du métier verra facilement que, lorsque le
contenu du compteur 11 est supérieur ou égal à zéro et
inférieur à 2(n-1), la sortie Q1 de ce compteur 11 est à
l'état "0", et que cette sortie Q1 est à l'état "1"
lorsque ce contenu est supérieur ou égal à 2(n-1) et
inférieur ou égal à 2n-1.Those skilled in the art will easily see that, when the content of
En outre, lorsque le contenu du compteur 11 est
supérieur ou égal à zéro et inférieur à 2(n-2), la sortie
Q2 de ce compteur 11 est également à l'état "0", alors que
cette sortie Q2 est à l'état "1" lorsque ce contenu est
supérieur ou égal à 2(n-2) et inférieur à 2(n-1).In addition, when the content of
La sortie Q1 du compteur réversible 11 est reliée à
une première entrée d'une porte ET 12 dont la deuxième
entrée est reliée à la sortie du comparateur 8.The output Q1 of the
La sortie de cette porte 12 est reliée à l'entrée S
d'une bascule bistable 13 de type R-S dont l'entrée R est
reliée à la sortie Q d'un compteur 15.The output of this
Comme le compteur réversible 11 décrit ci-dessus, la
bascule bistable 13 est sensible aux flancs montants des
impulsions qu'elle reçoit sur ses entrées S et R. En
d'autres termes, la sortie directe Q et la sortie inverse
Le compteur 15 est un compteur simple, non
réversible, et il est constitué dans cet exemple de cinq
bascules bistables branchées en série de manière classique
de sorte que sa sortie Q, qui est la sortie, directe de sa
cinquième bascule, passe de l'état "0" à l'état "1"
lorsque son contenu passe de la valeur quinze à la valeur
seize.
L'entrée de comptage C du compteur 15 est reliée à la
sortie Q2 du diviseur de fréquence 10 et reçoit donc le
signal SC, et son entrée R de remise à zéro est reliée à
la sortie inverse
A nouveau comme le compteur réversible 11, le
compteur 15 est sensible aux flancs montants du signal
appliqué à son entrée de comptage C. En outre, son contenu
est maintenu à la valeur zéro tant que son entrée R est à
l'état "1".Again like the
Le circuit d'asservissement 7 comporte encore un
élément de freinage électrique du rotor 3a du
convertisseur 3, qui est constitué dans le présent exemple
par un transistor MOS de type n, désigné par la référence
16, dont la source et le drain sont respectivement reliés
aux bornes B1 et B2 du convertisseur 3, et dont la grille
est reliée à la sortie directe Q de la bascule bistable
13.The
L'homme du métier verra facilement que le transistor
16 est bloqué ou conducteur selon que sa grille est à
l'état "0" ou "1" puisqu'il est de type n et que sa source
est au potentiel de référence.Those skilled in the art will readily see that the
Le circuit d'asservissement 7 comporte encore un
circuit temporisateur 21 ayant une entrée de commande C
reliée à la sortie du comparateur 8 et recevant donc le
signal SM, ainsi qu'une sortie Q. The
Ce circuit temporisateur 21 ne sera pas décrit en
détail car l'homme du métier n'aura aucune peine à le
réaliser sachant qu'il est destiné à fournir à sa sortie Q
une impulsion IC de durée déterminée D, pendant laquelle
cette sortie Q est à l'état "1", cette impulsion IC
commençant après qu'un temps de retard T, également
déterminé, se soit écoulé depuis que le signal SM a passé
de l'état "0" à l'état "1". Cette durée D et ce retard T
seront précisés plus loin.This
La sortie Q du temporisateur 21 est reliée à une
première entrée d'une porte ET inverse ayant une deuxième
entrée qui est reliée à la sortie Q d'une bascule bistable
de type R-S 24.The output Q of
L'entrée S de la bascule 24 est reliée à la sortie
d'une porte ET 25 dont une première entrée est reliée à la
sortie Q2 du compteur réversible 11 et dont une deuxième
entrée est reliée à la sortie Q1 de ce compteur 11 par
l'intermédiaire d'un inverseur 26.The input S of the flip-
L'entrée R de la bascule 24 est reliée directement à
la sortie Q1 du compteur 11.The input R of the flip-
Le circuit d'asservissement 7 comporte encore un
élément de commande constitué dans le présent exemple par
un transistor MOS de type p, désigné par la référence 27,
dont la source est reliée au potentiel positif, désigné
par le signe +, de la tension d'alimentation continue Ua,
et dont le drain est relié à la borne B2 de la bobine 3b
du convertisseur 3. La grille de ce transistor 27 est
reliée à la sortie de la porte 23.The
L'homme du métier verra facilement que le transistor
27 est bloqué au conducteur selon que sa grille est à
l'état "1" ou, respectivement à l'état "0" puisqu'il est
de type p et que sa source est au potentiel positif.Those skilled in the art will readily see that the
Le circuit d'asservissement 7 comporte encore un
dispositif de stockage 28 destiné à emmagasiner et à
restituer de l'énergie électrique dans des circonstances
qui seront décrites plus loin.The
La dispositif 28, qui comporte une borne positive 28a
et une borne négative 28b respectivement reliées aux
bornes 5c et 5d du redresseur 5, ne sera pas décrit en
détail car il peut être réalisé de diverses manières bien
connues des spécialistes. On mentionnera simplement qu'il
comporte dans le présent exemple un accumulateur classique
29, qui peut être du même genre que n'importe lequel des
accumulateurs bien connus adaptés à cet usage. Le cas
échéant, ce dispositif 28 peut encore comporter un circuit
d'adaptation de la tension de service de cet accumulateur
29 à la tension Ua. Ce dispositif 28 peut aussi comporter
un circuit de surveillance destiné à limiter le courant de
charge de cet accumulateur 29, à empêcher une surcharge de
ce dernier et/ou à empêcher que cet accumulateur 29 ne se
décharge trop profondément.The
Le circuit d'asservissement 7 comporte encore un
circuit d'initialisation qui n'a pas été représenté pour
ne pas charger inutilement la figure 2 et qui est un
circuit bien connu des spécialistes. On mentionnera
simplement qu'il est agencé de manière à produire une
courte impulsion d'initialisation à l'instant où la
tension Ua atteint en croissant une valeur de seuil
déterminée, qui est égale ou légèrement supérieure à la
valeur pour laquelle les divers composants du circuit
d'asservissement 7 commencent à fonctionner correctement.
Cet instant sera appelé instant d'initialisation t0 dans
la suite de cette description. Ce circuit d'initialisation
est relié au diviseur de fréquence 10, aux compteurs 11 et
15, au temporisateur 21 et aux bascules bistables 13 et 24
de manière que les sorties Q, Q1 ou Q2 de tous ces
composants soient mises à l'état "0" à cet instant t0.The
Lorsque le ressort de barillet 2 est complètement
désarmé et que le rotor 3a du convertisseur 3 ne tourne
pas, la tension Ug est évidemment nulle. Si en outre
l'accumulateur 29 du dispositif de stockage 28 est
déchargé, la tension Ua est également nulle, ou en tout
cas insuffisante pour que la pièce d'horlogerie 1
fonctionne. When the
Si le ressort de barillet 2 est alors remonté, il
arrive un moment où le rotor 3a commence à tourner, et où
les tensions Ug et Ua commencent à augmenter.If the
A l'instant t0 défini ci-dessus, l'impulsion produite
par le circuit d'initialisation a pour effet que les
sorties Q1 et Q2 du diviseur de fréquence 10, les sorties
Q1 et Q2 du compteur réversible 11 et les sorties Q du
compteur 15 et du temporisateur 21 sont mises dans l'état
"0".At time t0 defined above, the pulse produced
by the initialization circuit has the effect that the
outputs Q1 and Q2 of
La même impulsion d'initialisation a pour effet que
les sorties Q et
L'état "0" de la sortie Q de la bascule 13 met le
transistor 16 dans son état de blocage, de sorte que la
bobine 3b du convertisseur 3 n'est pas court-circuitée et
que la vitesse de rotation du rotor 3a peut atteindre et
dépasser la vitesse de consigne Vc. En outre, l'état "1"
de la sortie
De plus, l'état "0" de la sortie Q de la bascule 24
maintient la sortie de la porte 23 à l'état "1", de sorte
que le transistor 27 est mis dans son état de blocage.In addition, the state "0" of the exit Q of
Comme cela sera rendu évident plus loin,
l'accumulateur 29 est complètement, ou au moins presque
complètement déchargé lorsque la pièce d'horlogerie 1 est
arrêtée. Lorsque le rotor 3a commence à tourner et que la
tension Ua atteint une valeur suffisante, cet accumulateur
29 commence à se charger en absorbant une partie de
l'énergie électrique fournie par le convertisseur 3, qui
fonctionne alors en générateur. Ce surcroít d'énergie
électrique est bien entendu fourni par le ressort de
barillet 2 et provient de la conversion par le
convertisseur 3 d'une partie au moins de l'énergie
mécanique E2 définie ci-dessus.As will be made clear later,
the
Cette énergie électrique emmagasinée par
l'accumulateur 29 est destinée à être utilisée dans des
circonstances qui seront décrites plus loin. This electrical energy stored by
the
Le fonctionnement de la pièce d'horlogerie 1 après l'instant t0 ne sera décrit ci-après que dans ses grandes lignes car l'homme du métier n'aura aucune peine à reconstituer tous ses détails à l'aide des explications déjà données.The operation of timepiece 1 after time t0 will only be described below in its major lines because the skilled person will have no trouble reconstruct all its details using the explanations already given.
Dans cette description du fonctionnement de la pièce
d'horlogerie 1, on appellera instant de référence tr
chacun des instants où le signal de référence SR passe de
son état "0" à son état "1" et où le contenu du compteur
11 est donc augmenté d'une unité. De même, on appellera
instant de mesure tm chacun des instants où le signal de
mesure SM passe également de son état "0" à son état "1"
et où le contenu du compteur 11 est donc diminué d'une
unité.In this description of the operation of the part
of watchmaking 1, we will call reference instant tr
each of the instants when the reference signal SR passes from
its state "0" to its state "1" and where the content of the counter
It is therefore increased by one. Similarly, we will call
measurement instant tm each of the instants when the signal
measurement SM also goes from its state "0" to its state "1"
and where the content of
On voit bien que le contenu du compteur réversible 11
est en permanence égal à la différence entre le nombre des
impulsions du signal SR produites par le diviseur de
fréquence 10 depuis l'instant t0 défini ci-dessus et le
nombre des impulsions du signal SM produites par le
comparateur 8, qui est le nombre des tours complets
effectués par le rotor 3a du convertisseur 3, depuis le
même instant t0.It is clear that the content of the
Ce contenu du compteur 11 est donc en permanence
représentatif de l'écart entre la position angulaire
réelle du rotor 3a et sa position angulaire de consigne.
Selon le cas, cet écart est un retard ou une avance et
peut être, le cas échéant, de plusieurs tours.This content of the
Plus précisément, lorsque cet écart est nul, c'est-à-dire
lorsque la position angulaire du rotor 3a coïncide, à
moins d'un tour près, avec sa position angulaire de
consigne, le contenu du compteur 11 est également nul.More precisely, when this difference is zero, that is to say
when the angular position of the
De même, lorsque cet écart est un retard du rotor 3a
par rapport à sa position angulaire de consigne, le
contenu du compteur 11 est supérieur à zéro et inférieur à
2(n-1).Likewise, when this difference is a delay of the
Dans ces deux cas, la sortie Q1 du compteur 11 est
donc à l'état "0". In these two cases, the output Q1 of the
Enfin, lorsque cet écart est une avance du rotor 3a
par rapport à sa position angulaire de consigne, le
contenu du compteur 11 est inférieur ou égal à 2n-1 et
supérieur ou égal à 2(n-1).Finally, when this difference is an advance of the
Dans ce dernier cas, la sortie Q1 du compteur 11 est
à l'état "1".In the latter case, the output Q1 of the
Le fonctionnement de la pièce d'horlogerie 1 va être
décrit maintenant en commençant arbitrairement juste après
l'un des instants tm définis ci-dessus et en admettant que
le rotor 3a est alors en avance par rapport à sa position
angulaire de consigne.The operation of timepiece 1 will be
now describes starting arbitrarily right after
one of the moments tm defined above and admitting that
the
Comme on l'a vu ci-dessus, la sortie Q1 du compteur
11 est donc à l'état "1". Le signal SM étant alors
également à l'état "1", la bascule bistable 13 prend
l'état où ses sorties Q et
Il en résulte que le transistor 16 devient conducteur
et court-circuite la bobine 3b du convertisseur 3. Le
rotor 3a est donc freiné, et sa vitesse de rotation
devient inférieure à la vitesse de consigne Vc.As a result, the
Il en résulte également que, l'entrée R de remise à
zéro du compteur 15 étant maintenant à l'état "0", le
contenu de ce compteur 15 augmente d'une unité à chacune
des impulsions du signal SC. Lorsque, dans le présent
exemple, ce contenu passe de la valeur quinze à la valeur
seize, soit environ 31,25 millisecondes après que la
bascule 13 a changé d'état, la sortie Q de ce compteur 15
passe à l'état "1".It also follows that, the entry R of delivery to
zero of
La bascule 13 reprend alors l'état où ses sorties Q
et
Le transistor 16 est donc à nouveau bloqué, de sorte
que le rotor 3a n'est plus freiné et que sa vitesse de
rotation peut à nouveau augmenter.The
Si, juste après l'instant tm suivant, la sortie Q1 du
compteur réversible 11 est encore à l'état logique "1", le
processus qui vient d'être décrit se déroule à nouveau.
L'avance du rotor 3a par rapport à sa position angulaire
de consigne, qui diminue évidemment chaque fois que ce
rotor 3a est freiné, finit par s'annuler.If, just after the next instant tm, the output Q1 of the
Lorsque cette avance devient nulle, la sortie Q1 du
compteur réversible 11 prend l'état "0", et le rotor 3a
n'est plus freiné jusqu'à ce qu'il prenne à nouveau de
l'avance par rapport à sa position angulaire de consigne
et que la sortie Q1 du compteur 11 repasse par conséquent
à l'état "1".When this advance becomes zero, the output Q1 of the
Lorsque le rotor 3a est en retard par rapport à sa
position angulaire de consigne juste après un des instants
tm définis ci-dessus, la sortie Q1 du compteur 11 est à
l'état "0".When the
Tant que ce retard est suffisamment faible pour que
le contenu du compteur 11 soit inférieur à 2(n-2), la
sortie Q2 de ce compteur 11 est également à l'état "0".
Par conséquent, les sorties des portes 12 et 25 et les
sorties Q des bascules 13 et 24 sont aussi à l'état "0".
Il en découle que les transistors 16 et 27 restent dans
leur état bloqué et, notamment, que la bobine 3b n'est
court-circuitée à aucun moment.As long as this delay is small enough for the content of the
Si en outre le couple moteur fourni par le ressort de
barillet 2 est supérieur ou égal au couple limite CL
défini ci-dessus, la vitesse de rotation du rotor 3a peut
rester ou tendre à devenir supérieure à la vitesse de
consigne Vc.If in addition the motor torque supplied by the spring of
Le retard du rotor 3a par rapport à sa position
angulaire de consigne tend donc à s'annuler.The delay of the
Cette situation reste inchangée jusqu'à ce que ce
retard s'annule et que le rotor 3a prenne de l'avance par
rapport à sa position angulaire de consigne. La sortie Q1
du compteur 11 passe alors à l'état "1" et le processus de
freinage décrit ci-dessus recommence.This situation remains unchanged until this
delay is canceled and the
Si le couple moteur fourni par le ressort de barillet
2 devient inférieur au couple limite CL défini ci-dessus,
l'énergie électrique produite par le convertisseur 3
devient insuffisante pour alimenter correctement les
divers composants du circuit d'asservissement 7. If the engine torque supplied by the
Mais, comme mentionné ci-dessus, l'accumulateur 29
est alors au moins partiellement chargé, de sorte que le
dispositif 28 maintient la tension Ua à une valeur telle
que les composants du circuit 7 fonctionnent correctement.
L'énergie électrique nécessaire à ce fonctionnement est
alors fournie, au moins partiellement, par l'accumulateur
29 du dispositif 28.But, as mentioned above, the
Le couple moteur fourni par le ressort de barillet 2
étant devenu inférieur au couple limite CL, le ressort de
barillet 2 ne peut plus non plus entraíner le rotor 3a à
sa vitesse de rotation de consigne Vc et, a fortiori, à
une vitesse supérieure à cette vitesse Vc. Le rotor 3a
commence donc à prendre, par rapport à sa position
angulaire de consigne, un retard qui ne peut plus être
corrigé de la manière décrite ci-dessus.The engine torque supplied by
Lorsque ce retard devient suffisamment grand pour que
le contenu du compteur 11 atteigne la valeur de 2(n-2), la
sortie Q2 de ce compteur 11 prend l'état "1", alors que la
sortie Q1 de ce dernier reste bien entendu à l'état "0".When this delay becomes large enough for the content of
Il en résulte que la sortie de la porte 25 passe à
l'état "1", de même que la sortie Q de la bascule 24.As a result, the output of
Le rotor 3a étant en retard par rapport à sa position
de consigne, le signal SM est encore à l'état "0" à
l'instant où cette sortie Q de la bascule 24 prend l'état
"1". La sortie Q du temporisateur 21 reste donc à l'état
"0", la sortie de la porte 23 reste à l'état "1" et le
transistor 27 reste bloqué.The
Lorsque, à l'instant tm suivant, le rotor 3a atteint
la position angulaire où la tension Ug passe par sa valeur
nulle pour devenir ensuite positive et que le signal SM
prend donc son état "1", le temporisateur 21 commence à
fonctionner.When, at the next instant tm, the
Comme cela a été mentionné ci-dessus, la sortie Q du
temporisateur 21 produit une impulsion IC de durée D après
qu'un temps de retard T s'est écoulé depuis l'instant tm
qui vient d'être mentionne.As mentioned above, the Q output of the
Pendant cette impulsion IC, la sortie Q du
temporisateur 21 est à l'état "1", de sorte que la sortie
de la porte 23 est à l'état "0" et que le transistor 27
est conducteur.During this IC pulse, the Q output of the
Pendant cette impulsion IC, la bobine 3b reçoit donc
une impulsion, qui sera désignée par IM, pendant laquelle
elle est soumise à la tension d'alimentation Ua. Cette
impulsion IM est synchrone avec l'impulsion IC, c'est-à-dire
qu'elle commence avec le même retard T que cette
dernière par rapport à l'instant tm mentionné ci-dessus,
et qu'elle a la même durée D que cette impulsion IC.During this pulse IC, the
On a vu ci-dessus que la tension d'alimentation Ua
est supérieure à la valeur de crête de la tension Ug
fournie par le générateur 3. Quelle que soit la valeur de
la tension Ug au moment où l'impulsion IM est appliquée à
la bobine 3b, cette impulsion IM provoque donc le passage
d'un courant dans cette bobine 3b, et donc l'application
d'un champ magnétique à l'aimant permanent du rotor 3a. De
manière bien connue, l'interaction de ce champ magnétique
et de celui qui est produit par l'aimant permanent du
rotor 3a provoque l'application à ce dernier d'un couple.
Ce dernier sera appelé couple électro-magnétique dans la
suite de cette description pour le distinguer du couple
mécanique appliqué au rotor 3a par le ressort de barillet
2.We have seen above that the supply voltage Ua
is greater than the peak value of the voltage Ug
provided by
Pour une raison qui sera rendue évidente plus loin,
ce couple électro-magnétique doit tendre à faire tourner
le rotor 3a dans le même sens que le couple mécanique
fourni par le ressort de barillet 2.For a reason that will be made clear later,
this electro-magnetic couple must tend to rotate
the
A cet effet, le temporisateur 21 est agencé de
manière que le retard T de l'impulsion IC par rapport au
passage de la tension Ug par sa valeur nulle à l'instant
tm défini ci-dessus soit inférieur à une demi-période de
cette tension Ug. Cette tension Ug est ainsi positive
lorsque l'impulsion IM est appliquée à la bobine 3b, et le
couple électro-magnétique fourni au rotor 3a en réponse à
cette impulsion IM a bien le sens désiré. Cette impulsion
IM peut donc être qualifiée d'impulsion motrice.To this end, the
De préférence, le temporisateur 21 est agencé de
manière que le retard T soit sensiblement égal à un quart
de la période de la tension Ug. L'impulsion motrice IM est
ainsi appliquée à la bobine 3b alors que la tension Ug a
une valeur proche de sa valeur de crête. L'homme du métier
comprendra facilement que, dans ces conditions, l'énergie
électrique fournie à la bobine 3b pendant l'impulsion
motrice IM est utilisée de la manière la plus efficace,
car le rotor 3a a alors une position angulaire telle que
le couple électromagnétique auquel il est soumis à une
valeur sensiblement égale à sa valeur maximale.Preferably, the
Pendant l'impulsion motrice IM, le convertisseur 3
fonctionne donc comme un moteur et convertit l'énergie
électrique reçue par sa bobine 3b en énergie mécanique.
Pour une raison qui sera rendue évidente plus loin, la
durée D de cette impulsion IM, qui détermine la quantité
d'énergie électrique reçue par la bobine 3b, est choisie
de manière que la quantité d'énergie mécanique qui en
résulte soit suffisante pour accélérer le rotor 3a jusqu'à
une vitesse supérieure à sa vitesse de consigne Vc.During the driving pulse IM, the
L'homme du métier comprendra qu'il n'est pas possible
de mieux préciser la valeur de cette durée D, car cette
valeur dépend des caractéristiques du convertisseur 3 et
des éléments mécaniques qui sont reliés au rotor 3a,
c'est-à-dire notamment le ressort de barillet 2 et les
aiguilles d'affichage de l'heure 6. L'homme du métier
n'aura cependant aucune peine à déterminer cette durée D
dans chaque cas particulier, par exemple par des essais.Those skilled in the art will understand that it is not possible
to better specify the value of this duration D, because this
value depends on the characteristics of
Dans un prototype réalisé par la déposante, où la
période de la tension Ug était de 250 ms comme dans
l'ensemble décrit ci-dessus, de très bons résultats ont
été obtenus en réalisant le temporisateur 21 de manière
que le retard T et la durée D soient respectivement égaux
à 60 ms et 4 ms, l'impulsion IM étant ainsi toujours
pratiquement symétrique, dans le temps, par rapport à
l'instant où la tension Ug passe par sa valeur de crête
positive.In a prototype produced by the applicant, where the
Ug voltage period was 250 ms as in
the set described above, very good results have
been obtained by setting
Tant que la sortie Q de la bascule 24 reste à l'état
"1", la bobine 3b reçoit une impulsion motrice IM à chaque
période de la tension Ug ou, ce qui revient au même dans
le présent exemple, à chaque tour du rotor 3a. Cette
impulsion motrice IM ayant les caractéristiques
mentionnées ci-dessus, la vitesse de rotation du rotor 3a
devient, ou reste, supérieure à sa vitesse de consigne Vc.As long as the output Q of flip-
Le retard du rotor 3a par rapport à sa position
angulaire de consigne diminue donc, de même que le contenu
du compteur 11.The delay of the
Lorsque ce retard s'annule et que le rotor 3a
commence à être en avance par rapport à sa position
angulaire de consigne, la sortie Q1 du compteur 11 repasse
à l'état "1" et la sortie Q de la bascule 24 repasse donc
à l'état "0", de sorte que la bobine 3b ne reçoit plus
d'impulsion IM.When this delay is canceled and the
Si le ressort de barillet 2 n'a pas été remonté
entre-temps, le rotor 3a prend à nouveau du retard par
rapport à sa position angulaire de consigne et le contenu
du compteur 11 commence à nouveau à augmenter. Lorsque ce
contenu devient égal ou supérieur à 2(n-2), la sortie Q2
de ce compteur 11 repasse à l'état "1" et le processus
décrit ci-dessus se déroule à nouveau.If the
A titre d'exemple non limitatif, le nombre n de
bascules bistables du compteur 11 peut être égal à neuf,
la capacité totale de ce compteur 11 étant alors égale à
29, c'est-à-dire 512. Dans cet exemple, les impulsions
motrices IM commencent donc à être produites lorsque le
contenu du compteur 11 est égal à 27, c'est-à-dire 128. Le
rotor 3a a donc alors 128 tours de retard, ou 128 x 360°,
par rapport à sa position angulaire de consigne.By way of nonlimiting example, the number n of flip-flops of the
La vitesse de consigne Vc du rotor 3a étant, toujours
dans cet exemple, de quatre tours par seconde, le retard
de la pièce d'horlogerie 1 est alors de 32 secondes.The set speed Vc of the
L'énergie mécanique fournie au rotor 3a pendant
chaque impulsion IM provient bien entendu de
l'accumulateur 29 du dispositif de stockage 28. Le
processus de rattrapage du retard du rotor 3a qui vient
d'être décrit peut donc se dérouler tant que cet
accumulateur 29 est suffisamment chargé. The mechanical energy supplied to the
On voit que la pièce d'horlogerie 1 fonctionne encore
correctement pendant un certain temps après que le couple
mécanique fourni par le ressort de barillet 2 est devenu
inférieur au couple limite CL défini ci-dessus.We see that timepiece 1 still works
properly for a while after the couple
mechanical provided by
L'homme du métier sait bien que, même lorsque le
transistor 16 est bloqué et que la bobine 3b n'est donc
pas court-circuitée, le rotor 3a est soumis à un couple de
freinage qui est produit en réponse à la somme du courant
consommé par les divers composants électroniques du
circuit d'asservissement 7 et du courant de charge de
l'accumulateur 29.Those skilled in the art are well aware that even when the
L'homme du métier sait également que ce couple de
freinage a pour effet d'augmenter le temps d'accélération
du rotor 3a, c'est-à-dire le temps mis par ce rotor 3a
pour atteindre et dépasser sa vitesse de consigne Vc après
la fin du processus de freinage décrit ci-dessus.Those skilled in the art also know that this pair of
braking has the effect of increasing the acceleration time
of
L'homme du métier comprendra donc facilement que,
dans une pièce d'horlogerie telle que la pièce
d'horlogerie 1 décrite ci-dessus, il est avantageux de
concevoir le dispositif de stockage 28 de manière que le
courant de charge de l'accumulateur 29 soit limité à une
valeur aussi faible que possible, pour que le temps
d'accélération du rotor 3a soit donc aussi court que
possible.Those skilled in the art will therefore readily understand that,
in a timepiece such as the timepiece
1 described above, it is advantageous to
design the
Dans sa forme d'exécution représentée schématiquement
et à titre d'exemple non limitatif à la figure 3, la pièce
d'horlogerie selon la présente invention est désignée par
la référence 31.In its embodiment shown schematically
and by way of nonlimiting example in FIG. 3, the part
of watchmaking according to the present invention is designated by
Tout comme la pièce d'horlogerie 1 de la figure 2, la
pièce d'horlogerie 31 comporte un ressort de barillet
couplé mécaniquement au rotor d'un convertisseur
électromécanique et à des moyens d'affichage de l'heure
courante, et la bobine de ce convertisseur est reliée à un
circuit redresseur. Ces divers composants de la pièce
d'horlogerie 31 sont désignés par les mêmes références que
les composants correspondants de la pièce d'horlogerie 1
et ne seront pas décrits à nouveau ici car ils peuvent
être identiques à ces derniers. Like timepiece 1 in Figure 2, the
La pièce d'horlogerie 31 comporte aussi un circuit
d'asservissement de la vitesse de rotation réelle du rotor
3a à sa vitesse de consigne Vc, qui est désigné dans ce
cas par la référence 32.
Chaque composant du circuit d'asservissement 32 qui
est désigné par la même référence que l'un des composants
du circuit d'asservissement 7 de la figure 2 est identique
à ce dernier et fonctionne comme lui. Ces composants du
circuit 32 ne seront donc pas décrits à nouveau ici. En
outre, tous ces composants du circuit 32 sont reliés entre
eux comme les composants correspondants du circuit 7, à
quelques exceptions près. Ces exceptions vont être
décrites maintenant, en même temps que les quelques
composants du circuit d'asservissement 32 qui n'existent
pas dans le circuit d'asservissement 7.Each component of the
Ainsi, dans le circuit d'asservissement 32, la grille
du transistor 16 n'est pas reliée directement à la sortie
Q de la bascule bistable 13 comme c'est le cas dans le
circuit d'asservissement 7, mais elle est reliée à la
sortie d'une porte ET 33 dont une entrée est, elle, reliée
à cette sortie Q de la bascule 13.Thus, in the
Une deuxième entrée de la porte 33 est reliée à la
sortie Q d'une bascule bistable 34 de type R-S dont
l'entrée S est reliée à la sortie d'une porte ET 35 et
dont l'entrée R est reliée à la sortie de l'inverseur 26.A second entrance to door 33 is connected to the
Q output of a flip-
Comme les autres bascules bistables 13 et 24 décrites
ci-dessus, la bascule 34 est sensible aux flancs montants
des signaux qu'elle reçoit sur ses entrées S et R, ce qui
signifie que sa sortie Q prend l'état "1" et l'état "0" en
réponse à chaque passage de son entrée S et,
respectivement, de son entrée R de l'état "0" à l'état
"1". En outre, la bascule 34 est également reliée au
circuit d'initialisation mentionné dans la description de
la pièce d'horlogerie 1, de sorte que sa sortie Q prend
l'état "0" en réponse à l'impulsion d'initialisation
produite par ce circuit.Like the other flip-
La porte 35 comporte deux entrées qui sont
respectivement reliées à la sortie Q1 du compteur 11 et,
par l'intermédiaire d'un inverseur 36, à la sortie Q2 de
ce même compteur 11.
Dans le circuit d'asservissement 32, la borne
négative 28b du dispositif de stockage 28 n'est pas reliée
directement à la borne 5c du redresseur 5, comme c est le
cas dans le circuit d'asservissement 7, mais elle est
reliée au drain d'un transistor MOS 37, de type n, dont la
source est, elle, reliée à cette borne 5c et donc au
potentiel de référence.In the
La grille du transistor 37 est reliée à la sortie
d'une porte OU 38 ayant deux entrées reliées
respectivement à la sortie Q1 du compteur 11 et, par
l'intermédiaire d'un inverseur 39, à la sortie de la porte
23.The gate of
Comme le transistor 16, le transistor 37 est bloqué
ou conducteur selon que sa grille est à l'état "0" ou à
l'état "1" puisqu'il est de type n et que sa source est
reliée au potentiel de référence.Like
Le fonctionnement de la pièce d'horlogerie 31 est en
grande partie identique à celui de la pièce d'horlogerie 1
de la figure 2. Les détails du fonctionnement de la pièce
d'horlogerie 31 qui ne figurent pas dans la description
qui va suivre peuvent donc être trouvés dans la
description du fonctionnement de la pièce d'horlogerie 1
qui a été faite ci-dessus.The operation of
Comme dans le cas de la pièce d'horlogerie 1 de la
figure 2, les sorties Q1 et Q2 du compteur 11 de la pièce
d'horlogerie 31 sont toutes deux à l'état "0" lorsque le
rotor 3a du convertisseur 3 est en retard par rapport à sa
position angulaire de consigne, et que ce retard est
relativement faible puisque le contenu du compteur 11 est
inférieur à 2(n-2).As in the case of the timepiece 1 of FIG. 2, the outputs Q1 and Q2 of the
Dans ces conditions, la sortie de la porte 12, la
sortie Q de la bascule 13 et la sortie de la porte 33 sont
à l'état "0", de sorte que le transistor 16 est bloqué.Under these conditions, the exit from
De même, la sortie de la porte 25 et la sortie Q de
la bascule 24 sont à l'état "0", de sorte que la sortie de
la porte 23 est à l'état "1" et que la sortie de
l'inverseur 39 est à l'état "0". La sortie de la porte 38
est dont à l'état "0" puisque ses deux entrées sont à
l'état "0", et le transistor 37 est bloqué.Likewise, the exit from
Si en outre le couple moteur fourni par le ressort de
barillet 2 est supérieur ou égal au couple limite CL, la
vitesse de rotation du rotor 3a peut rester ou tendre à
devenir supérieure à sa vitesse de consigne Vc, et le
retard de ce rotor 3a par rapport à sa position angulaire
de consigne tend à s'annuler.If in addition the motor torque supplied by the spring of
On voit que, dans les conditions qui viennent d'être
décrites et contrairement à ce qui se passe dans le cas de
la pièce d'horlogerie 1 de la figure 2, la liaison
électrique entre le dispositif de stockage 28 et le
redresseur 5 est interrompue. L'accumulateur 29 de ce
dispositif de stockage 28 ne peut donc absorber aucun
courant, quel que soit son état de charge. Le courant que
doit fournir le convertisseur 3 est donc strictement
limité à celui qui est absorbé, après le redressage
effectué par le circuit redresseur 5, par les autres
composants du circuit d'asservissement 32.We see that, under the conditions which have just been
described and unlike what happens in the case of
the timepiece 1 of FIG. 2, the link
electric between the
Il en résulte que le couple de freinage appliqué au
rotor 3a en réponse au courant fourni par le convertisseur
3, et donc le temps qui est nécessaire pour que ce rotor
3a rattrape son retard par rapport à sa position angulaire
de consigne, sont plus faibles dans le cas présent de la
pièce d'horlogerie 31 que dans le cas de la pièce
d'horlogerie 1 de la figure 2, toutes autres choses étant
égales.As a result, the braking torque applied to the
Si par contre, toujours dans les conditions qui
viennent d'être décrites, le couple moteur fourni par le
ressort de barillet 2 est inférieur au couple limite CL,
la vitesse de rotation du rotor 3a reste inférieure à sa
vitesse de consigne Vc et le retard du rotor 3a par
rapport à sa position angulaire de consigne augmente.If on the other hand, always under the conditions which
have just been described, the engine torque provided by the
Lorsque ce retard devient tel que le contenu du
compteur 11 atteint la valeur 2(n-2), la sortie Q2 de ce
compteur 11 passe à l'état "1". When this delay becomes such that the content of
La sortie Q1 du compteur 11 étant toujours à l'état
"0", le transistor 16 reste bloqué.The output Q1 of the
Par contre, la sortie Q2 du compteur 11 étant
maintenant à l'état "1", la sortie de la porte 25 passe à
l'état "1", de même que la sortie Q de la bascule 24.On the other hand, the output Q2 of the
Pendant chaque impulsion IC fournie par la sortie du
temporisateur 21, la sortie de la porte 23 passe à l'état
"0", ce qui rend le transistor 27 conducteur.
Simultanément, la sortie de l'inverseur 39 et, donc, la
sortie de la porte 38 passent à l'état "1", de sorte que
le transistor 37 devient conducteur.During each IC pulse supplied by the output of the
Il en résulte que, pendant chaque impulsion IC, le
dispositif de stockage 28 est à nouveau relié aux divers
composants du circuit d'asservissement 32, et notamment au
transistor 27.It follows that, during each pulse IC, the
Comme dans le cas de la pièce d'horlogerie 1 de la
figure 2, la bobine 3b du convertisseur 3 reçoit donc, en
réponse à chaque impulsion IC, une impulsion motrice IM
par l'intermédiaire du transistor 27, et l'énergie
électrique fournie à cette bobine 3b pendant cette
impulsion motrice IM est fournie par l'accumulateur 29.As in the case of timepiece 1 of the
FIG. 2, the
De même, si l'accumulateur 29 contient suffisamment
d'énergie électrique, chaque impulsion IM provoque une
accélération du rotor 3a telle que la vitesse de rotation
de ce dernier devient ou reste supérieure à sa vitesse de
consigne Vc, et le retard du rotor 3a par rapport à sa
position angulaire de consigne tend à s'annuler bien que
le couple moteur fourni par le ressort de barillet 2 soit
inférieur au couple limite CL.Likewise, if the
Toujours comme dans le cas de la pièce d'horlogerie 1
de la figure 2, la sortie Q1 du compteur 11 de la pièce
d'horlogerie 31 est à l'état "1" lorsque le rotor 3a du
convertisseur 3 est en avance par rapport à sa position
angulaire de consigne. En outre, si cette avance est
relativement faible et que le contenu du compteur 11 est
supérieur ou égal à 3.2(n-2), la sortie Q2 de ce compteur
11 est également à l'état "1". Still as in the case of the timepiece 1 of FIG. 2, the output Q1 of the
Dans ces conditions, la sortie de l'inverseur 36 est
à l'état "0", de sorte que la sortie de la porte 35, la
sortie Q de la bascule 34 et la sortie de la porte 33 sont
en permanence à l'état "0".Under these conditions, the output of the
Contrairement à ce qui se passe dans la pièce
d'horlogerie 1 de la figure 2, le transistor 16 est donc
bloqué en permanence dans ce cas, bien que le rotor 3a
soit en avance par rapport à sa position angulaire de
consigne.Contrary to what is happening in the room
clockmaking 1 of FIG. 2, the
Cependant, la sortie de la porte 38 est, elle, en
permanence à l'état "1", de sorte que le transistor 37 est
conducteur et que le dispositif de stockage 28 est relié,
également en permanence, au redresseur 5 et, bien entendu,
aux autres composants du circuit d'asservissement 32.However, the exit from
L'accumulateur 29 du dispositif de stockage 28
absorbe donc en permanence un courant de charge dont
l'intensité est d'autant plus grande que la quantité
d'énergie électrique contenue dans cet accumulateur 29 est
faible et que la capacité maximale de ce dernier est
élevée.The
Ce courant de charge de l'accumulateur 29 est
évidemment fourni par le convertisseur 3, par
l'intermédiaire du redresseur 5, et contribue donc à la
création du couple de freinage appliqué au rotor 3a.This charging current of the
On voit facilement que ce courant de charge de
l'accumulateur 29 doit être supérieur à une certaine
limite, qui est d'autant plus élevée que le couple moteur
fourni par le ressort de barillet 2 est grand, pour que le
couple de freinage appliqué au rotor 3a impose à ce
dernier une vitesse de rotation inférieure à sa vitesse de
consigne Vc.We can easily see that this charge current of
Si cette condition est remplie, l'avance du rotor 3a
par rapport à sa position angulaire de consigne diminue
bien que, dans ce cas, le transistor 16 ne soit pas
conducteur et ne court-circuite donc pas la bobine 3b.If this condition is met, the advance of
Cette situation ne change évidemment pas tant que le
rotor 3a est en avance par rapport à sa position angulaire
de consigne et que le courant de charge de l'accumulateur
reste supérieur à la valeur limite définie ci-dessus.This situation obviously does not change as long as the
Si cette avance du rotor 3a s'annule alors que ce
courant de charge est encore supérieur à cette valeur
limite, les sorties Q1 et Q2 du compteur 11 passent alors
toutes deux à l'état "0", de même que la sortie de la
porte 38. Il en découle que le transistor 37 se bloque à
nouveau, de sorte que l'accumulateur 29 n'absorbe plus de
courant. Le couple de freinage appliqué au rotor 3a n'est
alors plus causé que par le courant absorbé par les autres
composants du circuit d'asservissement 32 et la vitesse de
rotation de ce rotor 3a peut à nouveau dépasser la vitesse
de consigne Vc.If this advance of the
Si par contre le courant de charge de l'accumulateur
29 devient inférieur à la valeur limite définie ci-dessus
avant que l'avance du rotor 3a ne s'annule, cette avance
ne diminue plus, et même augmente, puisque le couple de
freinage appliqué à ce rotor 3a ne peut plus imposer à ce
dernier une vitesse inférieure à sa vitesse de consigne
Vc.If, on the other hand, the charging current of the
Le contenu du compteur 11 diminue donc, dans un tel
cas, et lorsque ce contenu devient inférieur à 3.2(n-2), la
sortie Q2 de ce compteur 11 passe à l'état "0", alors que
la sortie Q1 de ce dernier reste évidemment à l'état "1".The content of
La sortie de l'inverseur 36 et la sortie de la porte
35 passent donc à l'état "1", de même que la sortie Q de
la bascule 34.The output of the
Lorsque la sortie Q de la bascule 13 passe à l'état
"1" en réponse au passage du signal de mesure SM à l'état
"1", la sortie de la porte 33 passe également à l'état
"1", ce qui rend le transistor 16 conducteur, et ceci
jusqu'à ce que la sortie Q du temporisateur 15 passe elle-même
à l'état "1".When the output Q of flip-
Lorsque le transistor 16 est conducteur, il court-circuite
la bobine 3a et, comme dans le cas de la pièce
d'horlogerie 1, le couple de freinage appliqué au rotor 3a
impose à ce dernier une vitesse de rotation inférieure à
sa vitesse de consigne Vc. When
L'avance du rotor 3a par rapport à sa position
angulaire de consigne diminue donc bien que le courant de
charge de l'accumulateur 29 soit inférieur à la valeur
limite définie ci-dessus.The advance of the
Cette situation reste inchangée tant que le rotor 3a
est en avance par rapport à sa position angulaire de
consigne, le transistor 16 court-circuitant la bobine 3b à
chaque tour de ce rotor 3a.This situation remains unchanged as long as the
Lorsque l'avance du rotor 3a s'annule, les sorties Q1
et Q2 du compteur 11 passent toutes deux à l'état "0", de
sorte que les transistors 16 et 37 sont à nouveau bloqués
en permanence et que la vitesse de rotation du rotor 3a
peut donc à nouveau dépasser la vitesse de consigne Vc.When the advance of the
On voit que, dans la pièce d'horlogerie 31 qui vient
d'être décrite, une partie au moins de l'énergie
électrique produite par le convertisseur 3 lorsque le
rotor 3a de ce dernier est en avance par rapport à sa
position angulaire de consigne et que sa vitesse de
rotation doit donc être réduite à une valeur inférieure à
la vitesse de consigne de Vc est utilisée pour charger
l'accumulateur 29 du dispositif de stockage 28. Dans la
pièce d'horlogerie 1 de la figure 2, par contre, cette
même partie de l'énergie électrique produite dans ces
conditions est dissipée par effet Joule, principalement
dans la bobine 3b du convertisseur 3 et dans le transistor
16.We see that in the
Il en découle que l'autonomie de la pièce
d'horlogerie 31 est encore augmentée, toutes autres choses
étant égales, par rapport à l'autonomie de la pièce
d'horlogerie 1.It follows that the autonomy of the
L'homme du métier comprendra facilement que, dans la
pièce d'horlogerie 31, il est avantageux de concevoir le
dispositif de stockage 28 de manière que le courant de
charge de l'accumulateur 29 ne soit pas limité ou, le cas
échéant, que ce courant de charge soit tout au plus limité
à la valeur au-dessus de laquelle cet accumulateur 29
risque d'être endommagé. Those skilled in the art will readily understand that in the
De même, il est également avantageux de choisir
l'accumulateur 29 de manière que sa capacité nominale soit
aussi élevée que possible.Likewise, it is also advantageous to choose
the
On voit que l'autonomie d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention est nettement plus grande que l'autonomie d'une pièce d'horlogerie connue telle que celles qui sont décrites dans les demandes de brevet EP 0 239 820 et EP 0 679 968 déjà mentionnées.We see that the autonomy of a timepiece according to the present invention is significantly larger than the autonomy of a known timepiece such as those described in patent applications EP 0 239 820 and EP 0 679 968 already mentioned.
Ceci est évidemment dû au fait qu'une pièce d'horlogerie selon la présente invention comporte un dispositif de stockage capable d'emmagasiner, sous forme d'énergie électrique, une partie de l'énergie mécanique contenue dans son ressort de barillet, ainsi que des moyens qui permettent d'utiliser cette énergie électrique pour faire fonctionner la pièce d'horlogerie après que ce ressort de barillet se soit complètement désarmé.This is obviously due to the fact that a room timepieces according to the present invention comprises a storage device capable of storing, in the form electrical energy, part of the mechanical energy contained in its barrel spring, as well as means to use this electrical energy to operate the timepiece after that barrel spring is completely disarmed.
Il est évident que l'augmentation de l'autonomie d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention ne peut pas être chiffrée d'une manière générale car elle dépend des caractéristiques de ses divers composants, et notamment de la capacité de l'accumulateur faisant partie de son dispositif de stockage.It is obvious that the increase in autonomy of a timepiece according to the present invention does cannot be encrypted in general because it depends on the characteristics of its various components, and in particular the capacity of the accumulator forming part of its storage device.
On voit que si cette capacité est telle que la quantité d'énergie électrique que cet accumulateur peut emmagasiner est à peu près égale à celle qui correspond à la quantité d'énergie mécanique E2 définie ci-dessus, et que cette dernière est à peu près égale à la quantité d'énergie mécanique E1 également définie ci-dessus, l'autonomie de la pièce d'horlogerie est pratiquement doublée, toutes autres choses étant égales, par rapport à celle d'une pièce d'horlogerie connue du même genre.We see that if this capacity is such that the amount of electrical energy that this accumulator can store is roughly equal to that which corresponds to the amount of mechanical energy E2 defined above, and that the latter is roughly equal to the quantity mechanical energy E1 also defined above, the autonomy of the timepiece is practically doubled, all other things being equal, with respect to that of a known timepiece of the same kind.
Cependant, le ressort de barillet d'une pièce d'horlogerie, quelle qu'elle soit, est généralement remonté de nombreuses fois avant que le couple mécanique qu'il fournit ne devienne inférieur au couple limite CL. Il en découle que l'énergie mécanique qui est disponible, après conversion en énergie électrique, pour charger l'accumulateur du dispositif de stockage d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention est généralement très supérieure à l'énergie mécanique E2.However, the barrel spring of a piece of any kind, is generally reassembled many times before the mechanical torque that it provides does not fall below the limit torque CL. It follows that the mechanical energy that is available, after conversion to electrical energy, to charge the accumulator of the room storage device of watchmaking according to the present invention is generally much higher than the mechanical energy E2.
Il est donc possible, et même souhaitable, d'équiper le dispositif de stockage d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention d'un accumulateur ayant une capacité telle qu'il peut emmagasiner une quantité d'énergie électrique supérieure à celle qui correspond à la quantité d'énergie mécanique E2 définie ci-dessus. Malgré sa capacité importante, cet accumulateur est généralement complètement chargé lorsque le couple moteur fourni par le ressort de barillet de cette pièce d'horlogerie devient inférieur au couple limite CL défini ci-dessus. Il en découle que l'autonomie d'une pièce d'horlogerie dont le dispositif de stockage comporte un tel accumulateur est encore augmentée.It is therefore possible, and even desirable, to equip the device for storing a timepiece according to the present invention of an accumulator having a capacity such that it can store an amount of energy higher than that corresponding to the quantity mechanical energy E2 defined above. Despite that large capacity, this accumulator is generally fully charged when the engine torque supplied by the barrel spring of this timepiece becomes lower than the limit torque CL defined above. It follows that the autonomy of a timepiece whose storage device has such an accumulator is further increased.
Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la pièce d'horlogerie selon la présente invention dont deux formes d'exécution viennent d'être décrites sans que celle-ci sorte pour autant du cadre de cette invention. Seules quelques-unes de ces modifications seront mentionnées ci-dessous.It is obvious that many modifications can be made to the timepiece according to the present invention of which two embodiments come to be described without this one leaving the part of this invention. Only a few of these changes will be mentioned below.
Ainsi, par exemple, l'homme du métier verra sans difficulté que le convertisseur d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention peut comporter plus d'une bobine et/ou que son rotor peut comporter un aimant permanent multipolaire. Ce rotor peut également comporter plusieurs aimants bipolaires ou multipolaires.Thus, for example, a person skilled in the art will see without difficulty that the converter of a timepiece according to the present invention may include more than one coil and / or that its rotor may include a magnet permanent multipolar. This rotor can also include several bipolar or multipolar magnets.
Dans de tels cas, la période de la tension alternative produite par le convertisseur est évidemment un sous-multiple de la période de rotation du rotor de ce convertisseur. Le circuit d'asservissement de la pièce d'horlogerie est alors bien entendu de préférence agencé de manière à fournir une impulsion motrice, lorsque cela est nécessaire, à chaque période de cette tension.In such cases, the period of tension alternative produced by the converter is obviously a submultiple of the rotor rotation period of this converter. The room control circuit watchmaking is then of course preferably arranged so as to provide a driving impulse, when that is necessary, at each period of this tension.
D'autre part, l'asservissement de la position angulaire réelle du rotor du convertisseur d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention à sa position angulaire de consigne peut être réalisé d'une manière différente de celle qui a été décrite ci-dessus, par exemple de la manière qui est décrite dans la demande de brevet EP 0 239 820 déjà mentionnée.On the other hand, the enslavement of the position actual angle of the one-piece converter rotor of watchmaking according to the present invention in its position setpoint angle can be achieved in a different from the one described above, by example of the way that is described in the request for EP patent 0 239 820 already mentioned.
Les moyens qui produisent les impulsions motrices désignées par IM dans la description ci-dessus peuvent également être modifiés.Means which produce motor impulses designated by IM in the above description may also be changed.
Par exemple, ces moyens peuvent être agencés de manière à produire, lorsque cela est nécessaire, deux impulsions motrices à chaque période de la tension produite par le convertisseur. Dans un tel cas, il est avantageux qu'une de ces impulsions motrices soit positive et soit appliquée à la bobine du convertisseur lorsque la tension alternative produite par ce dernier est proche de sa valeur de crête positive, comme dans les exemples décrits ci-dessus, et que l'autre de ces impulsions motrices soit appliquée à cette bobine lorsque cette tension est proche de sa valeur de crête négative. Cette dernière impulsion motrice doit évidemment être également négative, de manière à aussi accélérer le rotor du générateur.For example, these means can be arranged to so as to produce, when necessary, two motor impulses at each period of tension produced by the converter. In such a case, it is advantageous that one of these motor impulses is positive and be applied to the converter coil when the alternating voltage produced by the latter is close to its positive peak value, as in the examples described above, and that the other of these impulses drive is applied to this coil when this voltage is close to its negative peak value. This last driving impulse must obviously also be negative, so as to also accelerate the rotor of the generator.
Il faut noter que le nombre d'impulsions motrices appliquées à la bobine du convertisseur à chaque période de la tension produite par le convertisseur, lorsque cela est nécessaire, peut également être supérieur à deux.It should be noted that the number of motor pulses applied to the converter coil in each period of the voltage produced by the converter, when this is required, can also be greater than two.
Toujours par exemple, les moyens produisant les impulsions motrices peuvent aussi être modifiés de manière que ces dernières soient produites dans des conditions différentes de celles qui ont été décrites ci-dessus. Ainsi, ces moyens peuvent être agencés de manière que la production de ces impulsions motrices commence et/ou se termine plus tôt ou plus tard que ce qui a été décrit. Notamment, et encore par exemple, ces moyens peuvent être agencés de manière que cette production ne soit interrompue que lorsque la valeur du signal de comparaison entre la position angulaire réelle du rotor du convertisseur et sa position angulaire de consigne est représentative d'une certaine avance de ce rotor par rapport à cette position angulaire de consigne, et non pas dès que cette valeur indique que le retard du rotor s'est annulé comme dans les exemples décrits ci-dessus. De même, ces moyens peuvent être agencés de manière que la production des impulsions motrices commence aussitôt que la valeur du signal de comparaison est représentative d'un retard, aussi faible soit-il, de ce rotor par rapport à sa position angulaire de consigne.Always for example, the means producing the motor impulses can also be changed so that the latter are produced under conditions different from those described above. Thus, these means can be arranged so that the production of these motor impulses begins and / or ends sooner or later than what has been described. In particular, and again for example, these means can be arranged so that this production is not interrupted only when the value of the comparison signal between the actual angular position of the rotor of the converter and its setpoint angular position is representative of a certain advance of this rotor by relative to this set angular position, not as soon as this value indicates that the rotor delay has canceled as in the examples described above. Likewise, these means can be arranged so that the motor impulse production begins as soon as the value of the comparison signal is representative of a delay, however slight, of this rotor compared to its setpoint angular position.
De même, dans une pièce d'horlogerie selon la
présente invention telle que celle qui est représentée à
la figure 3, le circuit d'asservissement peut être agencé
de manière que le transistor de freinage, c'est-à-dire le
transistor 16 de cette figure 3, soit rendu conducteur ou
bloqué pour des valeurs du signal de comparaison
différentes de celles qui ont été mentionnées ci-dessus.
Notamment, ce circuit d'asservissement peut être agencé de
manière que ce transistor de freinage soit déjà rendu
conducteur lorsque cette valeur est encore supérieure à
3.2(n-2), l'avance que prend le rotor du convertisseur
lorsque le courant de charge de l'accumulateur du
dispositif de stockage devient inférieur à la limite
définie ci-dessus pouvant ainsi être réduite.Similarly, in a timepiece according to the present invention such as that which is represented in FIG. 3, the control circuit can be arranged so that the braking transistor, that is to say the
Claims (7)
caractérisée par le fait que lesdits moyens d'asservissement (7; 32) comprennent en outre des moyens de commande (21, 23 à 28; 21, 23 à 28, 37 à 39) répondant audit signal de comparaison pour appliquer audit rotor (3a) un deuxième couple moteur provoquant également ladite rotation dudit rotor (3a) dans ledit sens déterminé et à une vitesse de rotation supérieure à ladite vitesse de consigne (Vc) lorsque ledit écart est un retard de ladite position angulaire réelle dudit rotor (3a) par rapport à ladite position angulaire de consigne et que ledit retard est supérieur à un retard déterminé.
characterized in that said servo means (7; 32) further comprises control means (21, 23 to 28; 21, 23 to 28, 37 to 39) responding to said comparison signal to apply to said rotor (3a ) a second motor torque also causing said rotation of said rotor (3a) in said determined direction and at a speed of rotation greater than said set speed (Vc) when said deviation is a delay from said real angular position of said rotor (3a) by relative to said set angular position and that said delay is greater than a determined delay.
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DE (1) | DE69712034T2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000029913A1 (en) | 1998-11-17 | 2000-05-25 | Seiko Epson Corporation | Electronically controlled mechanical watch and method of preventing overcharge |
EP1544692A1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-06-22 | Asulab S.A. | Electromechanical timepiece comprising a power reserve indicator |
CN112051723A (en) * | 2019-06-06 | 2020-12-08 | 斯沃奇集团研究及开发有限公司 | Measurement of the accuracy of a timepiece comprising a continuously rotating electromechanical transducer in its analogue time display device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0239820A1 (en) * | 1986-03-26 | 1987-10-07 | Asulab S.A. | Mechanical-to-electrical energy converter |
DE3903706A1 (en) * | 1988-02-09 | 1989-08-17 | Fraunhofer Ges Forschung | Clock having an electronic clock module |
EP0679968A1 (en) * | 1994-04-25 | 1995-11-02 | Asulab S.A. | Timepiece driven by a mechanical power source and regulated by an electronic circuit |
-
1997
- 1997-06-27 EP EP19970110538 patent/EP0875807B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-27 DE DE1997612034 patent/DE69712034T2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0239820A1 (en) * | 1986-03-26 | 1987-10-07 | Asulab S.A. | Mechanical-to-electrical energy converter |
DE3903706A1 (en) * | 1988-02-09 | 1989-08-17 | Fraunhofer Ges Forschung | Clock having an electronic clock module |
EP0679968A1 (en) * | 1994-04-25 | 1995-11-02 | Asulab S.A. | Timepiece driven by a mechanical power source and regulated by an electronic circuit |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000029913A1 (en) | 1998-11-17 | 2000-05-25 | Seiko Epson Corporation | Electronically controlled mechanical watch and method of preventing overcharge |
EP1544692A1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-06-22 | Asulab S.A. | Electromechanical timepiece comprising a power reserve indicator |
US7274624B2 (en) | 2003-12-16 | 2007-09-25 | Asulab S.A. | Timepiece with power-reserve indication |
CN112051723A (en) * | 2019-06-06 | 2020-12-08 | 斯沃奇集团研究及开发有限公司 | Measurement of the accuracy of a timepiece comprising a continuously rotating electromechanical transducer in its analogue time display device |
CN112051723B (en) * | 2019-06-06 | 2021-12-17 | 斯沃奇集团研究及开发有限公司 | Measuring accuracy of a timepiece comprising a continuously rotating electromechanical transducer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69712034D1 (en) | 2002-05-23 |
DE69712034T2 (en) | 2002-11-21 |
EP0875807B1 (en) | 2002-04-17 |
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