EP1014230B1 - Pièce d'horlogerie comportant une génératrice d'énergie électrique - Google Patents

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EP1014230B1
EP1014230B1 EP19980123823 EP98123823A EP1014230B1 EP 1014230 B1 EP1014230 B1 EP 1014230B1 EP 19980123823 EP19980123823 EP 19980123823 EP 98123823 A EP98123823 A EP 98123823A EP 1014230 B1 EP1014230 B1 EP 1014230B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
timepiece
thermal compensation
generator
voltage
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP19980123823
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German (de)
English (en)
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EP1014230A1 (fr
Inventor
Alain Zaugg
Pierre-André Farine
Jean-Pierre Wattenhofer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Frederic Piguet SA
Original Assignee
Frederic Piguet SA
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Publication date
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Publication of EP1014230A1 publication Critical patent/EP1014230A1/fr
Priority to HK00108378.5A priority patent/HK1029186A1/xx
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G19/00—Electric power supply circuits specially adapted for use in electronic time-pieces
    • G04G19/08—Arrangements for preventing voltage drop due to overloading the power supply

Definitions

  • the present invention relates to a timepiece driven by a source of mechanical energy and, in particular, to such a timepiece whose operation is regulated by an electronic servocontrol circuit.
  • Such a timepiece is for example described in the Swiss patent CH 686 332 .
  • the source of mechanical energy comprising a mainspring, is mechanically coupled to the rotor of an electric energy generator so as to cause the rotor to rotate at a speed greater than a speed of rotation. set point.
  • This timepiece further comprises a servo-control circuit of the rotational speed of the rotor powered by the electrical energy supplied by the generator.
  • This servocontrol circuit includes a transistor that bypasses the generator coil and thus brakes the rotor to a speed below the set speed when a comparator indicates that the rotor is ahead of its angular position.
  • This timepiece has neither battery nor accumulator since the supply of its electronic circuits is provided by the electrical energy supplied by its generator whose rotor is connected to the source of mechanical energy constituted by the mainspring spring similar to that used in classic mechanical timepieces. This represents a clear advantage over a conventional electronic timepiece whose circuits are powered by a battery or accumulator whose life is limited.
  • the electronic circuits of the timepiece are powered by a DC voltage supplied by a circuit for rectifying the AC voltage produced by the generator.
  • the value of this DC voltage which depends on the value of the AC voltage, must obviously be permanently sufficient for the electronic circuits to work properly.
  • the timepiece described in this Swiss patent CH 686 332 has the same precision as a quartz movement timepiece by virtue of the fact that the generator is electrically slaved with respect to reference pulses produced by reference means comprising a quartz oscillator.
  • the quartz oscillator equipping this timepiece typically has deviations due to changes in ambient temperature. This causes an instability of the reference means which has repercussions on the enslavement of the timepiece and thus affects the accuracy of the operation thereof.
  • An object of the present invention is thus to overcome this disadvantage and thus to propose a timepiece of the type described in the patent CH 686 332 whose accuracy of walking is improved.
  • the electrical energy supplied by the generator of the timepiece according to the present invention being limited, it is also necessary to ensure that the timepiece, and in particular its electronics is constantly and sufficiently powered. Indeed, the engagement of the electronics necessary to compensate for thermal variations causes an increase in the consumption of the electrical energy supplied by the generator. This increase can seriously compromise the operation of the enslavement of the timepiece.
  • Another object of the present invention is thus to ensure an adequate supply of the electronic circuits of the timepiece despite the increase in energy consumption necessary to compensate for thermal variations.
  • the present invention relates to the timepiece whose characteristics are listed in claim 1.
  • the solution recommended by the present invention thus makes it possible to improve the precision of the running of this timepiece while ensuring a correct and sufficient supply of its electronics.
  • FIG. 1 represents a simplified general diagram of a timepiece according to the invention. It should be noted that part of this diagram concerning the servo-control circuit of the speed of rotation of the generator of this timepiece will not be described in detail here, the person skilled in the art can easily build this servo device by referring to the patent description CH 686 332 cited in the preamble. However, to make the understanding of the present invention easier, the essential elements of the scheme and operation of this servocontrol circuit will be briefly recalled here.
  • the timepiece 1 comprises a mechanical energy source formed by a barrel 2 housing a spring 21 of the usual type in the watchmaking technique, manual or automatic winding.
  • the barrel 2 is mechanically coupled to the rotor 31 of an electric generator 3 via a gear train 4 symbolized by mixed lines.
  • Generator 3 comprises a coil 32 at terminals 3a and 3b from which an alternating voltage Ug is generated when rotor 31 is rotated, this rotor carrying one or more permanent magnets generating a magnetic field represented by an arrow on the figure 1 and with which the coil 32 is magnetically coupled.
  • the terminals 3a and 3b of the coil 32 are connected to a rectifying circuit 5 whose output terminals 5a and 5b provide a DC voltage Ua from the alternating voltage Ug and intended to supply the various electronic circuits of the room. watchmaking 1.
  • the rectifying circuit 5 will not be described in detail here, as it may be similar to any of the rectifying circuits well known to those skilled in the art. It should be mentioned in particular that the request for EP 0 848 306 describes an example of such a rectifying circuit for a timepiece of the type described in the patent CH 686 332 . In general, this rectifying circuit 5 comprises a filtering capacitor connected between its output terminals 5a and 5b and which has not been shown.
  • Needles 6 or any other conventional means of mechanical time display are mechanically coupled to the gear train 4 to allow the display of the current time.
  • One or more display devices attached to the date, the day and / or other time indications may optionally be provided.
  • the timepiece 1 also comprises a mechanism for setting the needles 6 and, where appropriate, for correcting the at least one additional display device, which has not been shown because it may be similar to any of the various mechanisms of this kind which are well known to those skilled in the art.
  • the rotational speed of the hands 6 is maintained at a constant mean value by means of a servocontrol circuit 7 of the rotational speed of the rotor 31 at a reference speed Vc.
  • the servo control circuit components 7 are designed to adjust the rotational speed of the rotor 31, so that the hands 6 rotate at the required speed of accurate time indication, when the rotor 31 rotates at the speed of rotation. setpoint Vc. This is for example seven revolutions per second.
  • the servo-control circuit 7 comprises an oscillator 71 controlled by a watch-type crystal 8 and a frequency divider. 72 with an adjustable division ratio reducing the frequency of this oscillator 71 to a value usable by a functional block 73 which controls the gate of a semiconductor component 74, for example an n-type MOS transistor.
  • this semiconductor component 74 when made conductive, allows to short-circuit the coil 32 and produce thus a braking effect on the rotational movement of the rotor 31 of the generator 3.
  • a braking control signal SF which flows on a line 75 between the functional block 73 and the gate of the semiconductor component 74 is of logic type and in the example shown, it is assumed that this signal is in the logic state. 0 "as the timepiece does not advance, that is to say as the average speed of the rotor 31 is less than the set speed Vc. Under these conditions, the semiconductor component 74 remains blocked and the rotor 31 is not braked.
  • the braking control signal SF may be formed of pulses of determined durations beginning at the beginning of each alternation. , for example positive, of the voltage Ug at the terminals 3a and 3b of the coil 32 as described for example in the Swiss patent CH 686 332 .
  • the alternations of the voltage Ug are detected by the functional block 73 on a line 76 connected between the terminal 3a of the coil 32 and the functional block 73.
  • this signal is the logic state "1" making the semiconductor component 74 conductive and braking the rotor 31.
  • the latter furthermore comprises, according to the present invention, a thermal compensation circuit 9 coupled to the frequency divider circuit 72 of the servocontrol circuit 7.
  • compensation 9 makes it possible to adjust the temperature of the step of the timepiece 1 by compensating for the influences of the temperature variations to which the quartz 8 is subjected.
  • Thermal compensation devices are known to those skilled in the art.
  • the EP 0 406 174 which describes an integrated temperature sensor that can easily be adapted to allow a thermal compensation measurement of a quartz.
  • the thermal compensation circuit 9 comprises a temperature sensor 91 sensitive to the surrounding temperature, a reference circuit 92 delivering a reference signal and an analog-digital converter 93 providing a digital quantity representative of the temperature.
  • the temperature sensor 91 and the reference circuit 92 respectively deliver signals at frequencies F T and F ref , the ratio of which is converted by the converter 93 into a number N T.
  • This number N T is integrated in the inhibit factor of the frequency divider 72 to allow adjustment of the frequency of the pulses delivered to the output of the frequency divider circuit 73.
  • the figure 2 allows to briefly expose the operating principle of the thermal compensation circuit 9 of the figure 1 of which further details can be found in the EP 0 406 174 .
  • the temperature sensor 91 and the reference circuit 92 produce signals at frequencies F T and F ref respectively. These signals are produced at the output of a current-controlled oscillator (CCO) 901.
  • This oscillator 901 is controlled by a switch device SW by currents I T and I ref .
  • two current sources respectively produce a current I T strictly proportional to the absolute temperature and a current I VBE decreasing linearly with the temperature such as the sum of currents I T and I VBE , when the switch device SW is closed, constitutes a reference current I ref .
  • the analog-digital converter 93 thus sequentially receives the two frequencies F T and F ref , in parallel with a frequency F CK emanating from a stage of the frequency divider circuit 72 of the servocontrol circuit 7.
  • the analog-digital converter 93 comprises a down-counter 931, a preselection counter 932, first and second zero detectors 933 and 934, a memory 935 and an interface circuit 936.
  • the function of the up-down counter 931 is to integrate, in one direction, the input frequency F T and then, in the other direction, the reference frequency F ref to zero. It plays the same role as the voltage integrator in a conventional dual-ramp converter.
  • the contents of this down-counter 931 is represented by a variable N M.
  • the preset counter 932 counts the frequency pulses F CK .
  • the content of this counter 932 represented by a variable N CK , is representative, at the end of the conversion, of the temperature according to a linear correspondence law.
  • the parameters of this law are adjusted in preselecting the counter 932 to a value -N ex before the first conversion phase, then to a value -N 0 before the second conversion phase, these two values -N ex and -N 0 being stored in the memory 935.
  • This value N CK is adapted and transmitted in the form of the digital quantity N T , via the interface circuit 936, in the frequency divider circuit 72 of the control circuit 7 so as to allow the adjustment of the factor of inhibition of the frequency divider circuit 72.
  • the thermal compensation circuit 9 just described is periodically switched on, for example every 8 minutes, for a determined duration in order to produce the value N T representative of the thermal compensation of the quartz.
  • this thermal compensation circuit 9 generates a substantial potential drop ⁇ V at the terminals of the rectifying circuit 5, which may result in an interruption of operation of the servocontrol circuit 7 which is no longer sufficiently powered.
  • the DC voltage Ua delivered across the rectifying circuit must thus be sufficient to ensure both the maintenance of the power supply of the control circuit 7 and to allow the measurement of thermal compensation by means of the thermal compensation circuit 9.
  • the timepiece is thus arranged so as to produce, for the purpose of the thermal compensation measurement, a increasing the DC voltage Ua allowing the servo circuits 7 and thermal compensation 9 to function properly.
  • the figure 3 schematically shows an illustration of the evolution of this DC voltage Ua shortly before, during and shortly after the heat compensation measurement.
  • the DC voltage delivered by the rectifier circuit is at a level Ua 1 .
  • This voltage Ua 1 or nominal voltage, is typically of the order of 1.3 V.
  • the timepiece is normally regulated according to the principle described in the preamble.
  • the level Ua min indicated in phantom indicates the minimum power level below which the servo circuit is no longer properly supplied. In practice, this minimum power level Ua min is of the order of 1 V.
  • the thermal compensation circuit 9 typically consumes 10 ⁇ A for a duration of approximately 450 ms (t CT in the figure 3 ) under 1.2 V minimum.
  • a load reserve Q of the order of 4.5 ⁇ As must thus be constituted so as to allow the measurement of thermal compensation. Since the known value of the capacitance of the rectification circuit is typically 10 ⁇ F, it follows that it can be estimated that the potential drop ⁇ V as a result of the thermal compensation measurement will be equal to 0.45 V.
  • the nominal voltage Ua 1 being 1.3 V, it is thus easy to see the difficulty of operating the thermal compensation circuit in this timepiece.
  • the generator Shortly before the thermal compensation measurement, ie at a time t 0 - ⁇ , the generator is thus left free and the supply voltage Ua increases to a level Ua 2 .
  • the supply voltage U a gradually decreases to reach, at the end of the thermal compensation measurement at time t 0 + t CT , the voltage level Ua 2 - ⁇ V , ie about 1.24 V.
  • a reserve of the order of 0.24 V is still available and the operation of the servocontrol circuit is ensured.
  • the timepiece returns to its normal operating mode until the next thermal compensation measurement.
  • the accuracy of the walking of the timepiece can thus be improved by the compensation of ambient temperature variations, while ensuring that the operation of the servo circuit is not compromised.

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Description

  • La présente invention est relative à une pièce d'horlogerie mue par une source d'énergie mécanique et, en particulier, à une telle pièce d'horlogerie dont la marche est régulée par un circuit d'asservissement électronique.
  • Une telle pièce d'horlogerie est par exemple décrite dans le brevet suisse CH 686 332 . Dans celle pièce d'horlogerie, la source d'énergie mécanique, comprenant un ressort de barillet, est couplée mécaniquement au rotor d'une génératrice d'énergie électrique de manière à provoquer la rotation de ce rotor à une vitesse supérieure à une vitesse de consigne déterminée.
  • Cette pièce d'horlogerie comporte en outre un circuit d'asservissement de la vitesse de rotation du rotor alimenté par l'énergie électrique fournie par la génératrice. Ce circuit d'asservissement comporte un transistor qui court-circuite la bobine de la génératrice et freine ainsi le rotor jusqu'à une vitesse inférieure à la vitesse de consigne lorsqu'un comparateur indique que le rotor est en avance par rapport à sa position angulaire théorique.
  • Cette pièce d'horlogerie ne comporte ni pile ni accumulateur puisque l'alimentation de ses circuits électroniques est assurée par l'énergie électrique fournie par sa génératrice dont le rotor est relié à la source d'énergie mécanique constituée par le ressort de barillet semblable à celui utilisé dans les pièces d'horlogerie mécaniques classiques. Ceci représente un net avantage par rapport à une pièce d'horlogerie électronique classique dont les circuits sont alimentés par une pile ou un accumulateur dont la durée de vie est limitée.
  • Les circuits électroniques de la pièce d'horlogerie sont alimentés par une tension continue fournie par un circuit de redressement de la tension alternative produite par la génératrice. La valeur de cette tension continue, qui dépend de la valeur de la tension alternative, doit évidemment être en permanence suffisante pour que les circuits électroniques fonctionnent correctement.
  • La pièce d'horlogerie décrite dans ce brevet suisse CH 686 332 présente la même précision qu'une pièce d'horlogerie à mouvement à quartz grâce au fait que la génératrice est asservie électriquement par rapport à des impulsions de référence produites par des moyens de référence comprenant un oscillateur à quartz.
  • Toutefois, l'oscillateur à quartz équipant cette pièce d'horlogerie présente typiquement des déviations dues aux variations de température ambiante. Ceci engendre une instabilité des moyens de référence qui se répercute sur l'asservissement de la pièce d'horlogerie et affecte ainsi la précision de la marche de celle-ci.
  • Un but de la présente invention est ainsi de pallier cet inconvénient et de proposer ainsi une pièce d'horlogerie du type décrit dans le brevet CH 686 332 dont la précision de la marche est améliorée.
  • L'énergie électrique fournie par la génératrice de la pièce d'horlogerie selon la présente invention étant limitée, il est par ailleurs nécessaire d'assurer que la pièce d'horlogerie, et en particulier son électronique soit constamment et suffisamment alimentée. En effet, l'enclenchement de l'électronique nécessaire à la compensation des variations thermiques engendre une augmentation de la consommation de l'énergie électrique fournie par la génératrice. Cette augmentation peut fortement compromettre le fonctionnement de l'asservissement de la pièce d'horlogerie.
  • Un autre but de la présente invention est ainsi d'assurer une alimentation adéquate des circuits électroniques de la pièce d'horlogerie malgré l'augmentation de la consommation d'énergie nécessaire à la compensation des variations thermiques.
  • A cet effet la présente invention a pour objet la pièce d'horlogerie dont les caractéristiques sont énumérées dans la revendication 1.
  • La solution préconisée par la présente invention permet ainsi d'améliorer la précision de la marche de cette pièce d'horlogerie tout en assurant une alimentation correcte et suffisante de son électronique.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels :
    • la figure 1 montre un schéma général simplifié d'une pièce d'horlogerie selon l'invention;
    • la figure 2 est un schéma d'un circuit de compensation thermique utilisé dans la pièce d'horlogerie de la figure 1; et
    • la figure 3 présente un diagramme de l'évolution de la tension continue Ua délivrée aux bornes du circuit de redressement peu avant, pendant et peu après la mesure de compensation thermique.
  • On va tout d'abord se référer à la figure 1 qui représente un schéma général simplifié d'une pièce d'horlogerie selon l'invention. Il est à noter que la partie de ce schéma concernant le circuit d'asservissement de la vitesse de rotation de la génératrice de cette pièce d'horlogerie ne sera pas décrite en détail ici, l'homme du métier pouvant sans peine construire ce dispositif d'asservissement en se référant à la description du brevet CH 686 332 cité en préambule. Toutefois, pour rendre plus facile la compréhension de la présente invention, on rappellera brièvement ici les éléments essentiels du schéma et du fonctionnement de ce circuit d'asservissement.
  • La pièce d'horlogerie 1 selon l'invention comporte une source d'énergie mécanique formé par un barillet 2 logeant un ressort 21 de type usuel dans la technique horlogère, à remontage manuel ou automatique.
  • Le barillet 2 est couplé mécaniquement au rotor 31 d'une génératrice électrique 3 par l'intermédiaire d'un train d'engrenage 4 symbolisé par des traits mixtes.
  • La génératrice 3 comporte une bobine 32 aux bornes 3a et 3b de laquelle est engendrée une tension alternative Ug lorsque le rotor 31 est entraîné en rotation, ce rotor étant porteur d'un ou plusieurs aimants permanents engendrant un champ magnétique symbolisé par une flèche sur la figure 1 et avec lequel la bobine 32 est couplée magnétiquement.
  • Les bornes 3a et 3b de la bobine 32 sont connectées à un circuit de redressement 5 dont les bornes de sortie 5a et 5b fournissent une tension continue Ua à partir de la tension alternative Ug et destinée à alimenter les divers circuits électroniques de la pièce d'horlogerie 1.
  • Le circuit de redressement 5 ne sera pas décrit en détail ici, car il peut être semblable à n'importe lequel des circuits de redressement bien connus de l'homme du métier. On mentionnera notamment que la demande de brevet EP 0 848 306 décrit un exemple d'un tel circuit de redressement pour une pièce d'horlogerie du type décrit dans le brevet CH 686 332 . De manière générale, ce circuit de redressement 5 comporte un condensateur de filtrage branché entre ses bornes de sortie 5a et 5b et qui n'a pas été représenté.
  • Des aiguilles 6 ou tout autre moyen classique d'affichage mécanique de l'heure, sont couplés mécaniquement au train d'engrenage 4 afin de permettre l'affichage de l'heure courante. Un ou plusieurs dispositifs d'affichage annexes de la date, du jour et/ou d'autres indications horaires peuvent éventuellement être prévus.
  • La pièce d'horlogerie 1 comporte également un mécanisme de mise à l'heure des aiguilles 6 et, le cas échéant, de correction du ou des dispositifs d'affichage 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 de l'homme du métier.
  • La vitesse de rotation des aiguilles 6 est maintenue à une valeur moyenne constante grâce à un circuit d'asservissement 7 de la vitesse de rotation du rotor 31 à une vitesse de consigne Vc.
  • Comme décrit dans le brevet CH 686 332 , les composants du circuit d'asservissement 7 sont conçus pour régler la vitesse de rotation du rotor 31, de manière que les aiguilles 6 tournent à la vitesse requise d'indication juste de l'heure, lorsque le rotor 31 tourne à la vitesse de consigne Vc. Celle-ci est par exemple de sept tours par seconde.
  • Le circuit d'asservissement 7 comporte un oscillateur 71 piloté par un quartz 8 de type horloger et un diviseur de fréquence. 72 à taux de division ajustable ramenant la fréquence de cet oscillateur 71 à une valeur utilisable par un bloc fonctionnel 73 qui commande la grille d'un composant semi-conducteur 74, par exemple un transistor MOS de type n.
  • Ce dernier est branché par son circuit principal aux bornes 3a et 3b de la bobine 32 de la génératrice 3. Par conséquent, ce composant semi-conducteur 74, lorsqu'il est rendu conducteur, permet de court-circuiter la bobine 32 et de produire ainsi un effet de freinage sur le mouvement de rotation du rotor 31 de la génératrice 3.
  • Les caractéristiques constructives ainsi que les fonctionnalités des divers éléments que l'on vient de décrire sont conçus de telle façon que :
    1. (i) la vitesse moyenne de rotation du roter 31 soit supérieure à la vitesse de consigne Vc, tant que le ressort de barillet 21 n'est pas presque complètement désarmé, à condition que la bobine 32 ne soit pas court-circuitée par le composant semi-conducteur 74, et que
    2. (ii) la vitesse moyenne de rotation du rotor 31 soit inférieure à la vitesse de consigne Vc, si la bobine 32 est court-circuitée et ce même lorsque le ressort de barillet 21 est complètement remonté et que le couple moteur qu'il fournit a une valeur maximale.
  • On notera par ailleurs que dans le cadre de la présente invention, les éléments et fonctionnalités brièvement énumérés ci-dessus pourraient être réalisés éventuellement d'autres façons que celle décrite, pourvu que la vitesse de rotation de la génératrice 3 soit régulée correctement comme indiqué ci-dessus. Cette régulation doit donc être faite en fonction de la vitesse de consigne Vc requise (déterminée par l'indication juste de l'heure par les aiguilles 6) par l'intermédiaire de freinages successifs de la génératrice 3 dus à des mises en court-circuit répétées de la bobine 32 de cette dernière.
  • Un signal de commande de freinage SF qui circule sur une ligne 75 entre le bloc fonctionnel 73 et la grille du composant semi-conducteur 74 est de type logique et dans l'exemple représenté, on admet que ce signal est à l'état logique "0" tant que la pièce d'horlogerie n'avance pas, c'est à dire tant que la vitesse moyenne du rotor 31 est inférieure à la vitesse de consigne Vc. Dans ces conditions, le composant semi-conducteur 74 reste bloqué et le rotor 31 n'est pas freiné.
  • En revanche, tant que la pièce d'horlogerie avance ou que la vitesse moyenne du rotor 31 est supérieure à la vitesse de consigne Vc, le signal de commande de freinage SF peut être formé d'impulsions de durées déterminées commençant au début de chaque alternance, par exemple positive, de la tension Ug aux bornes 3a et 3b de la bobine 32 tel que cela est par exemple décrit dans le brevet suisse CH 686 332 . Les alternances de la tension Ug sont détectée par le bloc fonctionnel 73 sur une ligne 76 connectée entre la borne 3a de la bobine 32 et le bloc fonctionnel 73. Pendant chacune de ces impulsions du signal de commande de freinage SF, celui-ci est à l'état logique "1" rendant conducteur le composant semi-conducteur 74 et freinant le rotor 31.
  • De manière à améliorer la précision de marche de la pièce d'horlogerie, celle-ci comporte en outre, selon la présente invention, un circuit de compensation thermique 9 couplé au circuit diviseur de fréquence 72 du circuit d'asservissement 7. Ce circuit de compensation 9 permet l'ajustement en température de la marche de la pièce d'horlogerie 1 en compensant les influences des variations de température auxquelles est soumis le quartz 8.
  • Des dispositifs de compensation thermiques sont connus de l'homme du métier. On citera notamment à titre d'exemple, le brevet EP 0 406 174 qui décrit un capteur de température intégré pouvant aisément être adapté pour permettre une mesure de compensation thermique d'un quartz.
  • Le circuit de compensation thermique 9, illustré schématiquement à la figure 1, comporte un capteur de température 91 sensible à la température environnante, un circuit de référence 92 délivrant un signal de référence et un convertisseur analogique-numérique 93 fournissant une grandeur numérique représentative de la température. Le capteur de température 91 et le circuit de référence 92 délivrent respectivement des signaux à des fréquences FT et Fréf, dont le rapport est converti par le convertisseur 93 en un nombre NT. Ce nombre NT est intégré au facteur d'inhibition du diviseur de fréquence 72 afin de permettre l'ajustement de la fréquence des impulsions délivrées à la sortie du circuit diviseur de fréquence 73.
  • La figure 2 permet d'exposer brièvement le principe de fonctionnement du circuit de compensation thermique 9 de la figure 1 dont de plus amples détails peuvent être trouvés dans le brevet EP 0 406 174 .
  • Comme cela a déjà été mentionné, le capteur de température 91 et le circuit de référence 92 produisent des signaux aux fréquences FT et Fréf respectivement. Ces signaux sont produits à la sortie d'un oscillateur commandé en courant (CCO) 901. Cet oscillateur 901 est commandé en courant au travers d'un dispositif interrupteur SW par des courants IT et Iréf. A cet effet, deux sources de courants produisent respectivement un courant IT strictement proportionnel à la température absolue et un courant IVBE décroissant linéairement avec la température tel que la somme des courants IT et IVBE, lorsque le dispositif interrupteur SW est fermé, constitue un courant de référence Iréf. Le rapport des fréquences FT et Fréf délivrées par l'oscillateur commandé en courant 901 qui sera mesuré par la partie numérique 93 du circuit de compensation thermique 9 est donné par : F T / F réf = I T / I T + I VBE
    Figure imgb0001
  • Le convertisseur analogique-numérique 93 reçoit ainsi séquentiellement les deux fréquences FT et Fréf, en parallèle avec une fréquence FCK émanant d'un étage du circuit diviseur de fréquence 72 du circuit d'asservissement 7. Le convertisseur analogique-numérique 93 comprend un compteur-décompteur 931, un compteur à présélection 932, des premier et deuxième détecteurs de zéro 933 et 934, une mémoire 935 et un circuit d'interface 936.
  • Le compteur-décompteur 931 a pour fonction d'intégrer, dans un sens, la fréquence d'entrée FT puis, dans l'autre sens, la fréquence de référence Fréf jusqu'à zéro. Il joue le même rôle que l'intégrateur de tension dans un convertisseur double rampe classique. Le contenu de ce compteur-décompteur 931 est représenté par une variable NM.
  • Le compteur à présélection 932 compte les impulsions de fréquence FCK. Le contenu de ce compteur 932, représenté par une variable NCK, est représentatif, en fin de conversion, de la température selon une loi de correspondance linéaire. Les paramètres de cette loi sont ajustés en présélectionnant le compteur 932 à une valeur -Nex avant la première phase de conversion, puis à une valeur -N0 avant la deuxième phase de conversion, ces deux valeurs -Nex et -N0 étant mémorisées dans la mémoire 935.
  • On ne rentrera pas plus en détails dans l'explication du principe de conversion double rampe du convertisseur analogique-numérique 93, des explications détaillées étant fournies dans le brevet EP 0 406 174 susmentionné.
  • On mentionnera simplement qu'au terme de la conversion, la contenu NCK du compteur 932 est représentatif de la température et équivaut à : N CK T = N ex . F T / F réf - N 0
    Figure imgb0002
  • Cette valeur NCK est adaptée et transmise sous la forme de la grandeur numérique NT, via le circuit d'interface 936, dans le circuit diviseur de fréquence 72 du circuit d'asservissement 7 de manière à permettre l'ajustement du facteur d'inhibition du circuit diviseur de fréquence 72.
  • Le circuit de compensation thermique 9 venant d'être décrit est enclenché périodiquement, par exemple toutes les 8 minutes, pour une durée déterminée afin de produire la valeur NT représentative de la compensation thermique du quartz.
  • L'enclenchement de ce circuit de compensation thermique 9 engendre une chute de potentiel ΔV substantielle aux bornes du circuit de redressement 5 qui peut avoir pour conséquence un arrêt de fonctionnement du circuit d'asservissement 7 n'étant plus suffisamment alimenté.
  • La tension continue Ua délivrée aux bornes du circuit de redressement doit ainsi être suffisante pour assurer à la fois le maintien de l'alimentation du circuit d'asservissement 7 et permettre la mesure de compensation thermique au moyen du circuit de compensation thermique 9.
  • En d'autres termes, les conditions suivantes doivent être satisfaites :
    1. (i) une réserve de charge dans la capacité du circuit de redressement doit être constituée de manière à permettre la mesure de compensation thermique, et
    2. (ii) la chute de potentiel ΔV aux bornes du circuit de redressement au terme de la mesure de compensation thermique ne doit pas conduire à l'arrêt du circuit d'asservissement.
  • Selon la présente invention, la pièce d'horlogerie est ainsi agencée de manière à produire, en vue de la mesure de compensation thermique, une augmentation de la tension continue Ua permettant aux circuits d'asservissement 7 et de compensation thermique 9 de fonctionner correctement.
  • Afin de produire cette augmentation, il est ainsi proposé, selon la présente invention, de laisser la génératrice libre, c'est-à-dire sans freinage, peu avant et pendant la mesure de compensation thermique, afin de permettre une augmentation de la vitesse de la génératrice et, en conséquence, une augmentation de la tension continue Ua dans des proportions suffisantes pour assurer une alimentation correcte du circuit d'asservissement 7 malgré la chute de potentiel ΔV engendrée au terme de la mesure de compensation thermique.
  • La figure 3 présente de manière schématique une illustration de l'évolution de cette tension continue Ua peu avant, pendant et peu après la mesure de compensation thermique.
  • En fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque la génératrice tourne à sa vitesse nominale ou vitesse de consigne Vc, la tension continue délivrée par le circuit de redressement est à un niveau Ua1. Cette tension Ua1, ou tension nominale, est typiquement de l'ordre de 1,3 V.
  • Dans ce mode de fonctionnement, la pièce d'horlogerie est régulée normalement selon le principe décrit en préambule. Le niveau Uamin indiqué en traits mixtes indique le niveau minimum d'alimentation au dessous duquel le circuit d'asservissement n'est plus correctement alimenté. Pratiquement, ce niveau minimum d'alimentation Uamin est de l'ordre de 1 V.
  • En pratique, le circuit de compensation thermique 9 consomme typiquement 10 µA pendant une durée d'environ 450 ms (tCT dans la figure 3) sous 1,2 V au minimum. Une réserve de charge Q de l'ordre de 4,5 µAs doit ainsi être constituée de manière à permettre la mesure de compensation thermique. La valeur connue de la capacité du circuit de redressement étant typiquement de 10 µF, il s'en suit que l'on peut estimer que la chute de potentiel ΔV à la suite de la mesure de compensation thermique équivaudra à 0,45 V.
  • On constate donc que la tension redressée Ua doit avoir une valeur minimum de Ua min + ΔV = 1 , 45 V
    Figure imgb0003
     au début du fonctionnement du circuit de compensation thermique. La tension nominale Ua1 étant de 1,3 V, on constate ainsi aisément la difficulté de faire fonctionner le circuit de compensation thermique dans cette pièce d'horlogerie.
  • Peu avant la mesure de compensation thermique, soit à un instant t0-τ, la génératrice est ainsi laissée libre et la tension d'alimentation Ua augmente jusqu'à un niveau Ua2. La période τ correspond au temps nécessaire à la génératrice pour atteindre le niveau de tension Ua2 désiré à partir du moment t0 où celle-ci est laissée libre. Pratiquement, on choisira par exemple de laisser la vitesse de la génératrice augmenter de l'ordre de 30%. En conséquence, la tension d'alimentation Ua augmente de sa valeur nominale Ua1=1,3 V à un niveau Ua2 égal à 1,69 V environ.
  • Suite à l'enclenchement du circuit de compensation thermique au temps t0, la tension d'alimentation Ua descend progressivement pour atteindre, au terme de la mesure de compensation thermique au temps t0+tCT, le niveau de tension Ua2-ΔV, soit environ 1,24 V. Une réserve de l'ordre de 0,24 V est ainsi encore disponible et le fonctionnement du circuit d'asservissement est assuré.
  • Au terme de cette opération, la pièce d'horlogerie retrouve son mode de fonctionnement normal jusqu'à la prochaine mesure de compensation thermique.
  • Selon la présente invention, la précision de la marche de la pièce d'horlogerie peut ainsi être améliorée par la compensation des variations de température ambiante, tout en assurant que le fonctionnement du circuit d'asservissement ne soit pas compromis.
  • On comprendra que de nombreuses modifications et/ou améliorations peuvent être apportées à la pièce d'horlogerie selon l'invention sans sortir du cadre de l'invention telle que définie par la revendication 1.

Claims (1)

  1. Pièce d'horlogerie comportant :
    - une source d'énergie mécanique (2),
    - des organes d'affichage (6) de l'heure couplés mécaniquement à ladite source d'énergie mécanique (2),
    - une génératrice d'énergie électrique (3) couplée également mécaniquement à ladite source d'énergie mécanique (2) et agencée pour délivrer à travers des première et deuxième bornes de sortie (3a, 3b) une tension alternative (Ug),
    - un circuit de redressement (5) connecté aux première et deuxième bornes de sortie de ladite génératrice (3) et agencé pour délivrer à travers deux bornes de sortie (5a, 5b) une tension continue (Ua) à partir de ladite tension alternative (Ug), et
    - un circuit d'asservissement (7) alimenté par ladite tension continue (Ua) et agencé pour réguler la vitesse de rotation de ladite génératrice (3) à une vitesse de consigne (Vc) déterminée par une indication juste de l'heure courante par lesdits organes d'affichage (6), ce circuit d'asservissement comportant notamment des moyens de référence (71, 72) pilotés par un quartz (8),
    ladite pièce d'horlogerie étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre
    - un circuit de compensation thermique (9) couplé audit circuit d'asservissement (7) et alimenté également par ladite tension continue (Ua), ce circuit de compensation thermique étant destiné à ajuster les moyens de référence (71, 72) dudit circuit d'asservissement (7) de manière à compenser l'influence de la température sur ledit quartz (8),
    ledit circuit de compensation thermique (9) étant agencé pour être enclenché périodiquement durant une période déterminée (tCT) la pièce d'horlogerie étant agencée pour libérer ladite génératrice (3) de l'action dudit circuit d'asservissement (7) peu avant et pendant l'enclenchement dudit circuit de compensation thermique (9) de manière à permettre une augmentation de la tension continue (Ua) délivrée par ledit circuit de redressement (5), de sorte que cette augmentation est suffisante pour assurer le fonctionnement dudit circuit d'asservissement (7) durant l'enclenchement dudit circuit de compensation thermique (9).
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