EP1128239A1 - Objet portatif tel que, notamment, une pièce d'horlogerie, comprenant un transducteur piézo-électrique pour l'introduction manuelle de données - Google Patents

Objet portatif tel que, notamment, une pièce d'horlogerie, comprenant un transducteur piézo-électrique pour l'introduction manuelle de données Download PDF

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EP1128239A1
EP1128239A1 EP00200646A EP00200646A EP1128239A1 EP 1128239 A1 EP1128239 A1 EP 1128239A1 EP 00200646 A EP00200646 A EP 00200646A EP 00200646 A EP00200646 A EP 00200646A EP 1128239 A1 EP1128239 A1 EP 1128239A1
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EP
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portable object
object according
piezoelectric transducer
transistor
voltage
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German (de)
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EP1128239B1 (fr
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Jean-Jacques Born
Jean-Pierre Wattenhofer
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Asulab AG
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G21/00—Input or output devices integrated in time-pieces
    • G04G21/08—Touch switches specially adapted for time-pieces
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G13/00—Producing acoustic time signals
    • G04G13/02—Producing acoustic time signals at preselected times, e.g. alarm clocks
    • G04G13/021—Details

Definitions

  • the present invention relates to a portable object such as, in particular, a room timepiece, including a piezoelectric transducer for manual insertion of data. More particularly, the present invention aims to use the piezoelectric transducer functioning as a sound generator in a wristwatch with an alarm device for performing the function of a pusher.
  • the glass is activated manually by axial pressure on the edge of the glass.
  • the glass must be slightly mobile.
  • the glass is resiliently mounted relative to the box by means of a ring rigid rubber.
  • Piezoelectric sensors are connected to an electrical circuit placed under the dial and which detects the pressures exerted on these sensors.
  • the invention described in the Junghans patent provides a wristwatch which has no rod or push button and is therefore less costly to manufacture and a more attractive aesthetic appearance.
  • the watch functions of this watches are controlled by simple mechanical pressure on piezoelectric sensors which, in response to this request, produce an electrical voltage which acts on the desired watch function via an appropriate electronic circuit.
  • the Junghans watch unfortunately has certain disadvantages among which we can cite the fact that the glass must be mounted slightly mobile, which poses significant problems of adjustment of this glass relative to the box of the watch. These problems obviously have a negative impact on the costs of manufacturing and are only partially resolved by the use of a rigid ring in rubber disposed between said crystal and the middle part of said box. Indeed, due to its rigidity, the rubber ring can hardly compensate for the play between the watch glass and case, so that a good seal cannot be guarantee. The risks of moisture entering the watch are therefore significant which, it will be easily understood, is not acceptable. Likewise, particles solids can lodge between the rubber ring and the glass and seize the operation of the mechanism.
  • the Junghans system is activated by a succession of mechanical pressures exerted on the ice of the watch. Under the effect of these pressures, the piezoelectric sensors deform and generate an electrical voltage which is applied to the input of an electronic circuit of interpretation. In response to this signal, the electronic circuit will act on the function desired watchmaking.
  • the repetition of these pressures risks, after a certain damage, or even put the sensors out of use. Above all, it is not easy for the user to exert sufficient pressure to operate the sensors without being excessive and risk damaging these sensors.
  • the object of the present invention is to remedy the problems and drawbacks above as well as others by proposing a portable object whose means manual data entry include a piezoelectric transducer which does not risk being damaged by excessive mechanical pressure.
  • the present invention relates to a portable object such as, in particular, a timepiece, comprising display means of at least information and a box formed from an upper part comprising a glass covering the display means and a lower part delimited by a bottom located below said display means, this object comprising a transducer piezoelectric producing electrical voltage when mechanical pressure is exerted on said upper part, the voltage produced by the piezoelectric transducer being applied to a first electronic circuit which will generate a signal logic in response to the pressure exerted, this electronic circuit being arranged at the interior of said housing, characterized in that said piezoelectric transducer is arranged in the lower part of said housing and is rigidly connected to this housing.
  • the mechanical pressure which accompanies manual entry of data can be carried out anywhere the surface of the ice. Under the effect of this pressure, the wrist of the wearer of the watch exerts a reaction force on the case. The latter then deforms very slightly, whether plastic, metallic or other. As the piezoelectric transducer is rigidly connected to this housing, it is deformed by the deformations of the case and conventionally generates an electrical voltage in response to this distortion. There is no longer any risk of damaging the transducer under the effect of too high mechanical pressure. Likewise, the transducer, which is no longer stuck between a fixed part and a mobile part, can support a very large number of successive pressures without its physical characteristics degrade over time.
  • Another advantage of the present invention lies in the fact that the object portable has no moving parts. So in the particular case of a room watchmaking such as a wristwatch, the watch crystal is fixedly mounted by compared to the case of said watch, for example by gluing or by welding ultrasound or by chasing with the interposition of a seal between the glass and the box. The water resistance of the watch is thus not impaired and the construction of such watch is very simple and therefore inexpensive.
  • the present invention provides a watch whose horological functions can be controlled by simple mechanical pressure on the ice. So, the watch can be devoid of rod or push button, which further reduces more its manufacturing costs.
  • the watch can be devoid of rod or push button, which further reduces more its manufacturing costs.
  • other systems data entry by touch pressure using, for example, keys capacitive, inductive, ultrasonic or infrared.
  • the disadvantage of such systems lies in the fact that before they can be used they must be placed in an active mode of receiving orders in which they consume Electric power. On the contrary, the data entry system according to the invention is permanently available without consuming any current.
  • the portable object further includes a second electronic circuit that operates the transducer piezoelectric as a source of vibration for a sound generator.
  • the same piezoelectric transducer can be used both as a sound generator for an alarm device, for example in an electronic wristwatch, and as a means of entering data by mechanical pressure on the glass of this watch.
  • Such an embodiment is, it will be easily understood, particularly advantageous. It reduces the number of components used, and therefore the volume that these components occupy in the box, and limit manufacturing costs.
  • the present invention is not not limited to such a timepiece and can easily be applied to any other portable object in which is arranged a piezoelectric transducer allowing manual data entry.
  • Figure 1 is represented a timepiece according to the invention, generally designated by the reference general digital 1.
  • the timepiece 1 conventionally comprises a case 2 provided with a middle 4 and a bottom 6 which delimits the housing 2 in its lower part.
  • the bottom 6 is made in one piece with the middle part 4.
  • the housing 2 can be made, for example, of a plastic material according to well known injection techniques. The present invention is however not limited not the choice of such a material and the housing 2 can be made of any type of material adapted to the needs of the watch industry such as, in particular, steel.
  • the timepiece 1 also includes a horometric movement 8 mounted in a casing ring 10.
  • This movement 8 is supplied with current by an electric battery 12 which can, if necessary, be recharged after exhaustion.
  • the battery 12 shown schematically in Figure 1, typically has the shape of a pellet. It can be housed in the back 6 of watch 1.
  • the face bottom of the battery 12 which constitutes one of its poles is electrically connected to the earth of watch 1, for example by means of a fixed spring contact 13 on the bottom 6 of said watch 1.
  • the other pole of the battery 12 which is constituted by its upper face is usually electrically connected to the movement horometric 8.
  • the housing 2 is delimited by a glass 14 covering means 16 for displaying time information.
  • these display means 16 consist of a dial 18 above which move an hour hand 20, a minute hand 22 and a hand 24 seconds. These are therefore analog means for displaying the time. he could also be digital display means constituted by a cell to liquid crystals.
  • the housing 2 has at its upper periphery a notch 26 in which is engaged a bezel 28 which secures the glass 14 on the housing 2.
  • the bezel 28 is fixedly mounted on the housing 2, for example by gluing or welding by ultrasound or by hunting.
  • the glass 14 is sealed against the case 2 through the use of a seal 30 wedged between the glass and the case.
  • a piezoelectric transducer 32 is arranged in the lower part of the housing 2 of the shows 1 and is rigidly connected to this case 2.
  • This transducer 32 can be used for the sole purpose of entering data into watch 1.
  • the transducer 32 is used at the same time as a sound generator for the alarm device of watch 1, and as a means to introduce data by successive mechanical pressure on the ice 14 of this watch 1.
  • the piezoelectric transducer 32 consists of a element made, for example, of a piezoelectric ceramic.
  • This item can have, without limitation, a circular shape, its diameter being typically between ten and fifteen millimeters, and its thickness being of the order of a few tenths of a millimeter.
  • this element is glued between two upper 34 and lower 36 metal electrodes.
  • the lower 36 electrode is rigidly connected to the bottom 6 of the housing 2 by any suitable means such as, for example, by collage.
  • the electrodes 34, 36 are connected, via an electronic circuit 38 training and interpretation which will be described in detail with reference to FIG. 2, at the terminals of the electric battery 12 by means of contact blades respectively 34a and 36a.
  • the electrical circuit 38 comprises, connected to the output of switching means comprising a transistor T R0 alternately on and off, a coil L 1 .
  • the piezoelectric transducer 32 is connected in parallel to the coil L 1 .
  • This electrical circuit 38 receives, on an input connection "a”, a pulse pulse control signal corresponding to what is shown in curve A of FIG. 3, the abscissa of which represents time “t” and the ordinate la voltage "v”. From the input terminal "a”, this signal is applied to the base of the transistor T R0 via a resistor R 0 .
  • the electrical circuit 38 for training and interpretation shown in FIG. 2 comprises, first of all, a capacitor C 1 mounted between the coil L 1 and the transducer 32.
  • the impedance of the coil L 1 is weak, so that it practically plays the role of a short circuit. Consequently, the variation of the voltage at the connection point "b" of the transducer 32 is also small. To remedy this problem, the capacitor C 1 is added.
  • the capacitor C 1 has a high impedance, so that the voltage at said connection point "b" reaches a high threshold.
  • the capacitor C 1 when the piezoelectric transducer 32 is driven at high frequency, typically of the order of 1 kHz, to operate as a sound generator, the capacitor C 1 has a low impedance and therefore acts substantially in the same way as a simple electrical connection between the coil L 1 and the transducer 32. The capacitor C 1 therefore does not disturb the operation of the transducer 32 as a sound generator.
  • the electrical circuit 38 for training and evaluation is completed by a passive filter 40 mounted in parallel at the terminals of the piezoelectric transducer 32.
  • This filter 40 conventionally consists of a resistor R 1 and a capacitor C 2 .
  • the filter 40 is used to filter the high frequency signal present at the terminals of the transducer 32 when the latter operates as a sound generator at a frequency of the order of 1 kHz, and to prevent this signal from propagates towards the amplification and conversion stages which will be described below.
  • the electrical signal can pass.
  • the electrical circuit 38 finally comprises, connected in parallel one after the other at the terminals of the passive filter 40, a polarization resistor R 2 , an amplification stage 42 and a conversion stage 44.
  • the amplification stage 42 comprises a pMOS transistor T R1 whose source is connected to the DC voltage source + E and whose drain is connected to a resistor R 3 .
  • the gate of the transistor T R1 is connected to one of the ends "c" of the resistor R 2 , the other end of which is connected to the DC voltage source + E.
  • the conversion stage 44 comprises a CMOS inverter which consists of a pMOS transistor T R2 connected to an nMOS transistor T R3 .
  • the gates of these two transistors T R2 and T R3 are connected to the connection point "d" between the drain of the transistor T R1 and the resistor R 3 .
  • This connection point "d" constitutes the input of the inverter 44.
  • the source of the pMOS transistor T R2 is connected to the DC voltage source + E, and its drain is connected to the drain of the transistor T R3 .
  • the connection point "f 'between the drains of the transistors T R2 and T R3 constitutes the output of the inverter 44.
  • the source of the transistor T R3 it is connected to the ground of the circuit 38.
  • the resistance R 2 which is of fairly high value, serves to maintain the gate-source voltage of transistor T R1 at zero in order to prevent this transistor T R1 from conducting. It will also be noted that between two successive pressures exerted on the transducer 32, the latter can discharge through the resistor R 2 , so that the voltage across its terminals gradually regains its rest value.
  • the transistor T R1 when the piezoelectric transducer 32 is at rest, the transistor T R1 does not conduct.
  • the connection point "d" between the drain of the transistor T R1 and the resistor R 3 is therefore connected to the ground of the circuit 38.
  • the connection point "d” constitutes the input of the conversion stage 40. Consequently, the gate-source voltage of the pMOS transistor T R2 is equal to -E. This voltage is lower than the threshold voltage of the transistor T R2 which is of the order of -0.6 V, so that this transistor T R2 conducts.
  • the gate-source voltage of the nMOS transistor T R3 is zero, that is to say less than the trigger voltage of this transistor T R3 .
  • the transistor T R3 is blocked.
  • the voltage at the connection point "f" which constitutes the output of the conversion stage 44 is equal to + E, while the voltage at the connection point "d" which constitutes the input of the conversion stage 40 is zero.
  • the conversion stage 44 works well as an inverter.
  • the gate-source voltage of the transistor nMOS T R3 becomes greater than the triggering voltage of this transistor T R3 , so that the latter will start to conduct.
  • the voltage at the connection point "f" which constitutes the output of the conversion stage 44 will go to zero.
  • the voltage at the input of the conversion stage 44 is at + E, while the output of the conversion stage 40 is at zero.
  • the conversion stage 44 works well as an inverter.
  • the voltage at the output point "f" of the conversion stage 44 therefore passes alternatively of the value + E when the piezoelectric transducer 32 is at rest at a zero voltage value when the transducer 32 is activated.
  • This signal logic is applied to the input of a microprocessor (not shown) which will control the watch functions of watch 1.
  • the passive filter 40 prevents high signals frequency generated by the transducer 28 to reach the amplification stages 42 and conversion 44. Consequently, the data entry system according to the invention is permanently available.
  • the filter can also be digital, to capacitors switched or realized with an active filter.
  • the polarity of the supply voltage of the electrical circuit 38 for driving and evaluation can be reversed.
  • the bipolar transistor npn T R0 will be replaced by a pnp transistor, and the pMOS transistors will be replaced by nMOS transistors and vice versa.

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Abstract

La présente invention concerne un objet portatif tel que, notamment, une pièce d'horlogerie (1), comprenant des moyens d'affichage (16) d'au moins une information et un boîtier (2) formé d'une partie supérieure comportant une glace (14) recouvrant les moyens d'affichage (16) et d'une partie inférieure délimitée par un fond (6) situé en dessous desdits moyens d'affichage (16), cet objet comprenant en outre un transducteur piézo-électrique (32) produisant une tension électrique lorsqu'une pression mécanique est exercée sur ladite partie supérieure, la tension produite par le transducteur piézo-électrique (32) étant appliquée à un premier circuit électronique qui va générer un signal logique en réponse à la pression exercée, ce circuit électronique étant agencé à l'intérieur dudit boîtier (2), caractérisé en ce que ledit transducteur piézo-électrique (32) est agencé dans la partie inférieure dudit boîtier (2) et est relié rigidement à ce boîtier (2). <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un objet portatif tel que, notamment, une pièce d'horlogerie, comprenant un transducteur piézo-électrique pour l'introduction manuelle de données. Plus particulièrement, la présente invention a pour but d'utiliser le transducteur piézo-électrique fonctionnant comme générateur de son dans une montre-bracelet à dispositif d'alarme pour réaliser la fonction d'un commutateur à poussoir.
On connaít par le brevet US 5,742,564 au nom de Junghans Uhren GmbH une pièce d'horlogerie telle qu'une montre-bracelet comprenant une boíte plate ou légèrement emboutie hermétiquement close par une glace. Une plaque circulaire faisant office de cadran porte des heures index. Cette plaque, disposée sous la glace, est montée à force dans la boíte. Elle est délimitée à sa périphérie par une collerette d'appui qui s'étend le long de la surface cylindrique intérieure de la boíte et qui définit un espace entre la glace et ladite plaque dans lequel se déplacent les aiguilles de la montre. Des capteurs piézo-électriques, préférentiellement au nombre de quatre, sont disposés à intervalles de distance réguliers sur le rebord de la collerette, entre ce rebord et le rebord en regard de la glace. Ces capteurs agissent comme des interrupteurs de commande des fonctions horlogères de la montre. Ils sont actionnés manuellement par pression axiale sur le rebord de la glace. Pour pouvoir répondre aux sollicitations exercées par l'utilisateur, la glace doit être légèrement mobile. A cet effet, la glace est montée élastiquement par rapport à la boíte au moyen d'un anneau rigide en caoutchouc. Les capteurs piézo-électriques sont reliés à un circuit électrique disposé sous le cadran et qui détecte les pressions exercées sur ces capteurs.
L'invention décrite dans le brevet Junghans procure une montre-bracelet qui est dépourvue de tige ou de bouton-poussoir et qui est donc moins coûteuse à fabriquer et d'un aspect esthétique plus attrayant. Les fonctions horlogères de cette montre sont commandées par simple pression mécanique sur des capteurs piézo-électriques qui, en réponse à cette sollicitation, produisent une tension électrique qui agit sur la fonction horlogère désirée via un circuit électronique approprié.
La montre Junghans présente malheureusement certains inconvénients parmi lesquels on peut citer le fait que la glace doit être montée légèrement mobile, ce qui pose d'importants problèmes d'ajustement de cette glace par rapport à la boíte de la montre. Ces problèmes ont bien entendu une incidence négative sur les coûts de fabrication et ne sont que partiellement résolus par l'utilisation d'un anneau rigide en caoutchouc disposé entre ladite glace et la carrure de ladite boíte. En effet, du fait de sa rigidité, l'anneau en caoutchouc ne peut que difficilement compenser les jeux entre la glace et la boíte de la montre, de sorte qu'une bonne étanchéité ne peut être garantie. Les risques de voir l'humidité pénétrer dans la montre sont donc importants ce qui, on le comprendra aisément, n'est pas acceptable. De même, des particules solides peuvent venir se loger entre l'anneau en caoutchouc et la glace et gripper le fonctionnement du mécanisme. Enfin, comme décrit ci-dessus, le système Junghans est activé par une succession de pressions mécaniques exercées sur la glace de la montre. Sous l'effet de ces pressions, les capteurs piézo-électriques se déforment et génèrent une tension électrique qui est appliquée à l'entrée d'un circuit électronique d'interprétation. En réponse à ce signal, le circuit électronique va agir sur la fonction horlogère désirée. Or, la répétition de ces pressions risque, au bout d'un certain temps, d'endommager, voire de mettre les capteurs hors d'usage. Surtout, il n'est pas facile pour l'utilisateur d'exercer une pression qui soit suffisante pour actionner les capteurs sans être toutefois excessive et risquer d'endommager ces capteurs.
La présente invention a pour but de remédier aux problèmes et inconvénients ci-dessus ainsi qu'à d'autres encore en proposant un objet portatif dont les moyens d'introduction manuelle de données comprennent un transducteur piézo-électrique qui ne risque pas d'être endommagé par une pression mécanique excessive.
A cet effet, la présente invention concerne un objet portatif tel que, notamment, une pièce d'horlogerie, comprenant des moyens d'affichage d'au moins une information et un boítier formé d'une partie supérieure comportant une glace recouvrant les moyens d'affichage et d'une partie inférieure délimitée par un fond situé en dessous desdits moyens d'affichage, cet objet comprenant un transducteur piézo-électrique produisant une tension électrique lorsqu'une pression mécanique est exercée sur ladite partie supérieure, la tension produite par le transducteur piézo-électrique étant appliquée à un premier circuit électronique qui va générer un signal logique en réponse à la pression exercée, ce circuit électronique étant agencé à l'intérieur dudit boítier, caractérisé en ce que ledit transducteur piézo-électrique est agencé dans la partie inférieure dudit boítier et est relié rigidement à ce boítier.
Grâce à ces caractéristiques, la pression mécanique qui accompagne l'introduction manuelle d'une donnée peut être exercée en un endroit quelconque de la surface de la glace. Sous l'effet de cette pression, le poignet du porteur de la montre exerce une force de réaction sur le boítier. Ce dernier se déforme alors très légèrement, qu'il soit en matière plastique, métallique ou autre. Comme le transducteur piézo-électrique est relié rigidement à ce boítier, il se trouve déformé par les déformations du boítier et génère classiquement une tension électrique en réponse à cette déformation. On ne risque plus ainsi d'endommager le transducteur sous l'effet d'une pression mécanique trop élevée. De même, le transducteur, qui n'est plus coincé entre une partie fixe et une partie mobile, peut supporter un très grand nombre de pressions successives sans que ses caractéristiques physiques ne se dégradent dans le temps.
Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que l'objet portatif ne comporte aucune partie mobile. Ainsi, dans le cas particulier d'une pièce d'horlogerie telle qu'une montre-bracelet, la glace de la montre est montée fixe par rapport à la boíte de ladite montre, par exemple par collage ou par soudage aux ultrasons ou encore par chassage avec interposition d'un joint entre la glace et la boíte. L'étanchéité de la montre n'est ainsi pas altérée et la construction d'une telle montre s'avère très simple et donc peu coûteuse.
La présente invention procure une montre dont les fonctions horlogères peuvent être commandées par de simples pressions mécaniques sur la glace. Ainsi, la montre peut être dépourvue de tige ou de bouton-poussoir, ce qui réduit encore davantage ses coûts de fabrication. Il existe, bien entendu, d'autres systèmes d'introduction de données par pression tactile qui utilisent, par exemple, des touches capacitives, inductives, à ultrasons ou à infrarouge. L'inconvénient de tels systèmes réside cependant dans le fait qu'avant de pouvoir être utilisés, ils doivent être placés dans un mode actif de réception des commandes dans lequel ils consomment du courant électrique. Au contraire, le système d'introduction des données selon l'invention est disponible en permanence sans consommer de courant.
Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, l'objet portatif comprend en outre un second circuit électronique qui fait fonctionner le transducteur piézo-électrique comme source de vibration pour un générateur sonore.
Grâce à cette caractéristique, un même transducteur piézo-électrique peut être utilisé à la fois comme générateur de son pour un dispositif d'alarme, par exemple dans une montre-bracelet électronique, et comme moyen pour introduire des données par pressions mécaniques sur la glace de cette montre. Un tel mode de réalisation est, on le comprendra aisément, particulièrement avantageux. Il permet de réduire le nombre de composants utilisés, et donc le volume que ces composants occupent dans la boíte, et de limiter les coûts de fabrication.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation de l'objet portatif selon l'invention, cet exemple étant donné à titre purement illustratif et non limitatif, en liaison avec les dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue générale en coupe dans une pièce d'horlogerie selon l'invention;
  • la figure 2 représente un schéma électrique d'un circuit permettant d'utiliser le transducteur piézo-électrique fonctionnant comme générateur de son pour réaliser la fonction d'un commutateur à poussoir, et
  • la figure 3 est un diagramme des niveaux de tension en fonction du temps en deux endroits du circuit de la figure 2.
On notera dès à présent que, bien que la description qui suit concerne une pièce d'horlogerie et, en particulier, une montre-bracelet, la présente invention n'est pas limitée à une telle pièce d'horlogerie et peut aisément s'appliquer à tout autre objet portatif dans lequel est agencé un transducteur piézo-électrique permettant l'introduction manuelle de données.
On se reportera tout d'abord à la figure 1 sur laquelle est représentée une pièce d'horlogerie selon l'invention, désignée dans son ensemble par la référence numérique générale 1.
La pièce d'horlogerie 1 comporte de manière classique un boítier 2 muni d'une carrure 4 et d'un fond 6 qui délimite le boítier 2 dans sa partie inférieure. Dans l'exemple représenté, le fond 6 est fait d'une seule pièce avec la carrure 4. Il va toutefois de soi que la présente invention s'applique de la même manière à une boíte qui ne serait pas monocoque et qui comprendrait un fond distinct de la carrure. Le boítier 2 peut être réalisé, par exemple, en un matériau plastique selon des techniques d'injection bien connues. La présente invention ne se limite néanmoins pas au choix d'un tel matériau et le boítier 2 pourra être réalisé en tout type de matériau adapté aux besoins de l'industrie horlogère tel que, notamment, de l'acier.
La pièce d'horlogerie 1 comporte également un mouvement horométrique 8 monté dans un cercle d'encageage 10. Ce mouvement 8 est alimenté en courant par une batterie électrique 12 qui peut, le cas échéant, être rechargée après épuisement. La batterie 12, représentée schématiquement sur la figure 1, présente typiquement la forme d'une pastille. Elle peut être logée dans le fond 6 de la montre 1. La face inférieure de la batterie 12 qui constitue l'un de ses pôles est reliée électriquement à la masse de la montre 1, par exemple par l'intermédiaire d'un contact à ressort 13 fixé sur le fond 6 de ladite montre 1. L'autre pôle de la batterie 12 qui est constitué par sa face supérieure est, de manière habituelle, relié électriquement au mouvement horométrique 8.
Dans sa partie supérieure, le boítier 2 est délimité par une glace 14 recouvrant des moyens d'affichage 16 d'une information horaire. Dans l'exemple représenté à la figure 1, ces moyens d'affichage 16 se composent d'un cadran 18 au-dessus duquel se déplacent une aiguille des heures 20, une aiguille des minutes 22 et une aiguille des secondes 24. Il s'agit donc de moyens analogiques d'affichage de l'heure. Il pourrait également s'agir de moyens d'affichage digitaux constitués par une cellule à cristaux liquides.
Enfin, le boítier 2 comporte à sa périphérie supérieure un cran 26 dans lequel est engagée une lunette 28 qui assure la fixation de la glace 14 sur le boítier 2. La lunette 28 est montée fixe sur le boítier 2, par exemple par collage ou par soudage aux ultrasons ou encore par chassage. La glace 14 est rendue étanche par rapport au boítier 2 grâce à l'utilisation d'un joint 30 coincé entre la glace et le boítier.
Conformément à la caractéristique principale de la présente invention, un transducteur piézo-électrique 32 est agencé dans la partie inférieure du boítier 2 de la montre 1 et est relié rigidement à ce boítier 2. Ce transducteur 32 peut être utilisé dans le seul but d'introduire des données dans la montre 1. Toutefois, selon la variante préférée de réalisation de l'invention, le transducteur 32 est utilisé à la fois comme générateur de son pour le dispositif d'alarme de la montre 1, et comme moyen pour introduire des données par pression mécaniques successives sur la glace 14 de cette montre 1. A cet effet, le transducteur piézo-électrique 32 est constitué d'un élément réalisé, par exemple, en une céramique piézo-électrique. Cet élément peut avoir, de manière non limitative, une forme circulaire, son diamètre étant typiquement compris entre dix et quinze millimètres, et son épaisseur étant de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres. Comme il ressort de la figure 1, cet élément est collé entre deux électrodes métalliques supérieure 34 et inférieure 36. L'électrode inférieure 36 est reliée rigidement au fond 6 du boítier 2 par tout moyen approprié tel que, par exemple, par collage. Les électrodes 34, 36 sont reliées, via un circuit électronique 38 d'entraínement et d'interprétation qui va être décrit en détail en référence à la figure 2, aux bornes de la batterie électrique 12 au moyen de lames de contact respectivement 34a et 36a.
Le circuit électrique 38 dont le schéma est représenté à la figure 2 comprend, branchée sur la sortie de moyens commutateurs comprenant un transistor TR0 alternativement passant et bloqué, une bobine L1. Le transducteur piézo-électrique 32 est raccordé en parallèle sur la bobine L1. Ce circuit électrique 38 reçoit, sur une connexion d'entrée "a", un signal de commande impulsionnel à créneaux correspondant à ce que montre la courbe A de la figure 3 dont l'abscisse représente le temps "t" et l'ordonnée la tension "v". Depuis la borne d'entrée "a", ce signal est appliqué à la base du transistor TR0 par l'intermédiaire d'une résistance R0. Lorsque le transistor TR0, qui est un transistor bipolaire npn, est maintenu passant par l'impulsion du signal de commande, un courant électrique circule à travers la bobine L1 depuis une source de tension continue +E, tandis que la connexion "b" du transducteur piézo-électrique 32 est reliée par le transistor TR0 à la masse du circuit électrique 38 selon ce que montre la courbe B de la figure 3 (qui présente le temps "t" en abscisse et la tension "v" en ordonnée).
Au moment où le transistor TR0 passe à l'état bloqué lors du front descendant de chaque impulsion de la forme d'onde A, toute l'énergie accumulée dans la bobine L1 est transmise aux bornes du transducteur piézo-électrique 32, chargeant celui-ci à une tension bien supérieure à la tension d'alimentation +E. Cette impulsion de forte amplitude fournit au transducteur piézo-électrique 32 l'énergie électrique efficace qui lui est nécessaire pour fonctionner comme générateur de son. Selon une variante, pour obtenir une pression acoustique plus élevée, on pourra monter une diode (non représentée) en série avec la bobine L1. Pour plus de détails, on se reportera au brevet suisse No 641 625 au nom de Seiko.
A ce stade de la description, il est essentiel de bien comprendre que les éléments de circuit qui viennent d'être décrits servent uniquement à entraíner le transducteur piézo-électrique 32 pour le faire fonctionner comme générateur de son dans un dispositif d'alarme équipant, par exemple, la montre-bracelet 1 susdécrite. En conséquence, ces différents composants ne sont nullement nécessaires à la mise en oeuvre de la présente invention. Ils permettent simplement de démontrer que, grâce aux caractéristiques particulières de l'invention, un unique transducteur piézo-électrique peut être avantageusement utilisé à la fois comme générateur de son et comme moyen pour introduire des données dans une montre. Dans ce qui va suivre, on va maintenant s'intéresser à la partie du circuit électrique 38 d'entraínement et d'interprétation qui permet de convertir une succession de pressions mécaniques en données pouvant être comprises par un microprocesseur équipant la montre 1 selon l'invention et permettant de commander les fonctions horlogères de cette dernière.
Les pressions mécaniques successives qui sont exercées par l'utilisateur sur la glace 14 de la montre 1 se traduisent, aux bornes du transducteur piézo-électrique 32, par un signal électrique basse fréquence, typiquement de l'ordre de 1 Hz, dont le niveau doit être augmenté. A cet effet, le circuit électrique 38 d'entraínement et d'interprétation représenté à la figure 2 comprend, tout d'abord, un condensateur C1 monté entre la bobine L1 et le transducteur 32. A basse fréquence, l'impédance de la bobine L1 est faible, de sorte que celle-ci joue pratiquement le rôle d'un court-circuit. Par conséquent, la variation de la tension au point de connexion "b" du transducteur 32 est également faible. Pour remédier à ce problème, on ajoute le condensateur C1. En effet, la variation de la tension au point de connexion "b" ne sera importante que si l'on dispose d'une impédance élevée à ce point de connexion "b". Or, à basse fréquence, le condensateur C1 présente une forte impédance, de sorte que la tension audit point de connexion "b" atteint un seuil élevé. Par contre, lorsque le transducteur piézo-électrique 32 est entraíné à haute fréquence, typiquement de l'ordre de 1 kHz, pour fonctionner comme générateur de son, le condensateur C1 présente une impédance basse et agit donc sensiblement à la façon d'une simple connexion électrique entre la bobine L1 et le transducteur 32. Le condensateur C1 ne perturbe donc pas le fonctionnement du transducteur 32 comme générateur de son.
Le circuit électrique 38 d'entraínement et d'évaluation est complété par un filtre passif 40 monté en parallèle aux bornes du transducteur piézo-électrique 32. Ce filtre 40 se compose classiquement d'une résistance R1 et d'un condensateur C2. La fréquence de coupure au-delà de laquelle le filtre 40 ne laisse plus passer de signal est déterminée par la relation f = 1 / 2πR1C2. Comme on le comprendra aisément, le filtre 40 sert à filtrer le signal haute fréquence présent aux bornes du transducteur 32 lorsque celui-ci fonctionne comme générateur de son à une fréquence de l'ordre de 1 kHz, et à éviter que ce signal ne se propage vers les étages d'amplification et de conversion qui seront décrits ci-après. Par contre, à basse fréquence, lorsqu'on agit mécaniquement sur le transducteur piézo-électrique 32, le signal électrique peut passer.
Le circuit électrique 38 comprend enfin, branchés en parallèle les uns à la suite des autres aux bornes du filtre passif 40, une résistance R2 de polarisation, un étage d'amplification 42 et un étage de conversion 44. L'étage d'amplification 42 comprend un transistor pMOS TR1 dont la source est reliée à la source de tension continue +E et dont le drain est relié à une résistance R3. La grille du transistor TR1 est reliée à l'une des extrémités "c" de la résistance R2 dont l'autre extrémité est reliée à la source de tension continue +E.
Pour l'étage de conversion 44, on peut envisager tous les inverseurs disponibles dans les technologies actuelles. A titre d'exemple non limitatif seulement, l'étage de conversion 44 comprend un inverseur CMOS qui se compose d'un transistor pMOS TR2 relié à un transistor nMOS TR3. Les grilles de ces deux transistors TR2 et TR3 sont reliées au point de connexion "d" entre le drain du transistor TR1 et la résistance R3. Ce point de connexion "d" constitue l'entrée de l'inverseur 44. La source du transistor pMOS TR2 est reliée à la source de tension continue +E, et son drain est relié au drain du transistor TR3. Le point de connexion "f' entre les drains des transistors TR2 et TR3 constitue la sortie de l'inverseur 44. Quant à la source du transistor TR3, elle est reliée à la masse du circuit 38.
Lorsque le transducteur piézo-électrique 32 est au repos, c'est-à-dire lorsque aucune pression n'est exercée sur la glace 14 de la montre 1, la résistance R2, qui est d'assez grande valeur, sert à maintenir la tension grille-source du transistor TR1 à zéro afin d'éviter que ce transistor TR1 ne conduise. On notera également qu'entre deux pressions successives exercées sur le transducteur 32, ce dernier peut se décharger à travers la résistance R2, de sorte que la tension à ses bornes retrouve progressivement sa valeur de repos.
Comme on vient de le voir au paragraphe ci-dessus, lorsque le transducteur piézo-électrique 32 est au repos, le transistor TR1 ne conduit pas. Le point de connexion "d" entre le drain du transistor TR1 et la résistance R3 est donc relié à la masse du circuit 38. Or, le point de connexion "d" constitue l'entrée de l'étage de conversion 40. Par conséquent, la tension grille-source du transistor pMOS TR2 est égale à -E. Cette tension est inférieure à la tension de seuil du transistor TR2 qui est de l'ordre de -0,6 V, de sorte que ce transistor TR2 conduit. Dans le même temps, la tension grille-source du transistor nMOS TR3 est nulle, c'est-à-dire inférieure à la tension de déclenchement de ce transistor TR3. Par conséquent, le transistor TR3 est bloqué. Ainsi, la tension au point de connexion "f" qui constitue la sortie de l'étage de conversion 44 est égale à +E, tandis que la tension au point de connexion "d" qui constitue l'entrée de l'étage de conversion 40 est nulle. L'étage de conversion 44 fonctionne bien comme un inverseur.
On examine maintenant le cas où l'on exerce une pression mécanique sur le transducteur piézo-électrique 32. Sous l'effet de cette pression, le transducteur 32 se polarise et la tension à son point de connexion "b" diminue. De même, la tension de grille du transistor pMOS TR1 diminue. La différence de potentiel grille-source du transistor TR1 va devenir inférieure à la tension de déclenchement, de sorte que ce transistor TR1 va commencer à conduire. Sous l'effet de la conduction du transistor TR1, le potentiel au point de connexion "d" qui constitue l'entrée de l'étage de conversion 44 va augmenter et tendre vers +E. A ce moment-là, la tension grille-source du transistor pMOS TR2 devient supérieure à la tension de seuil de ce transistor TR2, de sorte que ledit transistor TR2 va passer à l'état bloqué. Dans le même temps, la tension grille-source du transistor nMOS TR3 devient supérieure à la tension de déclenchement de ce transistor TR3, de sorte que ce dernier va se mettre à conduire. La tension au point de connexion "f" qui constitue la sortie de l'étage de conversion 44 va passer à zéro. Ainsi, la tension à l'entrée de l'étage de conversion 44 est à +E, tandis que la sortie de l'étage de conversion 40 est à zéro. L'étage de conversion 44 fonctionne bien comme un inverseur.
La tension au point de sortie "f" de l'étage de conversion 44 passe donc alternativement de la valeur +E lorsque le transducteur piézo-électrique 32 est au repos à une valeur de tension nulle lorsque le transducteur 32 est activé. Ce signal logique est appliqué à l'entrée d'un microprocesseur (non représenté) qui va commander les fonctions horlogères de la montre 1.
Il est à noter que l'on peut avantageusement introduire des données par pression sur la glace 14 de la montre 1 alors que le transducteur 32 fonctionne comme générateur de son. En effet, le filtre passif 40 empêche les signaux haute fréquence générés par le transducteur 28 de parvenir jusqu'aux étages d'amplification 42 et de conversion 44. Par conséquent, le système d'introduction de données selon l'invention est disponible en permanence. Le filtre peut aussi être numérique, à capacités commutées ou réalisé avec un filtre actif.
On comprendra, d'autre part, que la polarité de la tension d'alimentation du circuit électrique 38 d'entraínement et d'évaluation peut être inversée. Dans ce cas, on substituera au transistor bipolaire npn TR0 un transistor pnp, et les transistors pMOS seront remplacés par des transistors nMOS et inversement.
Il va de soi que diverses variantes et modifications simples entrent dans le cadre de la présente invention.

Claims (15)

  1. Objet portatif tel que, notamment, une pièce d'horlogerie (1), comprenant des moyens d'affichage (16) d'au moins une information et un boítier (2) formé d'une partie supérieure comportant une glace (14) recouvrant les moyens d'affichage (16) et d'une partie inférieure délimitée par un fond (6) situé en dessous desdits moyens d'affichage (16), cet objet comprenant en outre un transducteur piézo-électrique (32) produisant une tension électrique lorsqu'une pression mécanique est exercée sur ladite partie supérieure, la tension produite par le transducteur piézo-électrique (32) étant appliquée à un premier circuit électronique qui va générer un signal logique en réponse à la pression exercée, ce circuit électronique étant agencé à l'intérieur dudit boítier (2), caractérisé en ce que ledit transducteur piézo-électrique (32) est agencé dans la partie inférieure dudit boítier (2) et est relié rigidement à ce boítier (2).
  2. Objet portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur piézo-électrique (32) est collé sur le fond (6) de la boíte (2).
  3. Objet portatif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second circuit électronique qui fait fonctionner le transducteur piézo-électrique (32) comme source de vibration pour un générateur sonore.
  4. Objet portatif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier circuit électronique, raccordé en parallèle sur le transducteur piézo-électrique (32), comprend des moyens d'amplification (42) et de conversion (44) en un signal logique de la tension produite par ledit transducteur piézo-électrique (32) sous l'effet d'une pression mécanique.
  5. Objet portatif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le premier circuit électronique comprend en outre des moyens (40) pour filtrer les impulsions acoustiques générées par le transducteur piézo-électrique (32) lorsque ce dernier fonctionne comme générateur sonore.
  6. Objet portatif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de filtrage (40) comprennent une résistance (R1) et un condensateur (C2).
  7. Objet portatif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filtre est un filtre numérique, un filtre à capacités commutées ou réalisé avec un filtre actif.
  8. Objet portatif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'amplification (42) et de conversion (44) comprennent respectivement une branche de circuit dans laquelle un transistor (TR1) et une résistance (R2) sont montés en série et un inverseur connecté en parallèle sur cette branche de circuit.
  9. Objet portatif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'inverseur est du type CMOS.
  10. Objet portatif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'une résistance (R2) de polarisation est montée en parallèle entre le transducteur piézo-électrique (32) et la branche de circuit comprenant le transistor (TR1).
  11. Objet portatif selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que le second circuit électronique comprend :
    des moyens commutateurs agencés pour s'enclencher et se déclencher sur réception d'un signal impulsionnel de commande, ces moyens fournissant des impulsions à fréquence acoustique au transducteur piézo-électrique (32),
    des moyens fournissant une tension pour faire circuler un courant électrique dans les moyens de commutation, et
    une bobine (L1) branchée entre les moyens fournissant une tension et lesdits moyens de commutation, ledit transducteur piézo-électrique (32) étant raccordé en parallèle sur la bobine (L1).
  12. Objet portatif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un condensateur (C1) est monté entre la bobine (L1) et le transducteur piézo-électrique (28).
  13. Objet portatif selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le second circuit électronique comprend en outre une diode connectée en série avec la bobine (L1).
  14. Objet portatif selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les moyens commutateurs sont constitués par un transistor fonctionnant en commutation.
  15. Objet portatif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le transistor (TR0) est un transistor bipolaire.
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