FR2483142A1 - Piece d'horlogerie electronique comportant un circuit de controle du moteur - Google Patents

Abstract

LA PIECE D'HORLOGERIE COMPORTE UN DISCRIMINATEUR 17, 18, 19, 20 DU NIVEAU DU COURANT DANS LA BOBINE MOTRICE 50 ANALYSANT A UN INSTANT DETERMINE DE L'IMPULSION MOTRICE LA CHUTE DE TENSION DU COURANT DANS L'UN OU L'AUTRE DES TRANSISTORS DE PUISSANCE 10, 13. LA CHUTE DE TENSION EST TRANSMISE PAR L'UNE OU L'AUTRE DES PORTES DE TRANSMISSION 15, 16 AU CONDENSATEUR 17, A L'ENTREE DU DISCRIMINATEUR. LE CONDENSATEUR MEMORISE CETTE TENSION D'ENTREE ET LE DISCRIMINATEUR DELIVRE UN SIGNAL DE SORTIE FONCTION DE LA GRANDEUR DE LA TENSION D'ENTREE COMPAREE A UN SEUIL DE DECLENCHEMENT. DES TRANSISTORS 22, 23, BRANCHES EN PARALLELE SUR LES TRANSISTORS DE PUISSANCE ET CONTROLES PAR DES MOYENS DE COMMANDE FF3, 7, 8, 11, 14, PERMETTENT DE FAIRE VARIER LE SEUIL DE DECLENCHEMENT DU DISCRIMINATEUR DE MANIERE QUE CELUI-CI INTERROMPE L'IMPULSION MOTRICE LORSQUE LA VALEUR DU COURANT INDIQUE QUE LE PASSAGE DU ROTOR EST ASSURE.

Description

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La présente invention concerne une pièce d'horlogerie électro-

nique avec un moteur pas à pas comprenant une bobine, ladite pièce d'horlogerie comprenant un circuit de contrôle du

moteur pour délivrer une impulsion -motrice à ladite bobine.

Il est désirable, dans les pièces d'horlogerie comportant un moteur pas à pas, de pouvoir contrôler le passage du rotor

pendant l'impulsion motrice, soit pour interrompre l'impul-

sion lorsque le passage du rotor est assuré, soit pour véri-

fier d'autres paramètres importants de fonctionnement du mo-

teur. Des systèmes connus effectuent ce contrôle en analysant le courant dans la bobine motrice pendant l'impulsion. Ces systèmes d'analyse sont mal adaptés soit aux possibilités d'intégration; soit aux caractéristiques des moteurs. Pour détecter un point déterminé de la caractéristique du courant dans la bobine pendant l'impulsion motrice, des systèmes connus utilisent un détecteur de niveau du courant à seuil de déclenchement fixe. Cette solution est toutefois délicate en raison des dispersions importantes lors de la fabrication des

bobines motrices et des éléments intégrés composant ce détec-

teur. D'autre part, ces derniers sont très sensibles à la teinpérature, de sorte que des perturbations du fonctionnement ne sont pas à exclurez Un but de la présente invention est de réaliser une pièce d'horlogerie avec un moteur pas à pas et un circuit d'analyse du courant dans la bobine motrice et de contrôle du moteur exempte des inconvénients ci- dessus, c'est-à-dire présentant une grande sécurité de fonctionnement et permettant une

intégration facile des éléments constitutifs.

Pour atteindre ce but, la pièce d'horlogerie selon l'inven-

tion est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens répondant au niveau du courant dans ladite bobine pour délivrer un siqnal de sortie lorsque le niveau dudit courant

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dépasse un seuil de déclenchement réglable, des moyens ré-

pondant au niveau du courant pour régler ledit seuil de dé-

clenchement et répondant audit niveau du courant à un instant

donné de ladite impulsion motrice et des moyens répondant au-

dit signal de sortie pour contrôler la durée de ladite impul-

sion motrice.

L'invention va être décrite ci-dessous à titre d'exemple et à l'aide du dessin, dans lequel: Les figures 1 et 2 représentent la forme du courant dans la bobine du moteur pendant l'impulsion motrice, respectivement

dans le cas d'une faible et d'une forte charge du moteur.

La figure 3 représente le schéma d'un circuit d'une forme

d'exécution de l'invention comportant un condensateur de mé-

morisation. La figure 4 représente le schéma d'un autre circuit d'une autre forme d'exécution l'invention comportant des moyens

logiques de mémorisation.

La fig. 1 représente la caractéristique du courant dans la

bobine motrice d'un moteur pas à pas pendant l'impulsion mo-

trice lorsque le moteur est peu chargé. Le courant augmente d'abord de manière exponentielle selon la constante de temps L/R de la bobine du moteur, puis s'infléchit sous l'effet de la tension contreélectromotrice produite par le mouvement du rotor (point A). Lorsque le rotor a effectué la plus grande partie de son pas, cette tension contreélectromotrice diminue, ce qui se traduit par une nouvelle augmentation du courant

(point B) qui tend alors rapidement vers sa valeur maximum.

L'impulsion motrice peut sans risque être interrompue au point C correspondant au moment o le courant atteint à nouveau la valeur correspondante au point A, ou mieux encore au point C' correspondant au moment o la valeur du courant atteint 1,5 fois le niveau du point A. En raison de la forte pente du courant dans cette région de la caractéristique, les

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points C et C' sont très voisins, de sorte que la consomma-

tion du moteur est à peu près égale dans les deux cas. La fi-

gure 2 représente la caractéristique du courant lorsque le

moteur est fortement chargé. Le rotor se déplace alors beau-

coup plus lentement que dans le cas précédent, de sorte que la tension contreélectromotrice est de faible amplitude. Les points A et B sont peu marqués et le point C ne correspond plus avec certitude au moment o le rotor a effectué la plus

grande partie de son pas, mais en réalité à un état intermé-

diaire, mal déterminé, o le rotor peut aussi bien terminer son pas que retourner dans sa position de départ. Il serait

donc dangereux d'interrompre l'impulsion motrice à cet in-

stant. Par contre, le point CI, qui correspond au moment o le courant atteint 1,5 fois sa valeur au point A, se trouve

dans une zone sûre o il est possible d'interrompre l'impul-

sion sans risque.

Pour détecter avec une certaine précision ce point C', on utilise un détecteur du niveau du courant dans la bobine. Les

figures 3 et 4 illustrent deux exemples de circuits de détec-

tion du niveau du courant à seuil de déclenchement réglable

selon l'invention.

En figure 3, un oscillateur à quartz 1 applique un signal de fréquence précise, par exemple 32768 Hz, à l'entrée "a" d'un diviseur de fréquence 2 qui délivre des signaux de fréquence 0,5 Hz sur sa sortie "b",.1 Hz sur sa sortie "c", 256 Hz sur sa sortie "d", 2 kHz sur sa sortie "e" et 32 Hz sur sa sortie "f". La sortie "c" (1 Hz) du diviseur 2 est reliée à l'entrée d'horloge "a" d'un flip-flop FF3 de type D dont l'entrée de remise à zéro "b" est branchée à la sortie "d" (256 Hz) du diviseur 2 et l'entrée de programmation "c" au pôle positif (+) de la source électrique d'alimentation non représentée dans la. figure. La- sortie directe "d" de FF3 est branchée à l'entrée de positionnement "a" d'un flip-flop RS à portes

NON-OU, FF4 dont la sortie "b" est reliée à l'entrée de posi-

tionnement "a" d'un second flip-flop RS à portes NON-OU, FF5.

L'entrée de remise à zéro "c" de FF4 est branchée à la sortie "e" (2 kHz) du diviseur 2, alors que l'entrée de remise à zéro "c" de FF5 est reliée à la sortie "a" d'une porte OU 6 dont l'entrée "b" est connectée à la sortie "f" (32 Hz) du diviseur 2. Comme expliqué ci-après, les flip-flops FF3, FF4 et FF5 forment un circuit 100 pour produire les impulsions de

commande du moteur pas à pas.

Nous admettrons que les étages du diviseur de fréquence 2 sont actionnés sur les flancs négatifs de leurs impulsions

d'horloge et que les flip-flops et les compteurs sont action-

nés par les flancs positifs de leurs impulsions d'horloge.

D'autre part, il est connu que dans les flip-flops RS à por-

tes NON-OU, l'entrée de positionnement est prioritaire sur l'entrée de remise à zéro. A chaque seconde, le signal de fréquence 1 Hz à la sortie "c" du diviseur 2 actionne le FF3, dont la sortie change de l'état logique "O" à l'état "1", ce qui fait passer successivement à l'état "1" d'abord le FF4 puis le FÈ5. L'entrée de positionnement étant prioritaire, le FF4 ne peut pas revenir à l'état "0" tant que le FF3 n'est

pas revenu lui-même à l'état "0", et le FF5 ne peut pas re-

venir à l'état "O" tant que le FF4 n'est pas revenu à l'état non Au bout d'une demi-période du signal 256 Hz, soit 2 ms après le début du signal 1 Hz, la sortie bd" (256 Hz) du diviseur 2 passe à I1', ce qui effectue la remise à zéro de FF3. FF3 étant revenu à "O", le FF4 peut revenir à "0" à la prochaine demi-période du signal 2 kHz sur la sortie "e" du diviseur 2, c'est-à-dire après un temps de 0,25 ms. Enfin, le FF4 étant

revenu à "0", le FF5 peut à son tour revenir à "o0. En l'ab-

sence de signal sur l'entrée "c" de la porte 6, c'est la sor-

tie "f" (32 Hz) du diviseur 2 qui détermine cette remise à zé-

ro de FF5, une demi-période plus tard soit 16 ms après l'ar-

rivée du signal 1 Hz sur l'entrée d'horloge la' de FF3. Ainsi, à chaque seconde, les flip-flops FF3, FF4 et FFS passent à l'état "1n puis reviennent à l'état "no à tour de rôle, le FF3 2 ms, le FF4 2,25 ms et le FF5 au plus tard 16 ms après

l'arrivée du signal de 1 Hz sur l'entrée "a" de FF3.

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L'impulsion délivrée par la sortie "b" de FF5 est utilisée pour commander le moteur pas à pas. Dans l'exemple décrit, il s'agit d'un moteur pas à pas de type bipolaire recevant des impulsions de polarité alternée. Pour ce faire, la sortie "b" de FF5 est reliée aux entrées "a" de deux portes NON-ET 7 et 8. L'entrée "b" de la porte 7 est reliée à la sortie "b" (0,5 Hz) du diviseur 2, ainsi qu'à l'entrée d'un inverseur 9 dont la sortie est reliée à l'entrée "b" de la porte 8. Les portes 7 et 8 sont donc passantes à tour de rôle et des impulsions

de commande négatives (niveau "") apparaissent alternative-

ment sur leurs sorties. La sortie "c" de la porte 7 est bran-

chée à un inverseur de puissance formé des transistors MOS 9 et 10 ainsi qu'à l'entrée "a" d'une porte ET 11. La sortie

"c" de la porte 8 est branchée à un second inverseur de puis-

sance formé des transistors MOS 12 et 13 ainsi qu'à l'entrée

"a" d'une porte ET 14.

La bobine 50 du moteur est branchée entre les sorties de ces inverseurs, soit entre les drains des transistors 9 et 10 et ceux des transistors 12 et 13 selon une configuration bien connue. Lorsqu'une impulsion négative apparaît sur la sortie "c" de la porte 7, le courant passe du pôle positif au pôle négatif de la source d'alimentation par le transistor 9, la bobine motrice 50 et le transistor 13. Le transistor 13 a une résistance interne faible mais non nulle et il apparaît sur

son drain une tension proportionnelle au courant dans la bo-

bine motrice. Cette tension est délivrée par la porte de transmission 15 dont l'entrée de commande "à" est reliée à la sortie "b" du diviseur 2 et à l'entrée "lb" de la porte ET 7

et par le condensateur 17 jusqu'à l'entrée "a" d'un amplifi-

cateur 18.

Lorsqu'une impulsion négative apparaît sur la sortie "c" de la porte 8, le courant passe par le transistor 12, la bobine

motrice et le transistor 10. C'est aux bornes de ce transis-

tor 10 qu'apparaît alors une chute de tension proportion-

nelle au courant dans la bobine motrice. Cette tension est à son tour appliquée à l'entrée "a" de l'amplificateur 18 par

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le condensateur 17 et une deuxième porte de transmission 16

dont la borne de commande "a" est reliée à la sortie de l'in-

verseur 9 et à l'entrée "b" de la porte ET 8. Ainsi, à l'en-

trée de l'amplificateur 18 se trouve une tension représenta-

tive du courant dans la bobine 50 et de polarité constante. Cet amplificateur 18 est formé de manière bien connue d'une simple paire de transistors MOS complémentaires. La sortie "b"

est branchée à l'entrée d'un deuxième amplificateur inver-

seur 19, appairé avec le premier, dont la sortie est reliée à l'entrée "c" de la porte 6. La sortie "b" de l'amplificateur 18 est reliée à son entrée "a" par une porte de transmission dont la borne de commande "a" est branchée à la sortie "d" de FF3. Cette même sortie "d" est également reliée à l'entrée d'un inverseur 21 dont la sortie est connectée aux entrées "b" des portes ET 11 et 14. Les sorties "c" de ces portes sont branchées aux portes des transistors 22, respectivement

23, branchées en parallèle avec les transistors 10, respecti-

vement 13.

Les éléments 17, 18, 19 et 20 forment un circuit discrimina-

teur 101 comparant le niveau du courant dans la bobine 50 à

un seuil réglable et délivrant à sa sortie "a" un niveau lo-

gique "1" lorsque ce courant devient plus grand que ledit seuil. Le circuit 101 comprend des moyens pour mémoriser la

valeur I2ms du courant dans la bobone 50 à un temps prédéter-

miné, par exemple 2 ms, après le début de l'impulsion motrice produite par le circuit 100 et pour fixer la valeur du seuil de déclenchement du circuit 101 au niveau RiI2ms, Ri étant la résistance interne de chacun des transistors 10 ou 13. La tension d'entrée Ue sur la borne "a" du condensateur 17 est proportionnelle à ce courant selon la relation: Ue = tension d'entrée Ue = RiI I = courant dans la bobine 50 La tension Us à la sortie de l'amplificateur 19 est égale à

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Us = (Va - Val) /3 + Val o Va = Vc + Ue, de sorte que Us = (Vc + Ue Val)I3 + Val Avec Va = tension à l'entrée de l'amplificateur 18, Val = tension d'entrée de l'amplificateur 18 pour laquelle Us = Va /3 = gain de l'amplificateur 18

Vc = tension aux bornes du condensateur 17.-

Si P est très grand, le deuxième terme peut-être négligé et l'on a un détecteur de niveau dont le seuil est Ud = Val-Vc, o Ud = tension de déclenchement Au début d'une impulsion motrice, FF3 est à "1", les sorties des portes ET 11 et 14 sont à "O'" et les transistors 22 et 23 sont non conducteurs. Par contre, la porte de transmission 20 est passante, ce qui court-circuite l'amplificateur 18 et fixe la valeur de Va à Val, quelle que soit Ue. La tension aux bornes du condensateur 17 devient: Vc = Val Ue, ou encore Vc = Val - Ril Lorsque, après 2 ms, FF3 revient à "0", la porte 20 commute

et le circuit de charge (18, 20) du condensateur 17 est coupé.

Le condensateur 17 ne pouvant plus ni se charger ni se dé-

charger, la tension à ses bornes reste constante: Vc = Val - RiI2 I2ms = valeur du courant après 2 ms

En reportant cette valeur, dans la relation trouvée précédem-

ment pour Ud, on trouve Ud = Val - Vc = Val - Val + RiI2ms'

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Ud = RiI2ms

A l'instant o FF3 est revenu à "0", les entrées "b" des por-

tes ET 11 et 14 passent à "1" et l'un des transistors 22 ou 23 devient conducteur, ce qui modifie la tension d'entrée du discriminateur 101 qui devient Ue = O( RiI avec Q 4 1 En choisissant judicieusement les géométries des transistors et 13 d'une part, et 22 et 23 d'autre part, le coefficient

& peut être établi avec une certaine précision. Voyons main-

tenant pour quel courant le seuil de déclenchement sera obtenu Ud = or RiId = RiI2ms, de sorte que: Id = I2ms o< Ainsi, on peut régler le seuil de déclenchement par rapport au courant Id en fonction de la valeur du courant I2ms dans la bobine 50 à un moment prédéterminé, et fixer par ailleurs la proportion que l'on désire entre ces deux paramètres. En se reportant aux figures 1 et 2, on voit qu'en choisissant o{ égal à 2/3, on fixe approximativement (dans la fig. 2, le courant I2 ms est approximativement égal au courant IA) le seuil à 1,5 fois IA ce qui garanti la meilleure sécurité, comme expliqué précédemment. Il est évident que l'intervalle de temps de 2 ms choisi dans cet exemple peut varier et être

adapté à chaque type de moteur.

FF3 étant revenu à "0" après 2 ms, puis FF4 après 2,25 ms, FF5 peut revenir à "0" dès que la sortie de l'amplificateur 19 revient à "1", c'est-à-dire au moment o le courant dans la bobine dépasse la valeur de seuil Id, aux environs des

points C' des figures 1 et 2. FF5 étant revenu à "0", l'im-

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pulsion motrice est interrompue. On a donc une adaptation au-

tomatique de la durée des impulsions motrices au temps de passage du rotor, temps de passage qui détermine précisément

les points C'.

Dans l'exemple de la figure 3, on utilise le condensateur 17 et les transistors 22 et 23 pour fixer et régler le seuil de

déclenchement du discriminateur 101. Le condensateur 17 per-

met de mémoriser le niveau du courant dans la bobine 50 à un moment prédéterminé après le début de l'impulsion motrice. La valeur de ce condensateur 17 n'intervient pas et il peut être

intégré sans difficultés. Les transistors 22 et 23 sont pla-

cés en parallèle avec les transistors 10 et 13 dans le cir-

cuit d'alimentation de la bobine motrice 50.

La conductance des transistors 22 et 23 est dans un rapport

connu avec la conductance des transistors 10 et 13 respec-

tivement. La mise en service de ces transistors 22 et 23 per-

met donc de varier dans le même rapport connu la tension à l'entrée du discriminateur de niveau et en conséquence de fixer le seuil de déclenchement en relation avec le niveau du

courant à un moment déterminé de l'impulsion motrice, préeé-

demment mémorisé.

On peut également fixer le seuil par un réseau résistif don-

nant une tension ou un courant de référence. Il est toutefois

difficile d'intégrer des éléments résistifs de précision.

Cette difficulté peut être éliminée en plaçant à l'extérieur

du circuit intégré une résistance choisie en fonction des ca-

ractéristiques du moteur et du circuit d'alimentation de la

bobine motrice.

Une autre solutions présentée à la fig. 4, consiste à utili-

ser un réseau résistif autoréglable.

Sur la figure 4, on retrouve lioscillateur 1, le diviseur 2 et un circuit 102 pour produire les impulsions motrices pour le moteur, ce circuit comprenant le flip-flop FF3 de type D

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qui passe à l'état "1" pendant 2 ms lors de chaque impulsion motrice de fréquence de répétition de 1 Hz dans l'exemple décrit le circuit 102 comprend cinq flip-flops de type D,

FF24, FF27, FF30, FF33 et FF36.

La sortie "d" de FF3 est reliée à l'entrée de positionnement "a" du flipflop F-F24 de type D, à l'entrée de remise à zéro "a" d'un flip-flop FF25 de type D et à l'entrée "a" d'une

porte OU 26.

La sortie directe "b" de FF24 est reliée à l'entrée de posi-

tionnement- "a" du flip-flop FF27 de type D, à l'entrée de re-

mise à zéro "a" d'un flip-flop FF28 de type D et à l'entrée

"a" d'une porte OU 29.

La sortie directe "b" de FF27 est reliée à l'entrée de posi-

tionnement "a" du flip-flop FF30 de type D, à l'entrée de re-

mise à zéro "a" d'un flip-flop FF31 de type D et à l'entrée

"a" d'une porte OU 32.

La sortie directe "b" de FF30 est reliée à l'entrée de posi-

tionnement "a" du flip-flop FF33 de type D, à l'entrée de re-

mise à zéro "a" d'un flip-flop FF34 de type D et à l'entrée

"a" d'une porte OU 35.

La sortie directe "b" de FF33 est reliée à l'entrée de posi-

tionnement "a" du flip-flop FF36 de type D dont la sortie di-

recte "b" est reliée aux entrées "a" des portes ET 37 et 38, et dont l'entrée de remise à zéro "c" est reliée à la sortie d'une porte OU 39 dont une entrée "a" est reliée à la sortie "f" du diviseur 2 (32 Hz) et une entrée "b" aux entrées "d" des FF25, FF28, FF31 et FF34. Les entrées d'horloge "c" des

FF24, FF27, FF30 et FF33 sont branchées à la sortie "a" (fré-

quence 32768 Hz, période 30 ps) de l'oscillateur 1, alors que

les entrées "d" des FF24, FF27, FF30, FF33 et FF36 sont con-

nectées au pôle négatif de l'alimentation.

Les flip-flops FF25, FF28, FF31 et FF34 forment une partie - il - 2483142

d'un circuit discriminateur de niveau 103, comme expliqué ci-

après. Les sorties directes "b" des FF25, -FF28, FF31 et FF34 sont reliées respectivement aux entrées "b" des portes OU 26, 29, 32 et 35, alors que les entrées d'horloge "c" des FF25, FF28, FF31 et FF34 sont respectivement reliées aux sorties inverses

"e" des FF24, FF27, FF30 et FF33.

Une seconde entrée "b" de la porte ET 37 est reliée à la sor-

tie "b" (0,5 Hz) du diviseur 2 ainsi qu'à l'entrée de comman-

de d'une porte de transmission 40 et à l'entrée d'un inver-

seur 42. La sortie de cet inverseur 42 est reliée à une en-

trée "b" d'une porte ET 38 et à l'entrée de commande d'une porte de transmission 41. Les sorties des portes ET 37 et 38 sont reliées chacune à une borne de la bobine motrice 50 et à

l'entrée d'une des portes 40 et 41 dont les sorties sont con-

nectées en commun à l'entrée du circuit discriminateur de ni-

veau 103.

A chaque seconde, FF3 passe à "1", ce qui fait passer à "1" les FF24, FF27, FF30, FF33 et FF36, alors que les FF25, FF28, FF31 et FF34 sont remis à "0" Les sorties des portes OU 26, 29, 32 et 35 sont alors à l'état "I1". Les entrées "a" des portes ET 37 et 38 sont à "1" et, selon l'état de la sortie "b" du diviseur 2, la sortie de l'une des portes ET 37 et 38 passe à "1" alors que l'autre reste à "0" e La bobine 50 est alors alimentée dans le sens correspondant à

l'état de la sortie "b" du diviseur 2 et la porte de trans-

mission 40 ou 41 correspondant à cet état achemine à l'entrée du discriminateur de niveau 103 la tension proportionnelle au courant dans la bobine motrice 50, tension resultant de la chute de tension du courant moteur dans la résistance interne

des portes 37 et 38 qui comportent des transistors de puis-

sance pour l'alimentation de la bobine.

2 ms après le début de l'impulsion motrice, le FF3 revient

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à "0", et les FF24, FF27, FF30, FF33 et FF36 reviennent à "0"

à tour de rôle, toutes les 30 ps, sous l'action des impul-

sions d'horloge. Après un intervalle de temps de 125 ms, FF33 revient donc à "0" et FF36 est prêt à revenir à son tour à "0", ce qui se produira au plus tard après 16 ms (1/2 période du signal sur la sortie "f" du diviseur 2). La remise à zéro de FF36 remet à zéro les entrées "a" des portes ET 37 et 38,

ce qui interrompt l'impulsion motrice. Ces impulsions motri-

ces ont donc, comme dans le circuit de la figure 3, une durée maximum de 16 ms, mais elles peuvent être interrompues plus

tôt par l'apparition d'un signal adéquat à la sortie du cir-

cuit discriminateur de niveau 103 appliqué à l'entrée "b" de la porte OU 39 qui le transmet à l'entrée de remise à zéro

"c" de FF36.

Le circuit discriminateur de niveau 103 est agencé comme suit:

La tension d'entrée est reliée à la source "a" d'un transis-

tor MOS Ni de type N dont le drain est relié au drain d'un transistor MOS Pi de type P dont la source est reliée au pôle positif de la source d'alimentation. Les transistors Ni et Pi

forment un amplificateur inverseur à transistors MOS complé-

mentaires dont la sortie est reliée à l'entrée d'un amplifi-

cateur inverseur 43 suivi d'un amplificateur inverseur 44 dont la sortie est branchée à l'entrée 'b" de la porte OU 39

et aux entrées "d" des FF25, FF28, FF31 et FF34. Les amplifi-

cateurs 43 et 44 sont semblables à l'amplificateur formé par

les transistors Ni et Pi et leurs transistors sont appairés.

Les portes des transistors Ni et Pi sont reliées à un point commun A d'un réseau résistif, dont les résistances sont constituées par les distances drain-source des transistors

MOS, comme expliqué ci-après.

Au point A sont branchées les portes et les drains des tran-

sistors MOS de type N, Ni' et NO,5 et des transistors MOS de

type P, P1', P2, P4 et P8 reliés par leur source respective-

ment aux sorties des portes OU 35, 32, 29 et 26. La source

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du transistor Ni' est reliée au pâle négatif de la source d'alimentation, alors que la source du transistor N0,5 est

branchée à la sortie inverse "e" du FF33.

Il est bien connu que les transistors MOS ont une conductance drainsource qui dépend de leurs tensions porte-source,

drain-source et de leur géométrie. En combinant ces géomé-

tries de manière adéquate, on peut obtenir des transistors

dont les conductances sont dans des rapports déterminés.

Ainsi, les conductances des transistors P8, P4 et P2 sont respectivement 8 fois, 4 fois et 2 fois plus grandes que celle des transistors Pi et P1l. De même le transistor N0,5 a une conductance deux fois plus petite que celle des transistors Ni et Ni'. Ces transistors N et P forment un réseau résistif permettant de régler et fixer le seuil de déclenchement du circuit discriminateur de niveau autour de zéro. En effet les transistors Pi', P2, P4 et P8 peuvent être rendus non conducteurs, en mettant leur source à "I0BI et le

transistor NO,5 en mettant sa source à suis#.

Admettons par exemple que les seuls transistors conducteurs soient Pi' et Ni'. Ces deux transistors forment une paire

identique à la paire NI Pi. La tension sur leurs portes cor-

respond à un seuil de déclenchement 0"1 sur l'entrée "a" de Ni:

Nla = NM'a = 0.

Si l'on rend conducteur le transistor P2 en lieu et place du transistor Pi', le courant dans Ni' va augmenter du fait que la conductance de P2 est plus grande que celle de Pi'. La tension sur les portes des transistors va se fixer à une valeur légèrement plus haute ce qui va augmenter d'autant le seuil de déclenchement. Si nous rendons conducteurs les quatre transistors Pi' à P8, la conductance est augmentée de

fois et la tension sur les portes est augmentée en propor-

tion. Ainsi, en jouant sur des rapports binaires on peut obtenir, avec X transistors, 2x pas de tension. Dans notre

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cas, avec quatre transistors, on obtient 16 pas. La tension de seuil maximum correspondant à 2 x pas doit évidemment

être supérieure à la tension de seuil désirée. Cette condi-

tion étant remplie, on peut, par un système de recherche ap-

proprié rechercher la combinaison binaire correspondant à la

valeur de seuil désirée.

Nous avons déjà vu précédemment que lorsque FF3 passe à "1", les sorties des portes 26, 29, 32 et 35 passent à "1", alors que la sortie inverse "e" du FF3 est à "0". Les transistors Pi', P2, P4, P8 et NO,5 sont donc conducteurs. La tension sur les portes des transistors, et en conséquence la tension de déclenchement, est à son maximum. De ce fait la sortie de la

paire Pi Ni est à "" de même que la sortie de l'amplifica-

teur 44. 2 ms plus tard, la sortie de FF3 revient à "0", de

même que la sortie de la porte OU 26, FF25 étant à "D".

Le transistor P8 devient non conducteur, la tension sur les

portes tombe de huit pas de même que la tension de seuil.

Si cette tension tombe en-dessous de la tension d'entrée, la sortie de l'amplificateur 44 s'inverse et passe à "1". 30 ps plus tard, le FF25 reçoit une impulsion d'horloge et mémorise

l'état de la sortie de l'amplificateur 44 à cet instant.

Ainsi, lorsque en rendant le transistor P8 non conducteur, le seuil tombe en dessous de la valeur de la tension d'entrée, la conduction de ce même transistor est rétablie un court

instant plus tard, ce qui détermine à nouveau un seuil supé-

rieur à la tension d'entrée.

On agit ainsi par approximations successives toutes les 30 ps en rendant non conducteur les transistors P4 puis P2 et Pi et

en rétablissant leur conduction s'il y a lieu.

Fixons par exemple que la tension d'entrée de l'amplificateur après 2 ms, tension qui est proportionnelle au courant dans

* la bobine, se situe à 10 pas de tension.

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Au départ, les 4 transistors P8, P4, P2 et PI' sont tous conducteurs de sorte que le seuil se trouve fixé à 15 pas de tension (8+4+2+1). En rendant P8 non conducteur, le seuil passe à 7 pas de tension (4+2+1). Ce seuil est manifestement trop bas (7<10) de sorte que la sortie de 44 passe à "1" puis le FF25, ce qui détermine à nouveau la conduction de P8 et

remet le seuil à 15 pas. P4 est ensuite rendu non conducteur. Le seuil passe à 11 pas (15-4). Ce seuil est manifestement trop haut (11 7

10). La sortie de 44 reste donc à "0" de même

que le FF28. Le seuil reste à 11 pas.

On rend ensuite P2 non conducteur. Le seuil passe à 9 pas (11-2). Le seuil est trop bas (9 4 10) de sorte que la sortie de 44 passe à "1" puis le FF31, ce qui rétablit la conduction de P2 et ramène le seuil à 11 pas. P1 est ensuite rendu non conducteur. Le seuil passe à 10 pas (11-1). Admettons que la sortie de 44 reste alors à "0", de même que le FF34. La valeur du seuil est alors fixée et mémorisée par les FF34, FF31, FF28 et FF25 qui sont respectivement à 110",11 "1", "0l et

"1", ce qui correspond bien à 10 pas de tension, les transis-

tors P8 et P2 étant seuls conducteurs. L'opération de recher-

che de la tension de seuil se produit entre 2 ms et 2,125 ms après l'arrivée du signal 1 Hz sur FF3. Pendant ce court laps

de temps, la tension à l'entrée du discriminateur n'a prati-

quement pas changée, de sorte que la valeur du courant dans la bobine à un moment déterminé de l'impulsion motrice est bien mémorisée. Après ces 2,125 ms, la sortie inverse "e" de FF3 passe à "1", de sorte que le transistor N0,5 devient non conducteur. Le courant délivré par les transistors P8 et P2 doit alors passer entièrement par le transistor Ni', ce qui crée dans celui-ci une chute de tension supplémentaire. La tension sur les portes des transistors augmente ce qui élève

le seuil de déclenchement du discriminateur.

Ainsi, comme dans le cas de la figure 3, on mémorise d'abord

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un seuil équivalent au courant dans la bobine à un moment déterminé, puis on modifie ce seuil dans des proportions connues en jouant sur des transistors dont les conductances sont choisies de manière adéquate. Dans ce dernier cas, toutefois on agit directement sur le seuil, alors que dans le cas de la figure 3, on agissait indirectement en jouant sur

la tension d'entrée du discriminateur en modifiant la résis-

tance interne du circuit d'alimentation de la bobine. Ces

deux variantes sont possible et aboutissent au même résul-

tat.

Les deux circuits décrits permettent d'obtenir un discrimina-

teur de niveau à seuil réglable selon l'invention. Ce type de circuit permet d'analyser la forme du courant dans la bobine pendant l'impulsion motrice avc le maximum d'efficacité. Il est visible qu'après 2,125 ms, la sortie de l'amplificateur 44 est à "0". Cette sortie passe à "1" dès que la tension d'entrée redevient supérieure au seuil fixé. A ce moment, le FF36 revient à 0" et interrompt l'impulsion motrice. Notons, dans le cas de la figure 4, que le seuil de déclenchement peut également être réglé, après mémorisation de la valeur du courant à un moment déterminé, en modifiant par des moyens logiques les sorties des portes OU 26, 29, 32 et 35 commandant respectivement la conduction des transistors P8, P4, P2 et Pl'. Ainsi, en intercalant un additionneur entre les entrées de ces portes OU et les sorties directes "b" des FF25, FF28, FF31 et FF34 on peut augmenter le seuil de détection d'un

nombre de pas connus. En intercalant à la même place un mul-

tiplicateur, on peut multiplier le seuil par un facteur

connu.

Dans les cas décrits, la sortie du discriminateur de niveau

est utilisée directement pour interrompre les impulsions mo-

trices mais ceci n'est pas une condition forcément nécessaire.

On peut utiliser en effet des moyens d'analyse plus évolués

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du signal délivré par le discriminateur, moyens n'agissant qu'indirectement sur la durée de l'impulsion motrice, ou même permettant simplement de contrôler certains paramètres de fonctionnement -du moteur, à titre de sécurité et d'agir sur la durée des impulsions motrices si nécessaire. Notons enfin que le moment déterminé pris en compte pour fixer le seuil de déclenchement n'est pas forcément fixe dans le temps. Si, dans les cas décrits, nous avons choisi un temps fixe après le début de l'impulsion motrice (2 ms), il est aussi possible de choisir tout autre moment correspondant par exemple à un point caractéristique de la courbe de

courant comme le point A o le courant dans la bobine s'in-

fléchit, ou le point B o le courant dans la bobine augmente à nouveau. Ces points A et B peuvent se déplacer par rapport au début de l'impulsion motrice en raison de (variations) de la charge ou de la tension d'alimentation. Ces points A et B se produisent au moment o la dérivée du courant passe par 0

et peuvent être détectés de cette manière.

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Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Pièce d'horlogerie électronique avec un moteur pas à pas comprenant une bobine, ladite pièce d'horlogerie comprenant un circuit de contrôle du moteur pour délivrer une impulsion motrice à ladite bobine, caractérisée en ce qu'elle comprend

en outre des moyens répondant au niveau du courant dans ladi-

te bobine pour délivrer un signal de sortie lorsque le ni-

veau dudit courant dépasse un seuil de déclenchement ré-

glable, des moyens répondant au niveau du courant pour régler ledit seuil de déclenchement et répondant audit niveau du courant à un instant donné de ladite impulsion motrice et des moyens répondant audit signal de sortie pour contrôler la

durée de ladite impulsion motrice.

2. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée

par le fait que les moyens pour régler le seuil de déclenche-

ment comportent des moyens pour mémoriser le niveau du cou-

rant audit instant donné.

3. Pièce d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les moyens de mémorisation comportent des

moyens logiques de mémorisation.

4. Pièce d'horlogerie selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de mémorisation comprennent au moins

un condensateur de mémorisation.

5. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée

par le fait que les moyens pour régler ledit seuil de dé-

clenchement comportent au moins une pluralité d'éléments semiconducteurs dont les géométries sont choisies de manière

que leurs conductances soient dans des rapports déterminés.

6. Pièce d'horlogerie selon la revendication 5, caractérisée

par le fait que les conductances desdits éléments semiconduc-

teurs sont entre elles selon une progression géométrique.

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7. Pièce d'horlogerie selon la revendication 5, caractérisée

par le fait qu'elle comprend des moyens logiques de mémorisa-

tion, lesdits éléments semiconducteurs étant reliés au moins

indirectement auxdits moyens logiques de mémorisation.

8. Pièce d'horlogerie selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les éléments semiconducteurs sont incorporés

à un réseau résistif pour déterminer une tension de référen-

ce.

9. Pièce d'horlogerie selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ledit réseau résistif détermine un courant de référence.

10. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour contrôler la durée de

l'impulsion motrice répondent audit signal de sortie.