JP2020056784A - 操作が電子装置によって制御される機械式ムーブメントを含む計時器 - Google Patents
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Abstract
Description
−曲線CF0は短絡パルストリガ周波数FD0=10.00Hzに対応し、発振周波数は所望する周波数FS0=F0c=5.00Hzで安定することが観測される。
−曲線CF1およびCF2はFD0より高い短絡パルストリガ周波数、つまり、それぞれFD1=10.03HzおよびFD2=10.08Hzに対応する。発振周波数は、各短絡パルス印加時間の開始時に発生する移行段階後に、それぞれ同期周波数FS1=5.015HzおよびFS2=5.04Hzで同期されることが観測される。
−曲線CF3、CF4およびCF5は、FD0より低い短絡パルストリガ周波数、つまり、それぞれFD3=9.96Hz、FD4=9.94HzおよびFD5=9.88Hzに対応する。発振周波数は、各短絡パルス印加時間の開始時に発生する移行段階後に、それぞれ同期周波数FS3=4.98HzおよびFS5=4.94Hzで同期されることが観測される。
4 :テンプ
6 :幾何学的軸
8 :ヒゲゼンマイ
12 :スタッド
14 :シリコン本体
16 :側部層
20 :電極
24 :電子制御回路
26 :導線
32 :制御装置
34 :第1のコンデンサ
38 :比較器
40 :論理回路
42 :クロック回路
44 :水晶共振器
46 :全波整流回路
48 :蓄積コンデンサ
52 :制御装置
54 :比較器
56 :制御論理回路
58 :タイマ
60 :トランジスタ
60 :スイッチ
62 :制御装置
62a :電子制御回路
64 :周波数分割器
66 :電力回路
68 :整流器
70 :ヒゲゼンマイ
72 :シリコン本体
74 :酸化ケイ素層
76 :導電層
78 :圧電層
80a :第2の部分
80a :第1の部分
80b :第2の部分
82a :圧電軸
82b :圧電軸
84 :正中面
CAL :蓄積コンデンサ
CB :双方向カウンタ
CV :可変静電容量
DT :時間的距離
F0 :固有周波数
F0c :周波数
FD :トリガ周波数
FL1 :第1の限界周波数
FL2 :第2の限界周波数
FQ :水晶周波数
FS0 :周波数
FS1 :同期周波数
FS3 :同期周波数
FSUP :第2のトリガ周波数
Fcor1 :第1の修正周波数
Fcor2 :第2の修正周波数
Freg :制御周波数
N :整数
SRef :基準信号
SCC :短絡信号
Scom :制御信号
Shor :クロック信号
Tcor1 :第1の修正周期
Tcor2 :第2の修正周期
Treg :制御周期
U :誘起電圧
θ :角度位置
Claims (20)
- 機械式振動子を備える機械式ムーブメントを含む計時器であって、前記機械式振動子はテンプ(4)とヒゲゼンマイ(8:70)とによって形成され、前記機械式振動子は規定の所望する周波数F0cを有し、前記機械式ムーブメントの操作を計時するように構成され、前記計時器はまた、前記機械式振動子の中心周波数を制御可能なように構成される制御装置(52、62)と、補助タイムベース(42、44)とを含み、前記補助タイムベース(42、44)は補助電子振動子によって形成され、基準信号(SRef)を提供し、前記ヒゲゼンマイは少なくとも部分的に圧電素材と、少なくとも2つの電極(20、22;20a、22a)とによって形成され、前記機械式振動子の発振中に前記圧電素材が機械的応力を受けるとき、前記少なくとも2つの電極(20、22;20a、22a)は、その間に前記圧電素材によって誘発される電圧U(t)を有することが可能なように構成され、前記2つの電極は前記制御装置に電気的に接続され、前記制御装置は、前記圧電素材と、前記少なくとも2つの電極と、前記制御装置とによって形成される前記制御システムのインピーダンスを変動可能なように構成され、前記制御装置(62)は、前記2つの電極間に前記制御装置によって生成される電気抵抗を瞬時に変動可能なように構成され、それによって、少なくとも時には、識別可能であり、一定の期間(TP)を有する制御パルスを生成し、各制御パルスは、前記識別可能な制御パルス外で前記2つの電極間に前記制御装置によって生成される、公称電気抵抗に対する前記電気抵抗を順次に低減することからなり、前記制御装置は複数の前記制御パルスを各時間中に印加可能なように構成され、それによって、各複数の制御パルス中の任意の2つの連続制御パルスの開始の間に時間的距離DTが生じ、前記時間的距離DTは、前記時間に対して決定した制御周期Tregの半分を乗じた数Nに等しく、つまり、数学的関係DT=N・Treg/2が成り立ち、式中、Nは0より大きい正の整数であり、前記制御周期Tregおよび前記数Nは、前記各時間中に、前記制御周波数Freg=1/Tregにおいて前記機械式振動子の同期が可能なように選択され、前記制御装置は、前記基準タイムベースによって、前記各制御パルスの開始を決定し、前記時間的距離DTと前記制御周期Tregとの間の前記数学的関係を満たし、したがって前記制御周波数を決定するように構成されることを特徴とする、計時器。
- 請求項1に記載の計時器であって、前記計時器はさらに、所望する周波数F0cに関連して、前記機械式振動子の機能において、時間的ずれを測定するための装置(54、CB)を含むこと、前記制御装置(62)は前記各時間以前に、前記制御周期Tregに対して、少なくとも一定の正または負の時間的ずれが前記制御装置によって検出されるかどうかに基づいて、それぞれ第1の修正周期Tcor1または第2の修正周期Tcor2を選択するように構成され、前記第1の修正周期Tcor1は所望する周期T0cより長く、前記所望する周波数の逆数と等しく、前記第2の修正周期Tcor2は前記所望する周期より短いことおよび、前記各時間には同期段階を確立するための充分な期間が備えられ、前記同期段階において、前記機械式振動子の周波数は、関連する前記時間以前に前記少なくとも1つの一定の正の時間的ドリフトが検出されるとき、第1の修正周波数Fcor1=1/Tcor1で同期され、または、関連する前記時間以前に前記少なくとも1つの一定の負の時間的ドリフトが検出されるとき、第2の修正周波数Fcor2=1/Tcor2で同期されることを特徴とする、計時器。
- 請求項2に記載の計時器であって、前記時間的距離DTは前記各時間に対して決定した前記制御周期Tregの半分を乗じた奇数2M−1と等しく、つまり、数学的関係DT=(2M−1)・Treg/2となり、式中Mはゼロより大きい正の整数であり、前記制御周期Tregおよび前記数Mは、前記各時間中に、制御周波数Freg=1/Tregにおいて前記機械式振動子の同期が可能なように選択されることを特徴とする、計時器。
- 請求項2に記載の計時器であって、前記少なくとも1つの一定の正または負の時間的ドリフトが検出されるとき、前記制御装置(62)は、前記時間の次の時間中に、それぞれ第1のトリガ周波数FINF=2・Fcor1/Nまたは第2のトリガ周波数FSUP=2・Fcor2/Nを有する対応する複数の前記制御パルスを周期的に印加するように構成され、前記数Nは前記各時間中定数であり、事前に決定されるかまたは関連する前記次の時間以前に決定される、計時器。
- 請求項3に記載の計時器であって、前記少なくとも1つの一定の正または負の時間的ドリフトが検出されるとき、前記制御装置(62)は、前記時間の次の時間中に、それぞれ第1のトリガ周波数FINF=2・Fcor1/(2M−1)または第2のトリガ周波数FSUP=2・Fcor2/(2M−1)を有する前記対応する複数の前記制御パルスを周期的に印加するように構成され、前記数Mは前記各時間中定数であり、事前に決定されるかまたは関連する前記次の時間以前に決定されることを特徴とする、計時器。
- 請求項4に記載の計時器であって、前記第1のトリガ周波数FINFが発生する前記各時間に対して、前記第1のトリガ周波数FINFは第1の限界周波数FL1(N、K)=[(K−1)/K]・2・F0c/Nよりも高く、式中K>40・Nであり、前記第2のトリガ周波数FINFが発生する前記各時間に対して、前記第2のトリガ周波数FINFは第2の限界周波数FL2(N、K)=[(K+1)K]・2・F0c/Nより低く、式中K>40・Nであることを特徴とする、計時器。
- 請求項5に記載の計時器であって、前記第1のトリガ周波数FINFが発生する各時間に対して、前記第1のトリガ周波数FINFは第1の限界周波数FL1(M、K)=[(K−1)/K]・2・F0c/(2M−1)よりも高く、式中K>40・(2M−1)であり、前記第2のトリガ周波数FSUPが発生する各時間に対して、前記第2のトリガ周波数FSUPは第2の限界周波数FL2(M、K)=[(K+1)/K]・2・F0c/(2M−1)より低く、式中K>40・(2M−1)であることを特徴とする、計時器。
- 請求項1に記載の計時器であって、前記時間は連続的であり、合わさって連続した時間窓を形成すること、前記制御装置(52)は、前記制御パルスを前記連続した時間窓の間に印加するように構成され、それによって、前記連続した時間窓で発生する任意の2つの連続制御パルスが、それらの開始の間に、前記時間的距離DTを有することおよび、任意の初期移行段階後に、前記連続した時間窓の間、前記所望する周波数F0cで前記機械式振動子の周波数を連続して同期するために、前記制御周期Tregは、前記所望する周波数F0cの逆数である所望する周期T0cに等しいことを特徴とする、計時器。
- 請求項8に記載の計時器であって、前記時間的距離DTは前記所望する周期T0cの半分を乗じた奇数2M−1と等しく、つまり、数学的関係DT=(2M−1)・T0c/2となり、式中Mはゼロより大きい正の整数であり、前記数Mは前記機械式振動子が前記所望する周波数F0c=1/T0cで、任意の初期移行段階後に前記連続した時間窓の間に同期可能なように選択されることを特徴とする、計時器。
- 請求項8に記載の計時器であって、前記制御装置(52)は、前記連続した時間窓の間に、トリガ周波数FD(N)=2・F0c/Nを有する前記制御パルスを周期的に印加するように構成され、前記数Nは、前記機械式振動子の機能として最大ずれ周波数と、前記所望する周波数との比率が(K−1)/Kと(K+1)/Kとの間になるように選択され、数N<K/40であることを特徴とする、計時器。
- 請求項9に記載の計時器であって、前記制御装置(52)は、前記連続した時間窓の間に、トリガ周波数FD(N)=2・F0c/(2M−1)を有する前記制御パルスを周期的に印加するように構成され、前記数Mは、前記機械式振動子の機能として最大ずれ周波数と、前記所望する周波数との比率が(K−1)/Kと(K+1)/Kとの間になるように選択され、2M−1<K/40であることを特徴とする、計時器。
- 請求項10に記載の計時器であって、前記数Nは定数であり、前記連続した時間窓に対して事前に規定されていることを特徴とする、計時器。
- 請求項11に記載の計時器であって、前記数Mは定数であり、前記連続した時間窓に対して事前に規定されていることを特徴とする、計時器。
- 請求項2から請求項13のいずれかに記載の計時器であって、各前記制御パルスは、前記所望する周期T0cの4分の1未満の期間(TR)を有することを特徴とする、計時器。
- 請求項2から請求項13のいずれかに記載の計時器であって、前記制御パルスの前記期間(TR)は、前記所望する周期T0cの10分の1未満、または前記所望する周期T0cに等しいことを特徴とする、計時器。
- 請求項1から請求項15のいずれかに記載の計時器であって、前記制御装置(52、62)は前記圧電ヒゲゼンマイの前記2つの電極(2022)間に配置されるスイッチ(60)を含み、前記スイッチは制御回路(56、64)によって制御され、前記制御回路(56、64)は、前記スイッチの電源を入れる/前記スイッチを導電性にするために、前記制御パルス中に前記スイッチを瞬時に閉じるように構成され、前記制御パルスは次に短絡パルスを画成することを特徴とする、計時器。
- 請求項1から請求項16のいずれかに記載の計時器であって、前記ヒゲゼンマイ(70)は中央のシリコン本体(72)と、前記ヒゲゼンマイの温度補正のために前記中央の本体の表面に蒸着される酸化ケイ素層(74)と、前記酸化ケイ素層に蒸着される導電層(76)と、圧電層(78)の形で前記導電層(76)に蒸着される前記圧電素材とを含み、前記2つの電極(20a、20b)は前記圧電層上に、それぞれ前記ヒゲゼンマイの2つの側面に配置されることを特徴とする、計時器。
- 請求項17に記載の計時器であって、前記圧電層の第1および第2の部分(80a、80b)は、それぞれ中央の本体(72)の2つの側面上に延在し、それぞれ結晶構造を有し、前記2つの側面に平行である正中面(84)に対して対称であることおよび、前記導電層(76)は、前記中央の本体の前記2つの側面上に延在する単一で同一の内部電極を形成し、前記内部電極はそれ自体では前記制御装置と電気接触は持たないことを特徴とする、計時器。
- 請求項18に記載の計時器であって、前記圧電層(78)は、前記導電層(76)に垂直で、前記導電層からの結晶成長から形成される窒化アルミニウム結晶からなることを特徴とする、計時器。
- 請求項1から請求項19のいずれかに記載の計時器であって、前記制御装置は、電力回路(66)を含むか、または電力回路(66)と組み合わされ、前記電力回路(66)は機械式振動子が発振するとき、前記ヒゲゼンマイの2つの電極間に誘起される電圧U(t)の整流器(68)から形成され、前記制御装置に電力を提供するように構成され、それによって、前記制御装置および前記電力回路は自律ユニットを形成することおよび、前記自律ユニットは、前記、自律ユニットが固定される前記テンプによって保持されることを特徴とする、計時器。
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