JP4234227B2 - 機械的動力源によって駆動された発電機から動力を供給される電子時計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、
少なくとも１つの永久磁石を有するロータと、この磁石に電磁結合されて、ロータの回転に応じて第１電気エネルギを発生する少なくとも１つのコイルを含む電気−機械コンバータと、
ロータは回転中に継続して動く実際の角位置を有しており、このロータに機械的に連結きれて、第１駆動トルクが加えられることによってロータを所定方向に所定の所望速度より高い回転速度で回転させる機械的動力源と、
ロータと機械的動力源とに機械的に連結されている時間情報表示手段と、
ロータの実際の角位置と規則的に所望速度で動く所望の角位置との差を表す値を有する比較信号を発生する手段と、この比較信号に応答して、ロータの所望角位置に対する実際の角位置の差が進んでいるとき、所望速度よりも低い回転速度をロータに与える制動トルクを加える制動手段とを有する追従手段とを備えた時計に関する。
【０００２】
そのような時計は、特にヨーロッパ特許第０，２３９，８２０号及び第０１６７９，９６８号に開示されている。これらの既知の時計では、コンバータは、機械的動力源によって供給される機械的動力に応じて、追従回路に供給する必要がある電気エネルギを供給する発電機として使用されているだけである。
これらの時計の様々な構成要素の特徴は、発電機ロータの実際の回転速度が通常は時計が適切に動作する速度である所望速度よりも高速になりがちであり、追従回路は、この実際の回転速度を所望速度に追従させるように構成されている。ロータの実際の回転速度を所望速度に追従させることは、ロータの実際の角位置を所望の角位置に合わせること、すなわち追従させることは、時計のスイッチを入れてからロータがその所望速度で継続して回転したのであればロータが占めるはずの位置、従って所望のロータ回転速度で継続して動く位置に含わせることに等しいことは容易にわかるであろう。
【０００３】
上記ヨーロッパ特許第０，２３９，８２０号に開示されている形式の時計では、ロータが所望角位置に対して進んでいるか、遅れているかに応じて決まる長さの期間にわたってロータを定期的に制動するにとによって調整が行われる。
上記ヨーロッパ特許第０，６７９，９６８号に開示されている形式の時計では、ロータが所望角位置に対して進む毎に一定期間にわたってロータを定期的に制動することによって調整が行われる。
ロータの回転速度が所望速度に含わせられたとしても、そのロータの実際の角位置はほとんど常にその所望角位置に対して進んでいるか、遅れていることは容易に理解されるであろう。例えば時計に対する角衝撃の結果、ロータが３６０゜以上、場合によっては３６０゜の数倍も進んだり、遅れることもある。
【０００４】
以下の説明を簡単にするため、時計の機械的動力源が、機械式腕時計に現在使用されているような従来のぜんまいである場合について説明する。しかし、当該技術の専門家であれば、機械的動力源の性質がどのようなものであっても、以下に記載する発明を使用できることは問題なく理解できるであろう。
【０００５】
ぜんまいによって減退角度（let down angle）Ａの関数として供給される機械的トルクＣのよく知られた代替例が、図１に曲線Ｂで示されている。
上記形式と同じ形式の時計にぜんまいを使用できるようにするため、減退中の少なくとも一部分の間、ぜんまいが供給する駆動トルクＣは、ぜんまいによって駆動される発電機のロータが、その回転速度を調整する回路によって制動されていない時の所望速度で回転する際のトルクである限界トルクＣＬよりも大きくなければならないことは明らかである。
この限界トルクＣＬの値は、当然ながらぜんまいによって駆動される様々な部材の機械的特性と共に、発電機及びそれによって給電される回路の電気特性によって決まる。そのような限界トルクＣＬの例が、図１に点線の両線Ｄで示されている。この直線Ｄは、ぜんまいの減退角度の値がＡＬである地点Ｐで曲線Ｂと交差する。
【０００６】
図１の曲線Ｂで表された駆動トルクを有するぜんまいで得られる機械的動力Ｅは、ぜんまいが完全に巻き上げられている時には、その曲線Ｂと図１の軸Ｃ及びＡによって囲まれた表面に等しいことはよく知られている。
ぜんまいの減退中に、このエネルギＥの部分Ｅ１は、発電機のロータをその所望速度で回転させ、発電機によって電気エネルギに変換した後、ロータの回転速度追従回路に供給するために使用されると考えられる。
機械的エネルギＥのこの部分Ｅ１は、軸Ａ及びＣと直線Ｄと横座標ＡＬを通る垂直な線によって囲まれた表面に等しい。機械的エネルギＥのＥ２で示された別の部分は、発電機ロータを加速し、電気エネルギに変換した後、必要時にロータを制動するために使用される。この機械的エネルギＥ２は、軸Ｃと直線Ｄと曲線Ｂによって囲まれた表面に等しい。
以上に簡単に説明した既知の時計の自律性、すなわちぜんまいが完全に巻き上げられた後、適正に動作する期間は、ぜんまいによって供給される駆動トルクが限界トルク値ＣＬに達するまでに経過する時間に限定されることはわかるであろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
高いトルクの供給を行えるぜんまいか、合計減退角度の大きいぜんまいを使用することによってこの自律性を向上させることができることは明らかであろう。しかし、そのようなぜんまいが占める体積も増加するため、腕時計等の体積が小さい時計ではそれを使用することが困難であるか、不可能でさえある。
本発明の目的は、上記時計と同じ形式であるが、計時ムーブメントの必要空間を大幅に増大させることなく自律性を上記のものよりも高くした時計を提供することである。
別の目的は、動作に必要な動力が得られる限り、信頼性が高く、動作の正確さが確保される時計を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも１つの永久磁石を有するロータと、磁石に電磁結合されて、ロータの回転に応じて第１電気エネルギを発生する少なくとも１つのコイルを含む電気−機械コンバータを備えている。ロータは、機械的動力源に機械的連結されており、その動力源から第１駆動トルクが加えられて所定方向に所定の所望速度より高い回転速度で回転できるようになっている。そのロータは回転中に継続して動く実際の角位置を有している。時間情報表示手段はロータと機械的動力源とに機械的に連結されている。本発明はさらに、追従手段を備えている。この追従手段は、ロータの実際の角位置と規則的に所望速度で動くはずである所望の角位置との差を表す値を有する比較信号を発生する手段と、比較信号に応答して、ロータの所望角位置に対する実際の角位置が進んでいるとき、ロータの回転速度を所望速度よりも低くする制動トルクをロータに加える制動手段と備えている。その追従回路はさらに、比較信号に応答して、ロータの所望角位置に対する実際の角位置が遅れているとき、その遅れが所定の遅れより大きい場合、ロータに第２駆動トルクを加えることによって、やはりロータが所定方向に所望速度より高い回転速度で回転するようにする制御手段を備えている。
以下の説明から明らかになるように、本発明の特徴によって、ムーブメントの必要空間を大幅に増大させることなく時計の自律性を高くすることができる。
本発明の他の目的及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２の非制限的例によって概略的に示されている実施形態において、本発明の時計１は、ぜんまい２で形成された機械的動力源を含む。このぜんまい２は、従来の機械式時計に使用されている既知のぜんまいのいずれかと同じ形式にすることができるので、極めて概略的に示されているだけである。このぜんまい２によって供給される駆動トルクは、ぜんまいの減退角度の関数として図１に示されているように変化するものと仮定する。
このぜんまい２は、手動または自動巻き上げ機構に連結されているが、巻き上げ機構は、やはり従来の機械式時計に使用されている既知の巻き上げ機構のいずれかに類似したものでよいので、ここでは示されていない。
【００１０】
ぜんまい２は、点線で記号化した歯車列４を介して電気−機械コンバータ３のロータ３ａに機械的に結合されている。このコンバータ３はコイル３ｂも含んでおり、それは当該技術の専門家には既知の様々な方法で形成されるので、ここでは詳細に説明しない。
簡単に説明すると、本例では、ロータ３ａは双極磁石を含むが、これはその磁化軸線を表す矢印で簡単に示されているだけである。
また、コイル３ｂは、例えば図示しないステータを介してロータ３ａの永久磁石に電磁結合されて、ロータ３ａの回転に応じて端子Ｂ１、Ｂ２間に交流電圧Ｕｇを発生する。その周期はロータ３ａの回転周期、すなわちロータ３ａが１回転するためにかかる時間に一致している。コイル３ｂの端子Ｂ１、Ｂ２がコンバータ３の端子を構成していることは明らかである。
【００１１】
時計１はさらに整流器回路５を備えており、その入力５ａ、５ｂはそれぞれコンパータ３の端子Ｂ１、Ｂ２に接続されている。出力５ｃ、５ｄは、コンバータ３から発生する交流電圧Ｕｇに応じて少なくともほとんど直流の電圧Ｕａを生じる。この電圧Ｕａは、図示しない電線を介して以下に記載する様々な電子回路に供給される。
整流器５は、当該技術の専門家には既知の整流器のいずれかに類似したものでよいので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、以下に明らかになる理由から、この整流器５は、直流電圧Ｕａが交流電圧Ｕｇのピーク値より大きくなるように構成されている。
【００１２】
本例では、整流器５の端子５ａと５ｃは、コンバータ３の端子Ｂ１に接続されると共に互いに接続されている。さらに、これらの３つの端子５ａ、５ｃ及びＢ１の電位は基準電位として任意に選択されるか、または接地されており、以下の説明に述べるすべての電圧は、この基準電位に対して測定した電圧である。
【００１３】
ロータ３ａが一定速度で回転し、コイル３ｂが短絡していない時、交流電圧Ｕｇはこの基準電位に対して対称的である。
さらに、以下の説明では、様々な信号を測定した地点の電位が基準電位とほぼ同じであるか、整流器５の端子５ｄの電位とほぼ同じであるかに従って、その信号を「０」論理状態か、「１」論理状態であると説明する。以下の説明では、これらの論理状態を単に「０」状態及び「１」状態と呼ぶだけである。
【００１４】
時計１はまた現在の時間を表示する表示手段を備えており、本実施形態ではこれは従来の針６で形成されているが、他の既知の部材、例えばディスク、ドラムまたは他のもので形成してもよい。それはまた、１つまたは複数の追加表示装置、例えば日付表示装置、月相表示装置等を含むことができる。この形式の追加表示装置も図示されていない。
針６と、必要ならば追加装置は、少なくとも一部分が歯車列４の一部分と共通する歯車列を介してぜんまい２とコンバータ３のロータ３ａに機械的に連結されている図１では、針６に連結されたこの歯車列に個別の参照番号が付けられておらず、やはり点線で示されている。時計１はまた、針６の時間設定と、必要ならば追加装置の調整を行う機構を備えているが、これは当該技術の専門家には既知のこの形式の様々な機構のいずれかに類似したものでよいので、ここには示されていない。
【００１５】
図２に示されている時計では、ロータ３ａの実際の回転速度をその所望回転速度Ｖｃに追従させること、従ってロータ３ａの実際の角位置をその所望角位置に合わせることが追従回路７によって行われる。ぜんまい２内に蓄積されている機械的動力の一部をコンバータ３で電気エネルギに変換し、コンバータで発生した交流電圧Ｕｇを整流器５で直流電圧Ｕａに変換した後にこの回路７にエネルギーが供給される。
【００１６】
ロータ３ａの回転速度を決め、以下に説明するように歯車列４の回転速度を決める追従回路７は、ロータ３ａが所望速度Ｖｃで回転する時、針６が通常速度で回転するように構成されている。本例では、所望速度Ｖｃが毎秒４回転に設定されているものと仮定する。
【００１７】
さらに、以下の説明から明らかになる理由から、コイル３ｂが短絡していない場合、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが上記定義の限界トルクＣＬ（図１）より高い限り、ロータ３ａの平均回転速度が所望速度Ｖｃより高くなるように、ぜんまい２とそれが駆動する様々な素子の特性がコンバータ３の特性と共に選択される。同様に、これらの特性は、ぜんまい２が完全に巻き上げられており、そのためそれが与える駆動トルクが最大値である時でも、コイル３ｂが短絡している場合、平均回転速度が所望速度Ｖｃより低くなるように選択される。
【００１８】
上記追従回路７は比較器８を含み、その非反転入力はコンバータ３の端子Ｂ２に接続され、反転入力は基準電位に接続されているので、その出力から発生する、以下の説明でＳＭと呼ぶ信号は、コンバータ３から送られる電圧Ｕｇが負か正かに従って「０」状態と「１」状態になる。
信号ＳＭの周期は、当然ながら電圧Ｕｇと同じであるため、特にコンバータ３のロータ３ａが所望速度Ｖｃ、本例では前述したように毎秒４回転で回転する時、この信号ＳＭの周期は２５０ミリ秒である。
さらに、コンバータ３のロータ３ａが所定の角位置を通過する、すなわち電圧Ｕｇが増加中にゼロ値を越える毎に、信号ＳＭは「０」状態から「１」状態に変わる。
このため、信号ＳＭは、ロータ３ａの回転速度測定信号であると共に、ロータ３ａが上記定義の所定角位置を通過したことを検出する信号でもある。
【００１９】
追従回路７はまた、基準信号ＳＲの供給源を含む。これは本例では、水晶発振器にすることができる発振器９と、発振器９で発生した信号に応じて信号ＳＲを生じる出力Ｑ１を有する分周回路１０で形成されている。
この発振器９と分周回路１０は、当該技術の専門家には既知の様々な方法で形成できるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、発振器９と分周器１０は、コンバータ３のロータ３ａが所望速度Ｖｃ、すなわち本例では２５０ミリ秒で回転している時、信号ＳＲの周期が信号ＳＭと同じになるように構成されている。
これは、例えば、電子時計の大部分に使用されている、周波数が３２，７６８Ｈｚの信号を発生する発振器と同様な発振器を発振器９の代わりに用い、また分周器１０を一連の１３個のフリップフロップからなる既知の形式にすることによっても得ることができる。
【００２０】
また、分周器１０は第２出力Ｑ２を備えている。これは信号ＳＲよりもはるかに短い、例えば百分の１程度に短い周期を有する信号ＳＣを発生する。その有用性は以下の説明から明らかになるであろう。本例では、この信号ＳＣは、分周器１０の第６フリップフロップの出力から生じることができ、従って約１、９５ミリ秒の周期を有する。
【００２１】
追従回路７はさらに、可逆カウンタすなわちアップ・ダウンカウンタ１１を備えている。このカウンタ１１のカウントアップ入力Ｃは、分周器１０の出力Ｑに接続されて信号ＳＲを受け取る一方、そのカウントダウン入力Ｄは、比較器８の出力に接続されて信号ＳＭを受け取る。
【００２２】
このアップ・ダウンカウンタ１１は既知の様々な方法で形成できるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、それは受け取ったパルスの立ち上がり区間に、すなわち信号ＳＲ及びＳＭの「０」状態から「１」状態への変化に反応する。言い換えると、カウンタ１１の内容、すなわちそれを形成している様々なフリップフロップの出力の「０」状態または「１」状態によって形成された２進数は、ＳＲ信号パルスの各立ち上がり区間で１単位だけ増分され、ＳＭ信号パルスの各立ち上がり区間で１単位だけ減分される。カウンタ１１はまた、入力Ｃ及びＤに受け取るパルスの時間的重なり合いによる曖昧さを除去することができる既知の手段を備えている。
【００２３】
カウンタ１１はｎ個のフリップフロップを含む。これらのフリップフロップの最後と最後から２番目のものの出力をそれぞれＱ１、Ｑ２で表す。
また、カウンタ１１はｎ個のフリップフロップで形成されているので、その内容はゼロ以上かつ２n −１以下の値であることを思い出されたい。さらに、カウンタ１１の動作はサイクリック的である。すなわちその内容がゼロの時、そのカウントダウン入力Ｄにパルスが加えられるとその内容が２n −１値になり、またその内容が２n −１の時、カウントアップ入力Ｃに加えられるパルスに応答して０値になる。
【００２４】
当該技術の専門家には容易にわかるように、カウンタ１１の内容がゼロ以上かつ２(n-1) 未満である時、カウンタ１１の出力Ｑ１は「０」状態にあり、その内容が２(n-1) 以上かつ２n −１以下である時、出力Ｑ１は「１」状態にある。
さらに、カウンタ１１の内容がゼロ以上かつ２(n-2) 未満である時、カウンタ１１の出力Ｑ２が「０」状態にあり、その内容が２(n-2) 以上かつ２(n-1) 未満である時、出力Ｑ２は「１」状態にある。
【００２５】
アップ・ダウンカウンタ１１の出力Ｑ１はＡＮＤゲート１２の第１入力に接続されており、ＡＮＤゲート１２の第２入力は比較器８の出力に接続されている。このゲート１２の出力は、ＲＳフリップフロップ１３の入力Ｓに接続されており、ＲＳフリップフロップ１３の入力Ｒはカウンタ１５の出力Ｑに接続されている。
【００２６】
上記のアップ・ダウンカウンタ１１と同様に、フリップフロップ１３は、その入力Ｓ及びＲに受け取ったパルスの立ち上がり区間に反応する。言い換えると、フリップフロップ１３の非反転出力Ｑ及び反転出力Ｑ（／）は、その入力Ｓに加えられた信号の各立ち上がり区間に応答してそれぞれ「１」状態及び「０」状態になり、出力Ｒに加えられた信号の各立ち上がり区間に応答してそれぞれ「０」状態及び「１」状態になる。
【００２７】
カウンタ１５は、アップ・ダウンカウンタではなく単純なカウンタであって、本例では従来通りに直列に接続された５個のフリップフロップで形成されているため、第５フリップフロップの非反転出力であるカウンタの出力Ｑは、カウンタの内容が１５から１６に変わった時、「０」状態から「１」状態に変わる。
カウンタ１５のカウントアップ入力Ｃは分周器１０の出力Ｑ２に接続されているため、信号ＳＣを受け取り、そのリセット入力Ｒはフリップフロップ１３の反転出力Ｑ（／）に接続されている。
やはりアップ・ダウンカウンタ１１と同様に、カウンタ１５はカウント入力Ｃに加えられた信号の立ち上がり区間に反応する。さらに、入力Ｒが「１」状態にある限り、その内容はゼロ値に維持される。
【００２８】
追従回路７はさらにコンバータ３のロータ３ａ用の電気制動素子を含む。これは本例ではｎ型Ｍ０Ｓトランジスタ１６で形成されており、そのソース及びドレーンはそれぞれコンバータ３の端子Ｂ１及びＢ２に接続され、ゲートはフリップフロップ１３の非反転出力Ｑに接続されている。
当該技術の専門家には容易にわかるように、トランジスタ１６は、ｎ型であるためにゲートが「０」状態にあるか「１」状態にあるか、またそのソースが基準電位であるかに応じて、遮断されるか、導通する。
【００２９】
追従回路７はさらに、比較器８の出力に接続されて信号ＳＭを受け取る制御入力Ｃと出力Ｑを有する時間遅延回路２１を含む。
この時間遅延回路２１は、信号ＳＭが「０」状態から「１」状態へ変わってから所定の遅延時間Ｔが経過した後に開始される所定の持続時間ＤのパルスＩＣを出力Ｑに発生するためのもので、その持続時間中に出力Ｑが「１」状態にあることがわかっていれば、当該技術の専門家であればそれを作製することが困難ではないので、時間遅延回路２１については詳細に説明しない。この持続時間Ｄ及び遅延時間Ｔについては以下に説明する。
時間遅延回路２１の出力ＱはＮＡＮＤゲートの第１入カに接続されており、その第２入力はＲＳフリップフロップ２４の出力Ｑに接続されている。
【００３０】
フリップフロップ２４の入力ＳはＡＮＤゲート２５の出力に接続されており、そのＡＮＤゲート２５の第１入力はアップ・ダウンカウンタ１１の出カＱ２に接続され、その第２入力はインバータゲート２６を介してカウンタ１１の出力Ｑ１に接続されている。
フリップフロップ２４の入力Ｒは、直接的にカウンタ１１の出力Ｑ１に接続されている。
【００３１】
追従回路７はさらに制御素子を含む。本例ではこれはＰ型Ｍ０Ｓトランジスタ２７で形成され、そのソースは直流供給電圧Ｕａの記号＋で示された正電位に接続され、ドレーンはコンバータ３のコイル３ｂの端子Ｂ２に接続されている。トランジスタ２７のゲートは、ゲート２３の出力に接続されている。
当該技術の専門家には容易にわかるように、トランジスタ２７は、それがｐ型であるためにそのゲートが「１」状態にあるか「０」状態にあるか、またそのソースが正電位であるかに応じて、遮断されるか、導通する。
【００３２】
追従回路７はさらに、以下に説明する状況において電気エネルギを蓄えて戻すための蓄電装置２８を備えている。
この装置２８は、それぞれ整流器５の端子５ｃ、５ｄに接続された正端子２８ａと負端子２８ｂを備えており、当該技術の専門家には既知の様々な方法で形成できるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、それは従来のアキュムレータ２９を含み、そのような用途に適した既知のアキュムレータのいずれかと同じ種類のものでよい。必要ならば、この装置はさらにこのアキュムレータ２９の動作電圧を電圧Ｕａに合わせるための回路を備えてもよい。この装置２８はまた、アキュムレータ２９の過充電の防止及びアキュムレータ２９の過放電の防止の両方またはいずれか一方のためにアキュムレータ２９の充電電流を制限するための監視回路も備えることができる。
【００３３】
追従回路７はまた、初期化回路を備えているが、図２を不必要に過密化させることを避けるために図示されておらず、当該技術の専門家には既知の回路である。簡単に説明すると、それは、電圧Ｕａが増加中に、追従回路７の様々な構成要素が適正に動作し始める値か、それよりわずかに大きい所定の閾値に達した時点で、短い初期化パルスを発生するように構成されている。この時点を以下の説明では初期化時点ｔ０と呼ぷ。この初期化回路は分周器１０、カウンタ１１及び１５、時間遅延回路２１及びフリップフロップ１３及び２４に接続されているため、この時点ｔ０でこれらの素子のすぺての出力Ｑ、Ｑ１またはＱ２が「０」状態に設定される。
【００３４】
ぜんまい２が完全に減退し、コンバータ３のロータ３ａが回転していない時、電圧Ｕｇは当然ながらゼロである。また、畜電装置２８のアキュムレータ２９が放電した時、電圧Ｕａはゼロであるか、または時計１を動作させるためには不十分である。
【００３５】
ぜんまい２を巻き直した場合、ロータ３ａが回転し始め、電圧Ｕｇ、Ｕａが増加し始める時点に達する。
上記定義の時点ｔ０で、初期化回路で発生したパルスは、分周器１０の出力Ｑ１、Ｑ２、アップ・ダウンカウンタ１１の出カＱ１、Ｑ２、カウンタ１５及び時間遅延回路２１の出力Ｑを「０」状態に設定する効果を有する。
同じ初期化パルスの結果として、フリップフロップ１３の出力Ｑ及びＱ（／）はそれぞれ「０」、「１」論理状態になり、フリップフロップ２４の出力Ｑは「０」状態になる。
【００３６】
フリップフロップ１３の出カＱの「０」状態によってトランジスタ１６は遮断状態になるため、コンバータ３のコイル３ｂは短絡しないで、ロータ３ａの回転速度はその所望速度Ｖｃに違してそれを越えることができる。さらに、フリップフロップ１３の出力Ｑの「１」状態によってカウンタ１５の内容がゼロに維持される。
さらに、フリップフロップ２４の出力Ｑの「０」状態によって、ゲート２３の出力が「１」状態に維持されるため、トランジスタ２７は遮断状態になる。
【００３７】
以下の説明から明らかになるように、時計１が停止した時、アキュムレータ２９は完全に、または少なくともほば完全に放電している。ロータ３ａが回転し始めて、電圧Ｕａが十分な値に達した時、アキュムレータ２９はコンバータ３から得られる電気エネルギの一部分を吸収して充電し始める。このためコンバータ３は発電機として機能する。電気エネルギのこの余剰分はもちろんぜんまい２によって与えられ、上記定義の機械的エネルギＥ２の少なくとも一部分をコンバータ３で変換することによって生じる。
【００３８】
アキュムレータ２９に蓄えられたこの電気エネルギは、以下に説明する状況において使用するためのものである。
時点ｔ０の後の時計１の動作は、以上の説明からその詳細全部を再構成することは当該技術の専門家には困難ではないので、以下には一般的に説明するだけとする。
【００３９】
時計１の動作のこの説明において、基準信号ＳＲがその「０」状態から「１」状態に変わり、従ってカウンタ１１の内容が１単位だけ増分される各時点を基準時点ｔｒと呼ぷ。同様に、測定信号ＳＭがその「０」状態から「１」状態に変わり、従ってカウンタ１１の内容が１単位だけ減分される各時点を測定時点ｔｍと呼ぷ。
【００４０】
アップ・ダウンカウンタ１１の内容は、上記定義の時点ｔ０以降に分周器１０が発生した信号ＳＲパルスの数と、おなじ時点ｔ０以降にコンバータ３のロータ３ａが行った全回転の数である、比較器８が発生した信号ＳＭパルスの数との差に継続して等しいことは明らかである。
このため、カウンタ１１のこの内容は、ロータ３ａの実際の角位置とその所望の角位置との差を継続して表している。場合によって、この差は進んでいたり、遅れており、必要ならば数回転になるであろう。
【００４１】
さらに、この差がゼロである時、すなわちロータ３ａの角位置がその所望の角位置に一致するか、少なくともその１回転以内にある時、カウンタ１１の内容もゼロである。
同様に、その差が、ロータ３ａがその所望角位置に対して遅れている時、カウンタ１１の内容はゼロより大きく、かつ２(n-1) より小さい。このため、これらの２つの場合、カウンタ１１の出力Ｑ１は「０」の状態である。最後になるが、その差が、ロータ３ａがその所望角位置に対して適んでいる時、カウンタ１１の内容は２n−１以下かつ２(n-1) 以上である。
【００４２】
次に、上記定義の時点ｔｍの１つの直後から任意に開始し、ロータ３ａがその所望角位置に対して進んでいると仮定して、時計１の動作を説明する。
このため、前述したように、カウンタ１１の出カＱ１は「１」状態にある。信号ＳＭも「１」状態にあるので、フリップフロップ１３の出カＱ及びＱ（／）がそれぞれ「１」状態及び「０」状態となる。
その結果、トランジスタ１６は導通して、コンバータ３のヨイル３ｂを短絡させる。そのため、ロータ３ａは制動されて、その回転速度が所望速度Ｖｃより低速になる。
【００４３】
やはりその結果として、カウンタ１５のリセット入力Ｒが「０」状態に維持されるので、各信号ＳＣパルスで１単位だけカウンタ１５の内容が増分される。本例では、この内容が１５から１６の値へ変わった時、すなわちフリップフロップ１３の状態が変化してから約３１．２５ミリ秒後に、カウンタ１５の出力Ｑが「１」状態に変わる。
そのため、フリップフロップ１３は再び、その出力Ｑ及びＱ（／）がそれぞれ「０」状態と「１」状態となる。
このため、トランジスタ１６は再び遮断されるため、ロータ３ａはもはや制動されずにその回転速度が再び増加する。
【００４４】
次の時点ｔｍの直後に、アップ・ダウンカウンタ１１の出力Ｑ１が再び「１」論理状態であると、上記の処理が繰り返される。ロータ３ａがその所望角位置に対して進んでいる度合いは、当然ながらロータ３ａが制動される毎に減少するので、最終的にゼロになる。
このように、進みがゼロになると、アップ・ダウンカウンタ１１の出力Ｑ１が「０」状態になり、ロータ８ａが再びその所望角位置より進み、カウンタ１１の出力Ｑ１が「１」状態に変わるまでロータ３ａは制動されない。
【００４５】
上記定義の時点ｔｍの１つの直後でロータ３ａがその所望角位置に対して遅れている時、カウンタ１１の出力Ｑ１が「０」状態にある。
この遅れが十分に小さく、カウンタ１１の内容が２(n-2) 未満である場合、カウンタ１１の出力Ｑ２も「０」状態にある。従って、ゲート１２と２５の出力と、フリップフロップ１３と２４の出力Ｑも「０」状態にある。従って、トランジスタ１６及び２７はその遮断状態のままであり、特にコイル３ｂはいつの時点でも短絡しない。
【００４６】
また、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが上記定義の限界トルクＣＬ以上である場合、ロータ３ａの回転速度は所望速度Ｖｃのままであるか、それ以上になる傾向がある。
ロータ３ａの所望角位置に対する遅れがこれによってゼロになる方向に進む。
遅れがゼロになり、ロータ３ａがその所望角位置に対して進むまで、この状態は変わらない。ロータ３ａが進んだ時、カウンタ１１の出力Ｑ１は「１」状態に変わり、上記の制動処理が再び開始される。
【００４７】
ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが上記定義の限界トルクＣＬより小さくなった場合、コンバータ３で発生した電気エネルギが追従回路７の様々な構成部材に適当に給電するためには不十分になる。
しかし、前述したように、その時にはアキュムレータ２９が少なくとも部分的に充電されているので、装置２８は電圧Ｕａを回路７の機成要素が適切に動作できる値に維持する。この時、この動作に必要な電気エネルギは、少なくとも部分的に装置２８のアキュムレータ２９によって与えられる。
【００４８】
ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが限界トルクＣＬより小さくなっているので、ぜんまい２はもはやロータ３ａをその所望回転速度Ｖｃで、ましてやその速度Ｖｃより高速で回転させることができない。このため、ロータ３ａはその所望角位置に対して遅れ始め、もはやこれを上記方法で補正することができない。
【００４９】
この遅れが十分に大きくなってカウンタ１１の内容がその値２(n-2) に達した時、カウンタ１１の出カＱ２が「１」状態になるのに対して、そのカウンタの出カＱ１はもちろん「０」状態のままである。
その結果、フリップフロップ２４の出力Ｑと同様に、ゲート２５の出力は「１」状態に変わる。
【００５０】
ロータ３ａはその所望位置に対して遅れているので、フリップフロップ２４の出力Ｑが「１」状態になった時点で、信号ＳＭはまだ「０」状態のままである。このため、時間遅延回路２１の出力Ｑは「０」状態のままであり、ゲート２３の出カは「１」状態のままであり、トランジスタ２７は遮断されたままである。
【００５１】
次の時点ｔｍにおいて、電圧Ｕｇがゼロ値を越えて正の値になり、このため信号ＳＭが「１」状態になる角位置にロータ３ａが達した時、時間遅延回路２１が動作し始める。
前述したように、上記時点ｔｍから遅延時間Ｔが経過した後、時間遅延回路２１の出力Ｑが持続時間ＤのパルスＩＣを発生する。
このパルスＩＣの間、時間遅延回路２１は「１」状態にあるため、ゲート２３の出力は「０」状態となり、トランジスタ２７は導通する。
【００５２】
このため、このパルスＩＣの間、コイル３ｂはＩＭで表されたパルスを受け取る。このパルスＩＭの間、コイルは電圧Ｕａの供給を受ける。このパルスＩＭはパルスＩＣと同期している、すなわち、それは上記時点ｔｍに対してパルスＩＣと同じ遅延時間Ｔ後に始まり、その持続時間ＤはパルスＩＣと同じである。
【００５３】
前述したように、供給電圧Ｕａは発電機３によって与えられる電圧Ｕｇのピーク値より大きい。パルスＩＭがコイル３ｂに加えられている時点での電圧Ｕｇの値がどのようなものであっても、このパルスＩＭによって電流がコイル３ｂに流れ、従って磁界がロータ３ａの永久磁石に加えられる。既知のようにして、この磁界とロータ３ａの永久磁石で発生した磁界の相互作用によってトルクがそれに加えられる。ぜんまい２がロータ３ａに加える機械的トルクと区別するため、以下の説明ではこのトルクを電磁トルクと呼ぷ。
【００５４】
以下の説明から明らかになる理由から、この電磁トルクは、ロ−タ３ａをぜんまい２で与えられる機械的トルクと同じ方向こ回転させるものでなければならない。
このため、時間遅延回路２１は、上記定義の時点ｔｍでの電圧Ｕｇのゼロ値通過に対するパルスＩＣの遅延時間Ｔが電圧Ｕｇの周期の半分より短くなるように構成されている。このため、パルスＩＭがコイル３ｂに加えられる時、この電圧Ｕｇは正であり、パルスＩＭに応答してロータ３ａに加えられる電磁トルクは所望方向になる。このため、このパルスＩＭを駆動パルスと呼ぶことができる。
【００５５】
時間遅延回路２１は、好ましくは遅延時間Ｔが電圧Ｕｇの周期のほぽ１／４になるように構成される。このため、電圧Ｕｇの値がそのピーク値に近い間、駆動パルスＩＭがコイル３ｂに加えられる。当該技術の専門家には容易に理解きれるように、これらの状況では、ロータ３ａはそれに加えられる電磁トルクがその最大値にほぼ等しい値になるような角位置にあるため、駆動パルスＩＭ中にコイル３ｂに供給される電気エネルギが最も効率的に使用される。
【００５６】
このため、駆動パルスＩＭの間、コンバータ３はモータのように動作して、そのコイル３ｂが受け取った電気エネルギを機械的動力に変換する。以下の説明から明らかになる理由から、コイル３ｂが受け取る電気エネルギの量を決定するこのパルスＩＭの持続時間Ｄは、得られる機械的動力の量がロータ３ａをその所望速度Ｖｃよりも高速に加速させるのに十分であるように選択される。
【００５７】
当該技術の専門家には理解されるように、この持続時間Ｄの値はコンバータ３と、ロータ３ａに接続されている機械的要素、すなわち特にぜんまい２及び時間表示針６の特徴に応じて決まるため、その値をこれ以上特化することは不可能である。しかし、個々の場合においてこの持続時間Ｄを、例えばテストで決定することは、当該技術の專門家には困難ではないであろう。
【００５８】
前述のアセンブリの場合と同様に電圧Ｕｇの周期を２５０ｍｓにして出願人が作製した試作品では、遅延時間Ｔ及び持続時間Ｄがそれぞれ６０ｍｓ及び４ｍｓになるようにし、このため電圧Ｕｇがその正のピーク値を通過する時点に対してパルスＩＭが時間的に実際に対称的であるように時間遅延回路２１を作製することによって非常に良好な結果が得られた。
【００５９】
フリップフロップ２４の出力Ｑは「１」状態のままである限り、コイル３ｂは電圧Ｕｇの各周期で、または本例ではこれと同じことであるロータ３ａの各回転時に駆動パルスＩＭを受け取る。この駆動パルスＩＭは上記特徴を備えているので、ロータ３ａの回転速度はその所望速度Ｖｃより高速になるか、そのままである。
【００６０】
このため、所望角位置に対するロータ３ａの遅れは、カウンタ１１の内容と同様に減少する。
この遅れがゼロになり、ロータ３ａがその所望角位置に対して進み始めた時、カウンタ１１の出力Ｑ１は再び「１」状態に変わり、従ってフリップフロップ２４の出力Ｑが再び「０」状態に変わるため、コイル３ｂはパルスＩＭを受け取らなくなる。
【００６１】
ぜんまい２がしばらく巻き直されない場含、ロータ３ａはその所望角位置に対して再び遅れるようになり、カウンタ１１の内容も再び増加し始める。この内容が２(n-2) 以上になると、カウンタ１１の出力Ｑ２が再び「１」状態に変わり、上記処理が繰り返される。
【００６２】
非制限的な例として、カウンタ１１のフリップフロップの数ｎを９とすると、このカウンタ１１の全容量は２9 、すなわち５１２になる。このため、本例では、カウンタ１１の内容が２7 、すなわち１２８になった時、駆動パルスＩＭが発生し始める。このため、ロータ３ａはその所望角位置に対して１２８回転、すなわち１２８ｘ３６０゜の遅れを有する。
やはり本例では、ロータ３ａの所望速度Ｖｃが毎秒４回転であるので、時計１の遅れは３２秒である。
【００６３】
各パルスＩＭ中にロータ３ａに供給される機械的動力は、もちろん蓄電装置２８のアキュムレータから得られる。アキュムレータ２９が十分に充電きれている限り、上記のロータ３ａの遅れ回復処理をこのように繰り返すことができる。
【００６４】
ぜんまい２によって与えられる機械的トルクが上記定義の限界トルクＣＬより小さくなった後も、一定期間は時計１が適正に動作することがわかる。
【００６５】
当該技術の専門家であればわかるように、トランジスタ１６が遮断され、そのためコイル３ｂが短絡していない時でも、ロータ３ａは、追従回路７の様々な電子構成要素が消費する電流とアキュムレータ２９の充電電流の合計に応じて発生する制動トルクを受け取る。
やはり当該技術の専門家にはわかるように、この制動トルクには、ロータ３ａの加速時間、すなわち上記制動処理の終了後にロータ３ａがその所望速度Ｖｃに達してそれを越えるために必要な時間を長くする作用がある。
【００６６】
このため、当該技術の専門家であれば容易に理解されるように、上記時計１のような時計では、アキュムレータ２９の充電電流を可能な最低値に制限することによって、ロータ３ａの加速時間が可能な限り短くなるように蓄電装置２８を構成することが好都合である。
【００６７】
図３に非制限的例として概略的に示されている実施形態では、本発明に従った時計が参照番号３１で示されている。
【００６８】
図２の時計１と同様に、時計３１は、電気−機械コンバータのロータと現在時間表示手段に機械式に連結されているぜんまいを含み、このコンバータのコイルは整流器回路に接続されている。時計３１のこれらの様々な構成要素は、時計１の対応の構成要素と同じ参照番号で示され、それらと同一にすることができるので、ここでは説明を繰り返さない。
【００６９】
時計３１はまた、ロータ３ａの実際の回転速度をその所望速度Ｖｃに合わせる追従回路を含み、本例ではこれを参照番号３２で示されている。
【００７０】
図２の追従回路７の構成要素と同じ参照番号で示されている追従回路３２の各榔成要素は、図２の追従回路７のものと同一であって、同様に動作する。従って、回路３２のこれるの構成要素の説明をここで繰り返さない。さらに、回路３２のこれらの機成要素はすぺて、幾つかの例外を除いて、回路７の対応械成要素と同様に互いに接続されている。次に、これらの例外について、追従回路７には存在しない追従回路３２の幾つかの構成要素と共に説明する。
【００７１】
このように、追従回路３２では、トランジスタ１６のゲートが追従回路７の場合のようにフリッブフロップ１３の出力Ｑに直接的に接続されているのではなく、ＡＮＤゲート３３の出力に接続されており、このＡＮＤゲート３３の１つの入力がフリップフロップ１３の出カＱに接続されている。
【００７２】
ゲート３３の第２入カはＲＳフリップフロップ３４の出カＱに接続されており、このフリップフロップ３４の入力ＳはＡＮＤゲート３５の出カに接続され、入力Ｒはインバータゲート２６の出力に接続されている。
【００７３】
上記の他のフリップフロップ１３及び２４と同様に、フリップフロップ３４はその入力Ｓ、Ｒで受け取った信号の立上がり区間に反応する。すなわち、その入力Ｓ、入力Ｒの「０」状態から「１」状態への各変化に対応して、その出力Ｑが「１」状態、「０」状態になる。さらに、フリップフロップ３４は時計１の説明で述ぺた初期化回路にも接続されているため、この回路で発生した初期化パルスに応答して、その出カＱは「０」状態になる。
【００７４】
ゲート３５は２つの入力を備えており、それらはそれぞれカウンタ１１の出力Ｑ１と、インバータゲート３６を介してカウンタ１１の出力Ｑ２に接続されている。
【００７５】
追従回路３２に拾いて、蓄電装置２８の負端子２８ｂは、追従回路７のように整流器５の端子５ｃに直接、接続されているのではなく、ｎ型Ｍ０Ｓトランジスタ３７のドレーンに接続されており、このトランジスタのソースがその端子５ｃに、従って基準電位に接続されている。
【００７６】
トランジスタ３７のゲートは、０Ｒゲート３８の出力に接続されており、この０Ｒゲート３８は、それぞれカウンタ１１の出力Ｑ１と、インバータスペーシングゲート３９を介してゲート２３の出力に接続された２つの入力を有する。トランジスタ１６と同様に、トランジスタ３７はｎ型であり、そのソースが基準電位に接続されているので、トランジスタ３７はそのゲートが「０」状態にあるか、「１」状態にあるかに応じて、遮断されるか、導通する。
【００７７】
時計３１の動作は、大部分が図２の時計１と同じである。従って、以下の説明には示されていない時計３１の動作の詳細は、前述の時計１の動作の説明からわかるであろう。
【００７８】
図２の時計１の場合と同様に、コンバータ３のロータ３ａがその所望角位置に対して遅れており、カウンタ１１の内容が２(n-2) 未満で遅れが比較的小さい時、時計３１のカウンタ１１の出カＱ１、Ｑ２は共に「０」状態にある。これらの状況では、ゲート１２の出力、フリップフロッブ１３の出力Ｑとゲート３３の出力は「０」状態にあるので、トランジスタ１６は遮断されている。
【００７９】
同様に、ゲート２５の出力とフリップフロップ２４の出力Ｑが「０」状態にあるので、ゲート２３の出力は「１」状態にあり、インバータゲート３９の出力は「０」状態にある。このため、ゲート３８の２つの入力が「０」状態であるため、ゲート８８の出カが「０」状態になり、トランジスタ３７が遮断される。
【００８０】
また、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが限界ＣＬ以上である場合、ロータ３ａの回転速度はその所望速度Ｖｃより高いままであるか、高くなろうとして、ロータ３ａの所望角位置に対する遅れがゼロになる方向に進む。
【００８１】
図２の時計１の場合とは逆の上記状況では、畜電装置２８と整流器５の間の電気接続が遮断されることがわかる。このため、この蓄電装置２８のアキュムレータ２９は、その充電状態に関係なく、電流をまったく吸収することができない。このため、コンバータ３に供給しなければならない電流は、整流器５によって実施された整流後に追従回路３２のその他の構成要素によって吸収された電流に厳密に限定される。
【００８２】
従って、コンバータ３によって与えられた電流に応じてロータ３ａに加えられる制動トルク、従ってロータ３ａがその所望角位置に対する遅れを回復するために必要な時間は、他が全て同じであれば、図２の時計１の場合よりも時計３１の本例の場合の方が小さくなる。
【００８３】
反対に、やはり上記の状況において、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが限界トルクＣＬより小さい場合、ロータ３ａの回転速度は所望速度Ｖｃ未満のままであって、ロータ３ａの所望角位置に対する遅れが増加する。
この遅れが、カウンタ１１の内容が値２(n-2) に達すると、カウンタ１１の出力Ｑ２が「１」状態に変わる。
カウンタ１１の出力Ｑ１はまだ「０」状態にあるので、トランジスタ１６は遮断したままである。
反対に、カウンタ１１の出力Ｑ２が「１」状態に維持されているので、ゲート２５の出カは「１」状態に変わり、フリップフロップ２４の出カＱが同じく「１」状態になる。
【００８４】
時間遅延回路２１の出力によって供給される各パルスＩＣの間、ゲート２８の出カは「０」状態に変わり、このためトランジスタ２７が導通する。同様に、インバータゲート３９の出力が、従ってゲート３８の出力が「１」状態に変わるため、トランジスタ３７が導通する。
その結果、各パルスＩＣの間、蓄電装置２８は再び追従回路３２の様々な機成要素に、特にトランジスタ２７に接続される。
【００８５】
このため、図２の時計１の場合のように、コンバータ３のコイル３ｂは各パルスＩＣに応答してトランジスタ２７を介して駆動パルスＩＭを受け取る。駆動パルスＩＭの間にこのコイル３ｂに供給される電気エネルギは、アキュムレータ２９によって供給される。
【００８６】
同様に、アキュムレータ２９が十分な電気エネルギを含んでいる場合、各パルスＩＭによってロータ３ａが加速されるため、その回転速度はその所望速度Ｖｃより高くなるか、高いままであり、ぜんまい２によって供給される駆動トルクが限界トルクＣＬより小さくても、ロータ３ａの所望角位置に対する遅れがゼロになる方向に進む。
【００８７】
やはり図２の時計１の場合のように、コンバータ３のロータ３ａがその所望角位置に対して進んでいる時、時計３１のカウンタ１１の出力Ｑ１は「１」状態にある。さらに、この進みが比較的小さく、カウンタ１１の内容が２(n-2) 以上である場合、カウンタ１１の出カＱ２も「１」状態にある。
【００８８】
これらの状況では、インバータゲート３６の出力が「０」状態にあるので、ゲート３５の出力、フリップフロップ３４の出カＱ及びゲート３３の出力が継続して「０」状態にある。
【００８９】
図２の時計１の場合とは逆に、ロータ３ａは所望角位置に対して進んでいるが、この場合にはトランジスタ１６は継続して遮断されている。
しかし、ゲート３８の出力は継続して「１」状態にあるので、トランジスタ３７は導通し、蓄電装置２８もやはり継続して整流器５に、従って追従回路３２のその他の構成要素に接続される。
【００９０】
このため、蓄電装置２８のアキュムレータ２９は、このアキュムレータ２９内に蓄積されている電気エネルギ量が小さいほど、またその最大容量が大きいほど、大きい強度の充電電流を継続して吸収する。
このアキュムレータ２９の充電電流は整流器５を介してコンバータ３によって供給されることは明らかであり、このため、ロータ３ａに加えられる制動トルクの発生に寄与する。
【００９１】
ロータ３ａに加えられる制動トルクがロータの回転速度を所望速度Ｖｃより低い回転速度にするため、このアキュムレータ２９の充電電流は、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが大きいほど高い値である一定限界より高くなければならないことは容易にわかる。
この条件が満たされた場合、ロータ３ａの所望角位置に対する進みが減少するが、この場合、トランジスタ１６は導通しないため、コイル３ｂは短絡しない。
ロータ３ａがその所望角位置に対して進んでおり、アキュムレータ充電電流が上記定義の限界値より高いままである限り、この状況が変わらないことは明らかである。
【００９２】
充電電流がまたこの限界値より高い状態にある間にロータ３ａのこの進みがゼロになった場合、ゲート３８の出力と共に、カウンタ１１の出力Ｑ１、Ｑ２が共に「０」状態に変わる。その結果、トランジスタ３７が再び遮断されるため、アキュムレータ２９はまったく電流を吸収しなくなる。この時、ロータ３ａに加えられる制動トルクは、追従回路３２のその他の構成要素によって吸収された電流によって生じるだけであり、ロータ３ａの回転速度は再び所望速度Ｖｃを越えることができる。
【００９３】
反対に、ロータ３ａの進みがゼロになる前にアキュムレータ２９の充電電流が上記定義の限界値より低くなった場合、ロータ３ａに加えられる制動トルクがその所望速度Ｖｃより低い速度をそれに与えることができなくなるため、この進みは減少しなくなり、増加することさえある。
【００９４】
このため、その場合にはカウンタ１１の内容が減少し、その内容が２(n-2) より小さくなった時、カウンタ１１の出カＱ２が「０」状態に変わるが、出力Ｑ１は「１」状態のままであることは明らかである。
このため、インバータゲート３６の出力とゲート３５の出カが「１」状態に変わり、フリップフロップ３４の出カＱも共に「１１状態となる。
【００９５】
測定信号ＳＭが「１」状態に変わるのに対応してフリップフロップ１３の出カＱが「１」状態に変わると、ゲート３３の出カも「１」状態に変わり、これによって、時間遅延回路２１自体の出カＱが「１」状態に変わるまで、トランジスタ１６が導通する。
【００９６】
トランジスタ１６が導通すると、それはコイル３ａを短絡させ、時計１の場合のように、ロータ３ａに加えられた制動トルクがその所望速度Ｖｃより低い回転速度とする。
このため、アキュムレータ２９の充電電流は上記定義の限界値より低いが、ロータ３ａの所望角位置に対する進みが減少する。
ロータ３ａが所望角位置に対して進んでおり、ロータ３ａの各回転時にトランジスタ１６がコイル３ｂを短絡させる限り、この状況は変わらない。
【００９７】
ロータ３ａの進みがゼロになった時、カウンタ１１の出カＱ１、Ｑ２は共に「０」状態になるので、トランジスタ１６、３７は再び継続して遮断されるため、ロータ３ａの回転速度は再び所望速渡Ｖｃを越える。
【００９８】
以上に説明した時計３１では、そのロータ３ａがその所望角位置に対して進んでおり、従ってその回転速度を所望速度Ｖｃよりも低い値に減少させなければならない時、コンバータ３で発生する電気エネルギの少なくとも一部分を利用して蓄電装置２８のアキュムレータ２９を充電することはわかるであろう。しかし、図２の時計１では、これらの状態で発生した電気エネルギのこの部分がジュール効果によって主にコンバータ３のコイル３ｂ及びトランジスタ１６内で散逸される。
その結果、他が全て同じであれば、時計３１の自律性が時計１の自律性に較ぺてさらに向上する。
【００９９】
当該伎術の専門家であれば容易に理解されるように、時計３１では、アキュムレータ２９の充電電流が無制限であるあか、必要ならばこの充電電流をアキュムレータ２９が破壊される危険が生じる値以下に御限するだけにして畜電装置２８を設計することが好都合である。
同様に、アキュムレータ２９は、その公称容量がでできる限り高くなるように選択することが好都合である。
【０１００】
本発明に従った時計の自律性は、上記ヨーロッパ特許出願第０，２３９，８２０号及び第０，６７９，９６８号に開示されているような既知の時計の自律性よりも大幅に向上することがわかる。
【０１０１】
これは、本発明による時計が、ぜんまいに蓄積された機械的動カの一部分を電気エネルギの形で蓄横することができる蓄電装置と共に、ぜんまいが完全に減退した後に時計を動作させるためにこの電気エネルギを使用できるようにする手段を含むという事実によることは明らかである。
【０１０２】
本発明に従った時計の自律性の向上は、その様々な構成要素の特徴に応じて、特にその畜電装置の一部を形成しているアキュムレータの容量に応じて決まるので、一般的に数値で示すことはできないことは明らかである。
【０１０３】
アキュムレータが蓄横できる電気エネルギの量が、上記定義の機械的エネルギＥ２の量に対応する量とほぼ同じであり、この機械的エネルギＥ２が上記定義の機械的エネルギＥ１の量とほぽ同じになるようにその容量が定められている場合、他の全てが同じであれば、時計の自律性は同じ形式の既知の時計の実際に２倍になることがわかる。
【０１０４】
しかし、どのような形式の時計のぜんまいでも、それが与える機械灼トルクが限界トルクＣＬより低くなる前に、一般的に何度も巻き直される。その結果、本発明に従った時計の畜電装置のアキュムレータを充電するために電気エネルギに変換後に使用できる機械的エネルギは、機械灼エネルギＥ２よりも一般的にはるかに大きい。
【０１０５】
このため、本発明に従った時計の蓄電装置に、上記定義の機械的エネルギＥ２の最に対応する量よりも大量の電気エネルギを蓄積できるような容量を有するアキュムレータを設けることも可能であり、望ましくさえある。大容量であるにも係わらず、本時計のぜんまいによって与えられる駆動トルクが上記定義の限界トルクＣＬより低くなったときでも、このアキュムレータは一般的に完全に充電される。その結果、蓄電装置がそのようなアキュムレータを含んでいる時計の自律性がさらに向上する。
【０１０６】
２つの実施形態を以上に説明した本発明に従った時計に対して、本発明の範囲から逸脱しない様々な変更を加えることができることは明らかである。これらの変更の２、３例だけを以下に説明する。
【０１０７】
例えば、本発明に従った時計のコンバータは複数のコイル及びロータの両方またはいずれか一方を含んだり、多極永久磁石を含むことができることは、当該技術の専門家には問題なくわかるであろう。このロータは、幾つかの双極または多極磁石を含むこともできる。
【０１０８】
そのような場合、コンバータが発生する交流電圧の周期は、そのようなコンバータのロータの回転周期の約数であることは明らかである。その場合はもちろん、時計は必要時に電圧の各周期で駆動パルスを発生するように構成されることが好ましい。
【０１０９】
他方、本発明に従った時計のコンバータのロータの実際の角位置をその所望の角位置に合わせる作業を上記のものとは異なった方法で、例えば上記ヨーロッパ特許第０，２３９，８２０号に開示されているようにして行うことができる。
【０１１０】
上記説明でＩＭと呼ばれている駆動パルスを発生する手段を変更することもできる。
例えば、この手段は、必要時にコンバータで発生する電圧の各周期で２つの駆動パルスを発生するように構成してもよい。そのような場合、上記例のように、コンバータで発生する交流電圧がその正のビーク値に近い時、これらの駆動パルスの一方が正であってコンバータコイルに加えられ、また電圧がその負のビーク値に近い時、これらの駆動パルスの他方がコイルに加えられるようにすることが好都合である。この後者の駆動パルスは、発電機ロータを加速できるようにやはり負でなければらならないことは明らかである。
【０１１１】
必要に応じて、コンバータで発生した電圧の各周期でコンバータのコイルに加えられる駆動パルスの数を２より大きくてもよいことに注意されたい。
【０１１２】
また、例えば、駆動パルス発生手段も、上記の条件とは異なった条件で駆動パルスを発生するように変更することもできる。このため、これらの駆動パルスの発生が上記よりも早い、または遅い開始及び停止の両方またはいずれか一方となるように、駆動パルス発生手段を機成することができる。特に例を挙げると、コンバータのロータの実際の角位置とその所望角位置の間の比較信号の値がそのロータの所望角位置に対する一定の進みを表す時に発生を中断するだけで、上記例の場合のようにロータの遅れがゼロになったことをこの値が表示すると直ちに中断されるのではないように、この駆動パルス発生手段を構成することができる。同様に、比較信号値がロータの所望角位置に対する遅れを、非常に小さいものでも表すと直ちに駆動パルスの発生が開始されるように、これらの手段を構成することもできる。
【０１１３】
同様に、本発明に従った時計、例えば図３に示されている時計では、制動トランジスタ、すなわち図３のトランジスタ１６が、上記の値とは異なった比較信号値で導通したり遮断されるように追従回路を構成することができる。特に、この追従回路は、この値がまだ２(n-2) より高い時にこの制動トランジスタがすでに導通し、このために蓄電装置のアキュムレータの充電電流が上記定議の限界より低くなった時のコンバータのロータの進みを減少させることができるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ぜんまいによって供給される駆動トルクの変化をその減退角度の関数として示している。
【図２】 本発明の時計の実施形態を概略的に示す部分図である。
【図３】 本発明の別の実施形態を概略的に示す部分図である。
【符号の説明】
２ ぜんまい、３ 電気−機械コンバータ、３ａ ロータ、６ 時間表示針、
７、３２ 追従回路、８ 比較器、９ 発振器、１０ 分周器、
１１ アップ・ダウンカウンタ、１２、２５ ＡＮＤゲート、
１３、２４ ＲＳフリップフロップ、１５ カウンタ、
１６ ｎ型Ｍ０Ｓトランジスタ、２１ 時間遅延回路、２３ ＮＡＮＤゲート、
２６ インバータゲート、２７ ｐ型トランジスタ、２８ 畜電装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、
少なくとも１つの永久磁石を有するロータと、この磁石に電磁結合されて、ロータの回転に応じて第１電気エネルギを発生する少なくとも１つのコイルを含む電気−機械コンバータと、
ロータは回転中に継続して動く実際の角位置を有しており、このロータに機械的に連結きれて、第１駆動トルクが加えられることによってロータを所定方向に所定の所望速度より高い回転速度で回転させる機械的動力源と、
ロータと機械的動力源とに機械的に連結されている時間情報表示手段と、
ロータの実際の角位置と規則的に所望速度で動く所望の角位置との差を表す値を有する比較信号を発生する手段と、この比較信号に応答して、ロータの所望角位置に対する実際の角位置の差が進んでいるとき、所望速度よりも低い回転速度をロータに与える制動トルクを加える制動手段とを有する追従手段とを備えた時計に関する。
【０００２】
そのような時計は、特にヨーロッパ特許第０，２３９，８２０号及び第０１６７９，９６８号に開示されている。これらの既知の時計では、コンバータは、機械的動力源によって供給される機械的動力に応じて、追従回路に供給する必要がある電気エネルギを供給する発電機として使用されているだけである。
これらの時計の様々な構成要素の特徴は、発電機ロータの実際の回転速度が通常は時計が適切に動作する速度である所望速度よりも高速になりがちであり、追従回路は、この実際の回転速度を所望速度に追従させるように構成されている。ロータの実際の回転速度を所望速度に追従させることは、ロータの実際の角位置を所望の角位置に合わせること、すなわち追従させることは、時計のスイッチを入れてからロータがその所望速度で継続して回転したのであればロータが占めるはずの位置、従って所望のロータ回転速度で継続して動く位置に含わせることに等しいことは容易にわかるであろう。
【０００３】
上記ヨーロッパ特許第０，２３９，８２０号に開示されている形式の時計では、ロータが所望角位置に対して進んでいるか、遅れているかに応じて決まる長さの期間にわたってロータを定期的に制動するにとによって調整が行われる。
上記ヨーロッパ特許第０，６７９，９６８号に開示されている形式の時計では、ロータが所望角位置に対して進む毎に一定期間にわたってロータを定期的に制動することによって調整が行われる。
ロータの回転速度が所望速度に含わせられたとしても、そのロータの実際の角位置はほとんど常にその所望角位置に対して進んでいるか、遅れていることは容易に理解されるであろう。例えば時計に対する角衝撃の結果、ロータが３６０゜以上、場合によっては３６０゜の数倍も進んだり、遅れることもある。
【０００４】
以下の説明を簡単にするため、時計の機械的動力源が、機械式腕時計に現在使用されているような従来のぜんまいである場合について説明する。しかし、当該技術の専門家であれば、機械的動力源の性質がどのようなものであっても、以下に記載する発明を使用できることは問題なく理解できるであろう。
【０００５】
ぜんまいによって減退角度（let down angle）Ａの関数として供給される機械的トルクＣのよく知られた代替例が、図１に曲線Ｂで示されている。
上記形式と同じ形式の時計にぜんまいを使用できるようにするため、減退中の少なくとも一部分の間、ぜんまいが供給する駆動トルクＣは、ぜんまいによって駆動される発電機のロータが、その回転速度を調整する回路によって制動されていない時の所望速度で回転する際のトルクである限界トルクＣＬよりも大きくなければならないことは明らかである。
この限界トルクＣＬの値は、当然ながらぜんまいによって駆動される様々な部材の機械的特性と共に、発電機及びそれによって給電される回路の電気特性によって決まる。そのような限界トルクＣＬの例が、図１に点線の両線Ｄで示されている。この直線Ｄは、ぜんまいの減退角度の値がＡＬである地点Ｐで曲線Ｂと交差する。
【０００６】
図１の曲線Ｂで表された駆動トルクを有するぜんまいで得られる機械的動力Ｅは、ぜんまいが完全に巻き上げられている時には、その曲線Ｂと図１の軸Ｃ及びＡによって囲まれた表面に等しいことはよく知られている。
ぜんまいの減退中に、このエネルギＥの部分Ｅ１は、発電機のロータをその所望速度で回転させ、発電機によって電気エネルギに変換した後、ロータの回転速度追従回路に供給するために使用されると考えられる。
機械的エネルギＥのこの部分Ｅ１は、軸Ａ及びＣと直線Ｄと横座標ＡＬを通る垂直な線によって囲まれた表面に等しい。機械的エネルギＥのＥ２で示された別の部分は、発電機ロータを加速し、電気エネルギに変換した後、必要時にロータを制動するために使用される。この機械的エネルギＥ２は、軸Ｃと直線Ｄと曲線Ｂによって囲まれた表面に等しい。
以上に簡単に説明した既知の時計の自律性、すなわちぜんまいが完全に巻き上げられた後、適正に動作する期間は、ぜんまいによって供給される駆動トルクが限界トルク値ＣＬに達するまでに経過する時間に限定されることはわかるであろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
高いトルクの供給を行えるぜんまいか、合計減退角度の大きいぜんまいを使用することによってこの自律性を向上させることができることは明らかであろう。しかし、そのようなぜんまいが占める体積も増加するため、腕時計等の体積が小さい時計ではそれを使用することが困難であるか、不可能でさえある。
本発明の目的は、上記時計と同じ形式であるが、計時ムーブメントの必要空間を大幅に増大させることなく自律性を上記のものよりも高くした時計を提供することである。
別の目的は、動作に必要な動力が得られる限り、信頼性が高く、動作の正確さが確保される時計を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも１つの永久磁石を有するロータと、磁石に電磁結合されて、ロータの回転に応じて第１電気エネルギを発生する少なくとも１つのコイルを含む電気−機械コンバータを備えている。ロータは、機械的動力源に機械的連結されており、その動力源から第１駆動トルクが加えられて所定方向に所定の所望速度より高い回転速度で回転できるようになっている。そのロータは回転中に継続して動く実際の角位置を有している。時間情報表示手段はロータと機械的動力源とに機械的に連結されている。本発明はさらに、追従手段を備えている。この追従手段は、ロータの実際の角位置と規則的に所望速度で動くはずである所望の角位置との差を表す値を有する比較信号を発生する手段と、比較信号に応答して、ロータの所望角位置に対する実際の角位置が進んでいるとき、ロータの回転速度を所望速度よりも低くする制動トルクをロータに加える制動手段と備えている。その追従回路はさらに、比較信号に応答して、ロータの所望角位置に対する実際の角位置が遅れているとき、その遅れが所定の遅れより大きい場合、ロータに第２駆動トルクを加えることによって、やはりロータが所定方向に所望速度より高い回転速度で回転するようにする制御手段を備えている。
以下の説明から明らかになるように、本発明の特徴によって、ムーブメントの必要空間を大幅に増大させることなく時計の自律性を高くすることができる。
本発明の他の目的及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図２の非制限的例によって概略的に示されている実施形態において、本発明の時計１は、ぜんまい２で形成された機械的動力源を含む。このぜんまい２は、従来の機械式時計に使用されている既知のぜんまいのいずれかと同じ形式にすることができるので、極めて概略的に示されているだけである。このぜんまい２によって供給される駆動トルクは、ぜんまいの減退角度の関数として図１に示されているように変化するものと仮定する。
このぜんまい２は、手動または自動巻き上げ機構に連結されているが、巻き上げ機構は、やはり従来の機械式時計に使用されている既知の巻き上げ機構のいずれかに類似したものでよいので、ここでは示されていない。
【００１０】
ぜんまい２は、点線で記号化した歯車列４を介して電気−機械コンバータ３のロータ３ａに機械的に結合されている。このコンバータ３はコイル３ｂも含んでおり、それは当該技術の専門家には既知の様々な方法で形成されるので、ここでは詳細に説明しない。
簡単に説明すると、本例では、ロータ３ａは双極磁石を含むが、これはその磁化軸線を表す矢印で簡単に示されているだけである。
また、コイル３ｂは、例えば図示しないステータを介してロータ３ａの永久磁石に電磁結合されて、ロータ３ａの回転に応じて端子Ｂ１、Ｂ２間に交流電圧Ｕｇを発生する。その周期はロータ３ａの回転周期、すなわちロータ３ａが１回転するためにかかる時間に一致している。コイル３ｂの端子Ｂ１、Ｂ２がコンバータ３の端子を構成していることは明らかである。
【００１１】
時計１はさらに整流器回路５を備えており、その入力５ａ、５ｂはそれぞれコンパータ３の端子Ｂ１、Ｂ２に接続されている。出力５ｃ、５ｄは、コンバータ３から発生する交流電圧Ｕｇに応じて少なくともほとんど直流の電圧Ｕａを生じる。この電圧Ｕａは、図示しない電線を介して以下に記載する様々な電子回路に供給される。
整流器５は、当該技術の専門家には既知の整流器のいずれかに類似したものでよいので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、以下に明らかになる理由から、この整流器５は、直流電圧Ｕａが交流電圧Ｕｇのピーク値より大きくなるように構成されている。
【００１２】
本例では、整流器５の端子５ａと５ｃは、コンバータ３の端子Ｂ１に接続されると共に互いに接続されている。さらに、これらの３つの端子５ａ、５ｃ及びＢ１の電位は基準電位として任意に選択されるか、または接地されており、以下の説明に述べるすべての電圧は、この基準電位に対して測定した電圧である。
【００１３】
ロータ３ａが一定速度で回転し、コイル３ｂが短絡していない時、交流電圧Ｕｇはこの基準電位に対して対称的である。
さらに、以下の説明では、様々な信号を測定した地点の電位が基準電位とほぼ同じであるか、整流器５の端子５ｄの電位とほぼ同じであるかに従って、その信号を「０」論理状態か、「１」論理状態であると説明する。以下の説明では、これらの論理状態を単に「０」状態及び「１」状態と呼ぶだけである。
【００１４】
時計１はまた現在の時間を表示する表示手段を備えており、本実施形態ではこれは従来の針６で形成されているが、他の既知の部材、例えばディスク、ドラムまたは他のもので形成してもよい。それはまた、１つまたは複数の追加表示装置、例えば日付表示装置、月相表示装置等を含むことができる。この形式の追加表示装置も図示されていない。
針６と、必要ならば追加装置は、少なくとも一部分が歯車列４の一部分と共通する歯車列を介してぜんまい２とコンバータ３のロータ３ａに機械的に連結されている図１では、針６に連結されたこの歯車列に個別の参照番号が付けられておらず、やはり点線で示されている。時計１はまた、針６の時間設定と、必要ならば追加装置の調整を行う機構を備えているが、これは当該技術の専門家には既知のこの形式の様々な機構のいずれかに類似したものでよいので、ここには示されていない。
【００１５】
図２に示されている時計では、ロータ３ａの実際の回転速度をその所望回転速度Ｖｃに追従させること、従ってロータ３ａの実際の角位置をその所望角位置に合わせることが追従回路７によって行われる。ぜんまい２内に蓄積されている機械的動力の一部をコンバータ３で電気エネルギに変換し、コンバータで発生した交流電圧Ｕｇを整流器５で直流電圧Ｕａに変換した後にこの回路７にエネルギーが供給される。
【００１６】
ロータ３ａの回転速度を決め、以下に説明するように歯車列４の回転速度を決める追従回路７は、ロータ３ａが所望速度Ｖｃで回転する時、針６が通常速度で回転するように構成されている。本例では、所望速度Ｖｃが毎秒４回転に設定されているものと仮定する。
【００１７】
さらに、以下の説明から明らかになる理由から、コイル３ｂが短絡していない場合、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが上記定義の限界トルクＣＬ（図１）より高い限り、ロータ３ａの平均回転速度が所望速度Ｖｃより高くなるように、ぜんまい２とそれが駆動する様々な素子の特性がコンバータ３の特性と共に選択される。同様に、これらの特性は、ぜんまい２が完全に巻き上げられており、そのためそれが与える駆動トルクが最大値である時でも、コイル３ｂが短絡している場合、平均回転速度が所望速度Ｖｃより低くなるように選択される。
【００１８】
上記追従回路７は比較器８を含み、その非反転入力はコンバータ３の端子Ｂ２に接続され、反転入力は基準電位に接続されているので、その出力から発生する、以下の説明でＳＭと呼ぶ信号は、コンバータ３から送られる電圧Ｕｇが負か正かに従って「０」状態と「１」状態になる。
信号ＳＭの周期は、当然ながら電圧Ｕｇと同じであるため、特にコンバータ３のロータ３ａが所望速度Ｖｃ、本例では前述したように毎秒４回転で回転する時、この信号ＳＭの周期は２５０ミリ秒である。
さらに、コンバータ３のロータ３ａが所定の角位置を通過する、すなわち電圧Ｕｇが増加中にゼロ値を越える毎に、信号ＳＭは「０」状態から「１」状態に変わる。
このため、信号ＳＭは、ロータ３ａの回転速度測定信号であると共に、ロータ３ａが上記定義の所定角位置を通過したことを検出する信号でもある。
【００１９】
追従回路７はまた、基準信号ＳＲの供給源を含む。これは本例では、水晶発振器にすることができる発振器９と、発振器９で発生した信号に応じて信号ＳＲを生じる出力Ｑ１を有する分周回路１０で形成されている。
この発振器９と分周回路１０は、当該技術の専門家には既知の様々な方法で形成できるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、発振器９と分周器１０は、コンバータ３のロータ３ａが所望速度Ｖｃ、すなわち本例では２５０ミリ秒で回転している時、信号ＳＲの周期が信号ＳＭと同じになるように構成されている。
これは、例えば、電子時計の大部分に使用されている、周波数が３２，７６８Ｈｚの信号を発生する発振器と同様な発振器を発振器９の代わりに用い、また分周器１０を一連の１３個のフリップフロップからなる既知の形式にすることによっても得ることができる。
【００２０】
また、分周器１０は第２出力Ｑ２を備えている。これは信号ＳＲよりもはるかに短い、例えば百分の１程度に短い周期を有する信号ＳＣを発生する。その有用性は以下の説明から明らかになるであろう。本例では、この信号ＳＣは、分周器１０の第６フリップフロップの出力から生じることができ、従って約１、９５ミリ秒の周期を有する。
【００２１】
追従回路７はさらに、可逆カウンタすなわちアップ・ダウンカウンタ１１を備えている。このカウンタ１１のカウントアップ入力Ｃは、分周器１０の出力Ｑに接続されて信号ＳＲを受け取る一方、そのカウントダウン入力Ｄは、比較器８の出力に接続されて信号ＳＭを受け取る。
【００２２】
このアップ・ダウンカウンタ１１は既知の様々な方法で形成できるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、それは受け取ったパルスの立ち上がり区間に、すなわち信号ＳＲ及びＳＭの「０」状態から「１」状態への変化に反応する。言い換えると、カウンタ１１の内容、すなわちそれを形成している様々なフリップフロップの出力の「０」状態または「１」状態によって形成された２進数は、ＳＲ信号パルスの各立ち上がり区間で１単位だけ増分され、ＳＭ信号パルスの各立ち上がり区間で１単位だけ減分される。カウンタ１１はまた、入力Ｃ及びＤに受け取るパルスの時間的重なり合いによる曖昧さを除去することができる既知の手段を備えている。
【００２３】
カウンタ１１はｎ個のフリップフロップを含む。これらのフリップフロップの最後と最後から２番目のものの出力をそれぞれＱ１、Ｑ２で表す。
また、カウンタ１１はｎ個のフリップフロップで形成されているので、その内容はゼロ以上かつ２n −１以下の値であることを思い出されたい。さらに、カウンタ１１の動作はサイクリック的である。すなわちその内容がゼロの時、そのカウントダウン入力Ｄにパルスが加えられるとその内容が２n −１値になり、またその内容が２n −１の時、カウントアップ入力Ｃに加えられるパルスに応答して０値になる。
【００２４】
当該技術の専門家には容易にわかるように、カウンタ１１の内容がゼロ以上かつ２(n-1) 未満である時、カウンタ１１の出力Ｑ１は「０」状態にあり、その内容が２(n-1) 以上かつ２n −１以下である時、出力Ｑ１は「１」状態にある。
さらに、カウンタ１１の内容がゼロ以上かつ２(n-2) 未満である時、カウンタ１１の出力Ｑ２が「０」状態にあり、その内容が２(n-2) 以上かつ２(n-1) 未満である時、出力Ｑ２は「１」状態にある。
【００２５】
アップ・ダウンカウンタ１１の出力Ｑ１はＡＮＤゲート１２の第１入力に接続されており、ＡＮＤゲート１２の第２入力は比較器８の出力に接続されている。このゲート１２の出力は、ＲＳフリップフロップ１３の入力Ｓに接続されており、ＲＳフリップフロップ１３の入力Ｒはカウンタ１５の出力Ｑに接続されている。
【００２６】
上記のアップ・ダウンカウンタ１１と同様に、フリップフロップ１３は、その入力Ｓ及びＲに受け取ったパルスの立ち上がり区間に反応する。言い換えると、フリップフロップ１３の非反転出力Ｑ及び反転出力Ｑ（／）は、その入力Ｓに加えられた信号の各立ち上がり区間に応答してそれぞれ「１」状態及び「０」状態になり、出力Ｒに加えられた信号の各立ち上がり区間に応答してそれぞれ「０」状態及び「１」状態になる。
【００２７】
カウンタ１５は、アップ・ダウンカウンタではなく単純なカウンタであって、本例では従来通りに直列に接続された５個のフリップフロップで形成されているため、第５フリップフロップの非反転出力であるカウンタの出力Ｑは、カウンタの内容が１５から１６に変わった時、「０」状態から「１」状態に変わる。
カウンタ１５のカウントアップ入力Ｃは分周器１０の出力Ｑ２に接続されているため、信号ＳＣを受け取り、そのリセット入力Ｒはフリップフロップ１３の反転出力Ｑ（／）に接続されている。
やはりアップ・ダウンカウンタ１１と同様に、カウンタ１５はカウント入力Ｃに加えられた信号の立ち上がり区間に反応する。さらに、入力Ｒが「１」状態にある限り、その内容はゼロ値に維持される。
【００２８】
追従回路７はさらにコンバータ３のロータ３ａ用の電気制動素子を含む。これは本例ではｎ型Ｍ０Ｓトランジスタ１６で形成されており、そのソース及びドレーンはそれぞれコンバータ３の端子Ｂ１及びＢ２に接続され、ゲートはフリップフロップ１３の非反転出力Ｑに接続されている。
当該技術の専門家には容易にわかるように、トランジスタ１６は、ｎ型であるためにゲートが「０」状態にあるか「１」状態にあるか、またそのソースが基準電位であるかに応じて、遮断されるか、導通する。
【００２９】
追従回路７はさらに、比較器８の出力に接続されて信号ＳＭを受け取る制御入力Ｃと出力Ｑを有する時間遅延回路２１を含む。
この時間遅延回路２１は、信号ＳＭが「０」状態から「１」状態へ変わってから所定の遅延時間Ｔが経過した後に開始される所定の持続時間ＤのパルスＩＣを出力Ｑに発生するためのもので、その持続時間中に出力Ｑが「１」状態にあることがわかっていれば、当該技術の専門家であればそれを作製することが困難ではないので、時間遅延回路２１については詳細に説明しない。この持続時間Ｄ及び遅延時間Ｔについては以下に説明する。
時間遅延回路２１の出力ＱはＮＡＮＤゲートの第１入カに接続されており、その第２入力はＲＳフリップフロップ２４の出力Ｑに接続されている。
【００３０】
フリップフロップ２４の入力ＳはＡＮＤゲート２５の出力に接続されており、そのＡＮＤゲート２５の第１入力はアップ・ダウンカウンタ１１の出カＱ２に接続され、その第２入力はインバータゲート２６を介してカウンタ１１の出力Ｑ１に接続されている。
フリップフロップ２４の入力Ｒは、直接的にカウンタ１１の出力Ｑ１に接続されている。
【００３１】
追従回路７はさらに制御素子を含む。本例ではこれはＰ型Ｍ０Ｓトランジスタ２７で形成され、そのソースは直流供給電圧Ｕａの記号＋で示された正電位に接続され、ドレーンはコンバータ３のコイル３ｂの端子Ｂ２に接続されている。トランジスタ２７のゲートは、ゲート２３の出力に接続されている。
当該技術の専門家には容易にわかるように、トランジスタ２７は、それがｐ型であるためにそのゲートが「１」状態にあるか「０」状態にあるか、またそのソースが正電位であるかに応じて、遮断されるか、導通する。
【００３２】
追従回路７はさらに、以下に説明する状況において電気エネルギを蓄えて戻すための蓄電装置２８を備えている。
この装置２８は、それぞれ整流器５の端子５ｃ、５ｄに接続された正端子２８ａと負端子２８ｂを備えており、当該技術の専門家には既知の様々な方法で形成できるので、ここでは詳細に説明しない。簡単に説明すると、それは従来のアキュムレータ２９を含み、そのような用途に適した既知のアキュムレータのいずれかと同じ種類のものでよい。必要ならば、この装置はさらにこのアキュムレータ２９の動作電圧を電圧Ｕａに合わせるための回路を備えてもよい。この装置２８はまた、アキュムレータ２９の過充電の防止及びアキュムレータ２９の過放電の防止の両方またはいずれか一方のためにアキュムレータ２９の充電電流を制限するための監視回路も備えることができる。
【００３３】
追従回路７はまた、初期化回路を備えているが、図２を不必要に過密化させることを避けるために図示されておらず、当該技術の専門家には既知の回路である。簡単に説明すると、それは、電圧Ｕａが増加中に、追従回路７の様々な構成要素が適正に動作し始める値か、それよりわずかに大きい所定の閾値に達した時点で、短い初期化パルスを発生するように構成されている。この時点を以下の説明では初期化時点ｔ０と呼ぷ。この初期化回路は分周器１０、カウンタ１１及び１５、時間遅延回路２１及びフリップフロップ１３及び２４に接続されているため、この時点ｔ０でこれらの素子のすぺての出力Ｑ、Ｑ１またはＱ２が「０」状態に設定される。
【００３４】
ぜんまい２が完全に減退し、コンバータ３のロータ３ａが回転していない時、電圧Ｕｇは当然ながらゼロである。また、畜電装置２８のアキュムレータ２９が放電した時、電圧Ｕａはゼロであるか、または時計１を動作させるためには不十分である。
【００３５】
ぜんまい２を巻き直した場合、ロータ３ａが回転し始め、電圧Ｕｇ、Ｕａが増加し始める時点に達する。
上記定義の時点ｔ０で、初期化回路で発生したパルスは、分周器１０の出力Ｑ１、Ｑ２、アップ・ダウンカウンタ１１の出カＱ１、Ｑ２、カウンタ１５及び時間遅延回路２１の出力Ｑを「０」状態に設定する効果を有する。
同じ初期化パルスの結果として、フリップフロップ１３の出力Ｑ及びＱ（／）はそれぞれ「０」、「１」論理状態になり、フリップフロップ２４の出力Ｑは「０」状態になる。
【００３６】
フリップフロップ１３の出カＱの「０」状態によってトランジスタ１６は遮断状態になるため、コンバータ３のコイル３ｂは短絡しないで、ロータ３ａの回転速度はその所望速度Ｖｃに違してそれを越えることができる。さらに、フリップフロップ１３の出力Ｑの「１」状態によってカウンタ１５の内容がゼロに維持される。
さらに、フリップフロップ２４の出力Ｑの「０」状態によって、ゲート２３の出力が「１」状態に維持されるため、トランジスタ２７は遮断状態になる。
【００３７】
以下の説明から明らかになるように、時計１が停止した時、アキュムレータ２９は完全に、または少なくともほば完全に放電している。ロータ３ａが回転し始めて、電圧Ｕａが十分な値に達した時、アキュムレータ２９はコンバータ３から得られる電気エネルギの一部分を吸収して充電し始める。このためコンバータ３は発電機として機能する。電気エネルギのこの余剰分はもちろんぜんまい２によって与えられ、上記定義の機械的エネルギＥ２の少なくとも一部分をコンバータ３で変換することによって生じる。
【００３８】
アキュムレータ２９に蓄えられたこの電気エネルギは、以下に説明する状況において使用するためのものである。
時点ｔ０の後の時計１の動作は、以上の説明からその詳細全部を再構成することは当該技術の専門家には困難ではないので、以下には一般的に説明するだけとする。
【００３９】
時計１の動作のこの説明において、基準信号ＳＲがその「０」状態から「１」状態に変わり、従ってカウンタ１１の内容が１単位だけ増分される各時点を基準時点ｔｒと呼ぷ。同様に、測定信号ＳＭがその「０」状態から「１」状態に変わり、従ってカウンタ１１の内容が１単位だけ減分される各時点を測定時点ｔｍと呼ぷ。
【００４０】
アップ・ダウンカウンタ１１の内容は、上記定義の時点ｔ０以降に分周器１０が発生した信号ＳＲパルスの数と、おなじ時点ｔ０以降にコンバータ３のロータ３ａが行った全回転の数である、比較器８が発生した信号ＳＭパルスの数との差に継続して等しいことは明らかである。
このため、カウンタ１１のこの内容は、ロータ３ａの実際の角位置とその所望の角位置との差を継続して表している。場合によって、この差は進んでいたり、遅れており、必要ならば数回転になるであろう。
【００４１】
さらに、この差がゼロである時、すなわちロータ３ａの角位置がその所望の角位置に一致するか、少なくともその１回転以内にある時、カウンタ１１の内容もゼロである。
同様に、その差が、ロータ３ａがその所望角位置に対して遅れている時、カウンタ１１の内容はゼロより大きく、かつ２(n-1) より小さい。このため、これらの２つの場合、カウンタ１１の出力Ｑ１は「０」の状態である。最後になるが、その差が、ロータ３ａがその所望角位置に対して適んでいる時、カウンタ１１の内容は２n−１以下かつ２(n-1) 以上である。
【００４２】
次に、上記定義の時点ｔｍの１つの直後から任意に開始し、ロータ３ａがその所望角位置に対して進んでいると仮定して、時計１の動作を説明する。
このため、前述したように、カウンタ１１の出カＱ１は「１」状態にある。信号ＳＭも「１」状態にあるので、フリップフロップ１３の出カＱ及びＱ（／）がそれぞれ「１」状態及び「０」状態となる。
その結果、トランジスタ１６は導通して、コンバータ３のヨイル３ｂを短絡させる。そのため、ロータ３ａは制動されて、その回転速度が所望速度Ｖｃより低速になる。
【００４３】
やはりその結果として、カウンタ１５のリセット入力Ｒが「０」状態に維持されるので、各信号ＳＣパルスで１単位だけカウンタ１５の内容が増分される。本例では、この内容が１５から１６の値へ変わった時、すなわちフリップフロップ１３の状態が変化してから約３１．２５ミリ秒後に、カウンタ１５の出力Ｑが「１」状態に変わる。
そのため、フリップフロップ１３は再び、その出力Ｑ及びＱ（／）がそれぞれ「０」状態と「１」状態となる。
このため、トランジスタ１６は再び遮断されるため、ロータ３ａはもはや制動されずにその回転速度が再び増加する。
【００４４】
次の時点ｔｍの直後に、アップ・ダウンカウンタ１１の出力Ｑ１が再び「１」論理状態であると、上記の処理が繰り返される。ロータ３ａがその所望角位置に対して進んでいる度合いは、当然ながらロータ３ａが制動される毎に減少するので、最終的にゼロになる。
このように、進みがゼロになると、アップ・ダウンカウンタ１１の出力Ｑ１が「０」状態になり、ロータ８ａが再びその所望角位置より進み、カウンタ１１の出力Ｑ１が「１」状態に変わるまでロータ３ａは制動されない。
【００４５】
上記定義の時点ｔｍの１つの直後でロータ３ａがその所望角位置に対して遅れている時、カウンタ１１の出力Ｑ１が「０」状態にある。
この遅れが十分に小さく、カウンタ１１の内容が２(n-2) 未満である場合、カウンタ１１の出力Ｑ２も「０」状態にある。従って、ゲート１２と２５の出力と、フリップフロップ１３と２４の出力Ｑも「０」状態にある。従って、トランジスタ１６及び２７はその遮断状態のままであり、特にコイル３ｂはいつの時点でも短絡しない。
【００４６】
また、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが上記定義の限界トルクＣＬ以上である場合、ロータ３ａの回転速度は所望速度Ｖｃのままであるか、それ以上になる傾向がある。
ロータ３ａの所望角位置に対する遅れがこれによってゼロになる方向に進む。
遅れがゼロになり、ロータ３ａがその所望角位置に対して進むまで、この状態は変わらない。ロータ３ａが進んだ時、カウンタ１１の出力Ｑ１は「１」状態に変わり、上記の制動処理が再び開始される。
【００４７】
ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが上記定義の限界トルクＣＬより小さくなった場合、コンバータ３で発生した電気エネルギが追従回路７の様々な構成部材に適当に給電するためには不十分になる。
しかし、前述したように、その時にはアキュムレータ２９が少なくとも部分的に充電されているので、装置２８は電圧Ｕａを回路７の機成要素が適切に動作できる値に維持する。この時、この動作に必要な電気エネルギは、少なくとも部分的に装置２８のアキュムレータ２９によって与えられる。
【００４８】
ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが限界トルクＣＬより小さくなっているので、ぜんまい２はもはやロータ３ａをその所望回転速度Ｖｃで、ましてやその速度Ｖｃより高速で回転させることができない。このため、ロータ３ａはその所望角位置に対して遅れ始め、もはやこれを上記方法で補正することができない。
【００４９】
この遅れが十分に大きくなってカウンタ１１の内容がその値２(n-2) に達した時、カウンタ１１の出カＱ２が「１」状態になるのに対して、そのカウンタの出カＱ１はもちろん「０」状態のままである。
その結果、フリップフロップ２４の出力Ｑと同様に、ゲート２５の出力は「１」状態に変わる。
【００５０】
ロータ３ａはその所望位置に対して遅れているので、フリップフロップ２４の出力Ｑが「１」状態になった時点で、信号ＳＭはまだ「０」状態のままである。このため、時間遅延回路２１の出力Ｑは「０」状態のままであり、ゲート２３の出カは「１」状態のままであり、トランジスタ２７は遮断されたままである。
【００５１】
次の時点ｔｍにおいて、電圧Ｕｇがゼロ値を越えて正の値になり、このため信号ＳＭが「１」状態になる角位置にロータ３ａが達した時、時間遅延回路２１が動作し始める。
前述したように、上記時点ｔｍから遅延時間Ｔが経過した後、時間遅延回路２１の出力Ｑが持続時間ＤのパルスＩＣを発生する。
このパルスＩＣの間、時間遅延回路２１は「１」状態にあるため、ゲート２３の出力は「０」状態となり、トランジスタ２７は導通する。
【００５２】
このため、このパルスＩＣの間、コイル３ｂはＩＭで表されたパルスを受け取る。このパルスＩＭの間、コイルは電圧Ｕａの供給を受ける。このパルスＩＭはパルスＩＣと同期している、すなわち、それは上記時点ｔｍに対してパルスＩＣと同じ遅延時間Ｔ後に始まり、その持続時間ＤはパルスＩＣと同じである。
【００５３】
前述したように、供給電圧Ｕａは発電機３によって与えられる電圧Ｕｇのピーク値より大きい。パルスＩＭがコイル３ｂに加えられている時点での電圧Ｕｇの値がどのようなものであっても、このパルスＩＭによって電流がコイル３ｂに流れ、従って磁界がロータ３ａの永久磁石に加えられる。既知のようにして、この磁界とロータ３ａの永久磁石で発生した磁界の相互作用によってトルクがそれに加えられる。ぜんまい２がロータ３ａに加える機械的トルクと区別するため、以下の説明ではこのトルクを電磁トルクと呼ぷ。
【００５４】
以下の説明から明らかになる理由から、この電磁トルクは、ロ−タ３ａをぜんまい２で与えられる機械的トルクと同じ方向こ回転させるものでなければならない。
このため、時間遅延回路２１は、上記定義の時点ｔｍでの電圧Ｕｇのゼロ値通過に対するパルスＩＣの遅延時間Ｔが電圧Ｕｇの周期の半分より短くなるように構成されている。このため、パルスＩＭがコイル３ｂに加えられる時、この電圧Ｕｇは正であり、パルスＩＭに応答してロータ３ａに加えられる電磁トルクは所望方向になる。このため、このパルスＩＭを駆動パルスと呼ぶことができる。
【００５５】
時間遅延回路２１は、好ましくは遅延時間Ｔが電圧Ｕｇの周期のほぽ１／４になるように構成される。このため、電圧Ｕｇの値がそのピーク値に近い間、駆動パルスＩＭがコイル３ｂに加えられる。当該技術の専門家には容易に理解きれるように、これらの状況では、ロータ３ａはそれに加えられる電磁トルクがその最大値にほぼ等しい値になるような角位置にあるため、駆動パルスＩＭ中にコイル３ｂに供給される電気エネルギが最も効率的に使用される。
【００５６】
このため、駆動パルスＩＭの間、コンバータ３はモータのように動作して、そのコイル３ｂが受け取った電気エネルギを機械的動力に変換する。以下の説明から明らかになる理由から、コイル３ｂが受け取る電気エネルギの量を決定するこのパルスＩＭの持続時間Ｄは、得られる機械的動力の量がロータ３ａをその所望速度Ｖｃよりも高速に加速させるのに十分であるように選択される。
【００５７】
当該技術の専門家には理解されるように、この持続時間Ｄの値はコンバータ３と、ロータ３ａに接続されている機械的要素、すなわち特にぜんまい２及び時間表示針６の特徴に応じて決まるため、その値をこれ以上特化することは不可能である。しかし、個々の場合においてこの持続時間Ｄを、例えばテストで決定することは、当該技術の專門家には困難ではないであろう。
【００５８】
前述のアセンブリの場合と同様に電圧Ｕｇの周期を２５０ｍｓにして出願人が作製した試作品では、遅延時間Ｔ及び持続時間Ｄがそれぞれ６０ｍｓ及び４ｍｓになるようにし、このため電圧Ｕｇがその正のピーク値を通過する時点に対してパルスＩＭが時間的に実際に対称的であるように時間遅延回路２１を作製することによって非常に良好な結果が得られた。
【００５９】
フリップフロップ２４の出力Ｑは「１」状態のままである限り、コイル３ｂは電圧Ｕｇの各周期で、または本例ではこれと同じことであるロータ３ａの各回転時に駆動パルスＩＭを受け取る。この駆動パルスＩＭは上記特徴を備えているので、ロータ３ａの回転速度はその所望速度Ｖｃより高速になるか、そのままである。
【００６０】
このため、所望角位置に対するロータ３ａの遅れは、カウンタ１１の内容と同様に減少する。
この遅れがゼロになり、ロータ３ａがその所望角位置に対して進み始めた時、カウンタ１１の出力Ｑ１は再び「１」状態に変わり、従ってフリップフロップ２４の出力Ｑが再び「０」状態に変わるため、コイル３ｂはパルスＩＭを受け取らなくなる。
【００６１】
ぜんまい２がしばらく巻き直されない場含、ロータ３ａはその所望角位置に対して再び遅れるようになり、カウンタ１１の内容も再び増加し始める。この内容が２(n-2) 以上になると、カウンタ１１の出力Ｑ２が再び「１」状態に変わり、上記処理が繰り返される。
【００６２】
非制限的な例として、カウンタ１１のフリップフロップの数ｎを９とすると、このカウンタ１１の全容量は２9 、すなわち５１２になる。このため、本例では、カウンタ１１の内容が２7 、すなわち１２８になった時、駆動パルスＩＭが発生し始める。このため、ロータ３ａはその所望角位置に対して１２８回転、すなわち１２８ｘ３６０゜の遅れを有する。
やはり本例では、ロータ３ａの所望速度Ｖｃが毎秒４回転であるので、時計１の遅れは３２秒である。
【００６３】
各パルスＩＭ中にロータ３ａに供給される機械的動力は、もちろん蓄電装置２８のアキュムレータから得られる。アキュムレータ２９が十分に充電きれている限り、上記のロータ３ａの遅れ回復処理をこのように繰り返すことができる。
【００６４】
ぜんまい２によって与えられる機械的トルクが上記定義の限界トルクＣＬより小さくなった後も、一定期間は時計１が適正に動作することがわかる。
【００６５】
当該技術の専門家であればわかるように、トランジスタ１６が遮断され、そのためコイル３ｂが短絡していない時でも、ロータ３ａは、追従回路７の様々な電子構成要素が消費する電流とアキュムレータ２９の充電電流の合計に応じて発生する制動トルクを受け取る。
やはり当該技術の専門家にはわかるように、この制動トルクには、ロータ３ａの加速時間、すなわち上記制動処理の終了後にロータ３ａがその所望速度Ｖｃに達してそれを越えるために必要な時間を長くする作用がある。
【００６６】
このため、当該技術の専門家であれば容易に理解されるように、上記時計１のような時計では、アキュムレータ２９の充電電流を可能な最低値に制限することによって、ロータ３ａの加速時間が可能な限り短くなるように蓄電装置２８を構成することが好都合である。
【００６７】
図３に非制限的例として概略的に示されている実施形態では、本発明に従った時計が参照番号３１で示されている。
【００６８】
図２の時計１と同様に、時計３１は、電気−機械コンバータのロータと現在時間表示手段に機械式に連結されているぜんまいを含み、このコンバータのコイルは整流器回路に接続されている。時計３１のこれらの様々な構成要素は、時計１の対応の構成要素と同じ参照番号で示され、それらと同一にすることができるので、ここでは説明を繰り返さない。
【００６９】
時計３１はまた、ロータ３ａの実際の回転速度をその所望速度Ｖｃに合わせる追従回路を含み、本例ではこれを参照番号３２で示されている。
【００７０】
図２の追従回路７の構成要素と同じ参照番号で示されている追従回路３２の各榔成要素は、図２の追従回路７のものと同一であって、同様に動作する。従って、回路３２のこれるの構成要素の説明をここで繰り返さない。さらに、回路３２のこれらの機成要素はすぺて、幾つかの例外を除いて、回路７の対応械成要素と同様に互いに接続されている。次に、これらの例外について、追従回路７には存在しない追従回路３２の幾つかの構成要素と共に説明する。
【００７１】
このように、追従回路３２では、トランジスタ１６のゲートが追従回路７の場合のようにフリッブフロップ１３の出力Ｑに直接的に接続されているのではなく、ＡＮＤゲート３３の出力に接続されており、このＡＮＤゲート３３の１つの入力がフリップフロップ１３の出カＱに接続されている。
【００７２】
ゲート３３の第２入カはＲＳフリップフロップ３４の出カＱに接続されており、このフリップフロップ３４の入力ＳはＡＮＤゲート３５の出カに接続され、入力Ｒはインバータゲート２６の出力に接続されている。
【００７３】
上記の他のフリップフロップ１３及び２４と同様に、フリップフロップ３４はその入力Ｓ、Ｒで受け取った信号の立上がり区間に反応する。すなわち、その入力Ｓ、入力Ｒの「０」状態から「１」状態への各変化に対応して、その出力Ｑが「１」状態、「０」状態になる。さらに、フリップフロップ３４は時計１の説明で述ぺた初期化回路にも接続されているため、この回路で発生した初期化パルスに応答して、その出カＱは「０」状態になる。
【００７４】
ゲート３５は２つの入力を備えており、それらはそれぞれカウンタ１１の出力Ｑ１と、インバータゲート３６を介してカウンタ１１の出力Ｑ２に接続されている。
【００７５】
追従回路３２に拾いて、蓄電装置２８の負端子２８ｂは、追従回路７のように整流器５の端子５ｃに直接、接続されているのではなく、ｎ型Ｍ０Ｓトランジスタ３７のドレーンに接続されており、このトランジスタのソースがその端子５ｃに、従って基準電位に接続されている。
【００７６】
トランジスタ３７のゲートは、０Ｒゲート３８の出力に接続されており、この０Ｒゲート３８は、それぞれカウンタ１１の出力Ｑ１と、インバータスペーシングゲート３９を介してゲート２３の出力に接続された２つの入力を有する。トランジスタ１６と同様に、トランジスタ３７はｎ型であり、そのソースが基準電位に接続されているので、トランジスタ３７はそのゲートが「０」状態にあるか、「１」状態にあるかに応じて、遮断されるか、導通する。
【００７７】
時計３１の動作は、大部分が図２の時計１と同じである。従って、以下の説明には示されていない時計３１の動作の詳細は、前述の時計１の動作の説明からわかるであろう。
【００７８】
図２の時計１の場合と同様に、コンバータ３のロータ３ａがその所望角位置に対して遅れており、カウンタ１１の内容が２(n-2) 未満で遅れが比較的小さい時、時計３１のカウンタ１１の出カＱ１、Ｑ２は共に「０」状態にある。これらの状況では、ゲート１２の出力、フリップフロッブ１３の出力Ｑとゲート３３の出力は「０」状態にあるので、トランジスタ１６は遮断されている。
【００７９】
同様に、ゲート２５の出力とフリップフロップ２４の出力Ｑが「０」状態にあるので、ゲート２３の出力は「１」状態にあり、インバータゲート３９の出力は「０」状態にある。このため、ゲート３８の２つの入力が「０」状態であるため、ゲート８８の出カが「０」状態になり、トランジスタ３７が遮断される。
【００８０】
また、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが限界ＣＬ以上である場合、ロータ３ａの回転速度はその所望速度Ｖｃより高いままであるか、高くなろうとして、ロータ３ａの所望角位置に対する遅れがゼロになる方向に進む。
【００８１】
図２の時計１の場合とは逆の上記状況では、畜電装置２８と整流器５の間の電気接続が遮断されることがわかる。このため、この蓄電装置２８のアキュムレータ２９は、その充電状態に関係なく、電流をまったく吸収することができない。このため、コンバータ３に供給しなければならない電流は、整流器５によって実施された整流後に追従回路３２のその他の構成要素によって吸収された電流に厳密に限定される。
【００８２】
従って、コンバータ３によって与えられた電流に応じてロータ３ａに加えられる制動トルク、従ってロータ３ａがその所望角位置に対する遅れを回復するために必要な時間は、他が全て同じであれば、図２の時計１の場合よりも時計３１の本例の場合の方が小さくなる。
【００８３】
反対に、やはり上記の状況において、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが限界トルクＣＬより小さい場合、ロータ３ａの回転速度は所望速度Ｖｃ未満のままであって、ロータ３ａの所望角位置に対する遅れが増加する。
この遅れが、カウンタ１１の内容が値２(n-2) に達すると、カウンタ１１の出力Ｑ２が「１」状態に変わる。
カウンタ１１の出力Ｑ１はまだ「０」状態にあるので、トランジスタ１６は遮断したままである。
反対に、カウンタ１１の出力Ｑ２が「１」状態に維持されているので、ゲート２５の出カは「１」状態に変わり、フリップフロップ２４の出カＱが同じく「１」状態になる。
【００８４】
時間遅延回路２１の出力によって供給される各パルスＩＣの間、ゲート２８の出カは「０」状態に変わり、このためトランジスタ２７が導通する。同様に、インバータゲート３９の出力が、従ってゲート３８の出力が「１」状態に変わるため、トランジスタ３７が導通する。
その結果、各パルスＩＣの間、蓄電装置２８は再び追従回路３２の様々な機成要素に、特にトランジスタ２７に接続される。
【００８５】
このため、図２の時計１の場合のように、コンバータ３のコイル３ｂは各パルスＩＣに応答してトランジスタ２７を介して駆動パルスＩＭを受け取る。駆動パルスＩＭの間にこのコイル３ｂに供給される電気エネルギは、アキュムレータ２９によって供給される。
【００８６】
同様に、アキュムレータ２９が十分な電気エネルギを含んでいる場合、各パルスＩＭによってロータ３ａが加速されるため、その回転速度はその所望速度Ｖｃより高くなるか、高いままであり、ぜんまい２によって供給される駆動トルクが限界トルクＣＬより小さくても、ロータ３ａの所望角位置に対する遅れがゼロになる方向に進む。
【００８７】
やはり図２の時計１の場合のように、コンバータ３のロータ３ａがその所望角位置に対して進んでいる時、時計３１のカウンタ１１の出力Ｑ１は「１」状態にある。さらに、この進みが比較的小さく、カウンタ１１の内容が２(n-2) 以上である場合、カウンタ１１の出カＱ２も「１」状態にある。
【００８８】
これらの状況では、インバータゲート３６の出力が「０」状態にあるので、ゲート３５の出力、フリップフロップ３４の出カＱ及びゲート３３の出力が継続して「０」状態にある。
【００８９】
図２の時計１の場合とは逆に、ロータ３ａは所望角位置に対して進んでいるが、この場合にはトランジスタ１６は継続して遮断されている。
しかし、ゲート３８の出力は継続して「１」状態にあるので、トランジスタ３７は導通し、蓄電装置２８もやはり継続して整流器５に、従って追従回路３２のその他の構成要素に接続される。
【００９０】
このため、蓄電装置２８のアキュムレータ２９は、このアキュムレータ２９内に蓄積されている電気エネルギ量が小さいほど、またその最大容量が大きいほど、大きい強度の充電電流を継続して吸収する。
このアキュムレータ２９の充電電流は整流器５を介してコンバータ３によって供給されることは明らかであり、このため、ロータ３ａに加えられる制動トルクの発生に寄与する。
【００９１】
ロータ３ａに加えられる制動トルクがロータの回転速度を所望速度Ｖｃより低い回転速度にするため、このアキュムレータ２９の充電電流は、ぜんまい２によって与えられる駆動トルクが大きいほど高い値である一定限界より高くなければならないことは容易にわかる。
この条件が満たされた場合、ロータ３ａの所望角位置に対する進みが減少するが、この場合、トランジスタ１６は導通しないため、コイル３ｂは短絡しない。
ロータ３ａがその所望角位置に対して進んでおり、アキュムレータ充電電流が上記定義の限界値より高いままである限り、この状況が変わらないことは明らかである。
【００９２】
充電電流がまたこの限界値より高い状態にある間にロータ３ａのこの進みがゼロになった場合、ゲート３８の出力と共に、カウンタ１１の出力Ｑ１、Ｑ２が共に「０」状態に変わる。その結果、トランジスタ３７が再び遮断されるため、アキュムレータ２９はまったく電流を吸収しなくなる。この時、ロータ３ａに加えられる制動トルクは、追従回路３２のその他の構成要素によって吸収された電流によって生じるだけであり、ロータ３ａの回転速度は再び所望速度Ｖｃを越えることができる。
【００９３】
反対に、ロータ３ａの進みがゼロになる前にアキュムレータ２９の充電電流が上記定義の限界値より低くなった場合、ロータ３ａに加えられる制動トルクがその所望速度Ｖｃより低い速度をそれに与えることができなくなるため、この進みは減少しなくなり、増加することさえある。
【００９４】
このため、その場合にはカウンタ１１の内容が減少し、その内容が２(n-2) より小さくなった時、カウンタ１１の出カＱ２が「０」状態に変わるが、出力Ｑ１は「１」状態のままであることは明らかである。
このため、インバータゲート３６の出力とゲート３５の出カが「１」状態に変わり、フリップフロップ３４の出カＱも共に「１１状態となる。
【００９５】
測定信号ＳＭが「１」状態に変わるのに対応してフリップフロップ１３の出カＱが「１」状態に変わると、ゲート３３の出カも「１」状態に変わり、これによって、時間遅延回路２１自体の出カＱが「１」状態に変わるまで、トランジスタ１６が導通する。
【００９６】
トランジスタ１６が導通すると、それはコイル３ａを短絡させ、時計１の場合のように、ロータ３ａに加えられた制動トルクがその所望速度Ｖｃより低い回転速度とする。
このため、アキュムレータ２９の充電電流は上記定義の限界値より低いが、ロータ３ａの所望角位置に対する進みが減少する。
ロータ３ａが所望角位置に対して進んでおり、ロータ３ａの各回転時にトランジスタ１６がコイル３ｂを短絡させる限り、この状況は変わらない。
【００９７】
ロータ３ａの進みがゼロになった時、カウンタ１１の出カＱ１、Ｑ２は共に「０」状態になるので、トランジスタ１６、３７は再び継続して遮断されるため、ロータ３ａの回転速度は再び所望速渡Ｖｃを越える。
【００９８】
以上に説明した時計３１では、そのロータ３ａがその所望角位置に対して進んでおり、従ってその回転速度を所望速度Ｖｃよりも低い値に減少させなければならない時、コンバータ３で発生する電気エネルギの少なくとも一部分を利用して蓄電装置２８のアキュムレータ２９を充電することはわかるであろう。しかし、図２の時計１では、これらの状態で発生した電気エネルギのこの部分がジュール効果によって主にコンバータ３のコイル３ｂ及びトランジスタ１６内で散逸される。
その結果、他が全て同じであれば、時計３１の自律性が時計１の自律性に較ぺてさらに向上する。
【００９９】
当該伎術の専門家であれば容易に理解されるように、時計３１では、アキュムレータ２９の充電電流が無制限であるあか、必要ならばこの充電電流をアキュムレータ２９が破壊される危険が生じる値以下に御限するだけにして畜電装置２８を設計することが好都合である。
同様に、アキュムレータ２９は、その公称容量がでできる限り高くなるように選択することが好都合である。
【０１００】
本発明に従った時計の自律性は、上記ヨーロッパ特許出願第０，２３９，８２０号及び第０，６７９，９６８号に開示されているような既知の時計の自律性よりも大幅に向上することがわかる。
【０１０１】
これは、本発明による時計が、ぜんまいに蓄積された機械的動カの一部分を電気エネルギの形で蓄横することができる蓄電装置と共に、ぜんまいが完全に減退した後に時計を動作させるためにこの電気エネルギを使用できるようにする手段を含むという事実によることは明らかである。
【０１０２】
本発明に従った時計の自律性の向上は、その様々な構成要素の特徴に応じて、特にその畜電装置の一部を形成しているアキュムレータの容量に応じて決まるので、一般的に数値で示すことはできないことは明らかである。
【０１０３】
アキュムレータが蓄横できる電気エネルギの量が、上記定義の機械的エネルギＥ２の量に対応する量とほぼ同じであり、この機械的エネルギＥ２が上記定義の機械的エネルギＥ１の量とほぽ同じになるようにその容量が定められている場合、他の全てが同じであれば、時計の自律性は同じ形式の既知の時計の実際に２倍になることがわかる。
【０１０４】
しかし、どのような形式の時計のぜんまいでも、それが与える機械灼トルクが限界トルクＣＬより低くなる前に、一般的に何度も巻き直される。その結果、本発明に従った時計の畜電装置のアキュムレータを充電するために電気エネルギに変換後に使用できる機械的エネルギは、機械灼エネルギＥ２よりも一般的にはるかに大きい。
【０１０５】
このため、本発明に従った時計の蓄電装置に、上記定義の機械的エネルギＥ２の最に対応する量よりも大量の電気エネルギを蓄積できるような容量を有するアキュムレータを設けることも可能であり、望ましくさえある。大容量であるにも係わらず、本時計のぜんまいによって与えられる駆動トルクが上記定義の限界トルクＣＬより低くなったときでも、このアキュムレータは一般的に完全に充電される。その結果、蓄電装置がそのようなアキュムレータを含んでいる時計の自律性がさらに向上する。
【０１０６】
２つの実施形態を以上に説明した本発明に従った時計に対して、本発明の範囲から逸脱しない様々な変更を加えることができることは明らかである。これらの変更の２、３例だけを以下に説明する。
【０１０７】
例えば、本発明に従った時計のコンバータは複数のコイル及びロータの両方またはいずれか一方を含んだり、多極永久磁石を含むことができることは、当該技術の専門家には問題なくわかるであろう。このロータは、幾つかの双極または多極磁石を含むこともできる。
【０１０８】
そのような場合、コンバータが発生する交流電圧の周期は、そのようなコンバータのロータの回転周期の約数であることは明らかである。その場合はもちろん、時計は必要時に電圧の各周期で駆動パルスを発生するように構成されることが好ましい。
【０１０９】
他方、本発明に従った時計のコンバータのロータの実際の角位置をその所望の角位置に合わせる作業を上記のものとは異なった方法で、例えば上記ヨーロッパ特許第０，２３９，８２０号に開示されているようにして行うことができる。
【０１１０】
上記説明でＩＭと呼ばれている駆動パルスを発生する手段を変更することもできる。
例えば、この手段は、必要時にコンバータで発生する電圧の各周期で２つの駆動パルスを発生するように構成してもよい。そのような場合、上記例のように、コンバータで発生する交流電圧がその正のビーク値に近い時、これらの駆動パルスの一方が正であってコンバータコイルに加えられ、また電圧がその負のビーク値に近い時、これらの駆動パルスの他方がコイルに加えられるようにすることが好都合である。この後者の駆動パルスは、発電機ロータを加速できるようにやはり負でなければらならないことは明らかである。
【０１１１】
必要に応じて、コンバータで発生した電圧の各周期でコンバータのコイルに加えられる駆動パルスの数を２より大きくてもよいことに注意されたい。
【０１１２】
また、例えば、駆動パルス発生手段も、上記の条件とは異なった条件で駆動パルスを発生するように変更することもできる。このため、これらの駆動パルスの発生が上記よりも早い、または遅い開始及び停止の両方またはいずれか一方となるように、駆動パルス発生手段を機成することができる。特に例を挙げると、コンバータのロータの実際の角位置とその所望角位置の間の比較信号の値がそのロータの所望角位置に対する一定の進みを表す時に発生を中断するだけで、上記例の場合のようにロータの遅れがゼロになったことをこの値が表示すると直ちに中断されるのではないように、この駆動パルス発生手段を構成することができる。同様に、比較信号値がロータの所望角位置に対する遅れを、非常に小さいものでも表すと直ちに駆動パルスの発生が開始されるように、これらの手段を構成することもできる。
【０１１３】
同様に、本発明に従った時計、例えば図３に示されている時計では、制動トランジスタ、すなわち図３のトランジスタ１６が、上記の値とは異なった比較信号値で導通したり遮断されるように追従回路を構成することができる。特に、この追従回路は、この値がまだ２(n-2) より高い時にこの制動トランジスタがすでに導通し、このために蓄電装置のアキュムレータの充電電流が上記定議の限界より低くなった時のコンバータのロータの進みを減少させることができるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ぜんまいによって供給される駆動トルクの変化をその減退角度の関数として示している。
【図２】 本発明の時計の実施形態を概略的に示す部分図である。
【図３】 本発明の別の実施形態を概略的に示す部分図である。
【符号の説明】
２ ぜんまい、３ 電気−機械コンバータ、３ａ ロータ、６ 時間表示針、
７、３２ 追従回路、８ 比較器、９ 発振器、１０ 分周器、
１１ アップ・ダウンカウンタ、１２、２５ ＡＮＤゲート、
１３、２４ ＲＳフリップフロップ、１５ カウンタ、
１６ ｎ型Ｍ０Ｓトランジスタ、２１ 時間遅延回路、２３ ＮＡＮＤゲート、
２６ インバータゲート、２７ ｐ型トランジスタ、２８ 畜電装置。
Claims (1)
- 少なくとも１つの永久磁石を有するロータ（３ａ）と、磁石に電磁結合されて、前記ロータ（３ａ）の回転に応じて第１電気エネルギを発生する少なくとも１つのコイル（３ｂ）を含む電気−機械コンバータ（３）と、
回転中に継続して動く実際の角位置を有する前記ロータ（３ａ）に機械的に連結されて、前記ロータ（３ａ）に第１駆動トルクを加えることによって前記ロータ（３ａ）を所定方向に所定の所望速度（Ｖｃ）より高い回転速度で回転させる機械的動力源（２）と、
前記ロータ（３ａ）と前記機械的動力源（２）に機械的に連結されている時間情報表示手段（６）と、
前記ロータ（３ａ）の実際の角位置と規則的に所望速度（Ｖｃ）で動く所望の角位置との差を表す値を有する比較信号を発生する手段（８〜１１）と、前記比較信号に応答して、前記差が前記ロータ（３ａ）の所望角位置に対する実際の角位置の進みを示す時、前記ロータ（３ａ）の回転速度を所望速度（Ｖｃ）よりも低くなるように制動トルクを前記ロータ（３ａ）に加える制動手段（１２，１３，１５，１６；１２，１３，１５，１６，３３〜３６）とを有する追従手段（７；３２）とを備えた時計であって、
前記追従手段（７；３２）はさらに、前記比較信号に応答して、前記差が前記ロータ（３ａ）の所望角位置に対する実際の角位置の遅れであり、その遅れが所定の遅れより大きい時、前記ロータ（３ａ）に第２駆動トルクを加えることによって、前記ロータ（３ａ）を所定方向に所望速度（Ｖｃ）より高い回転速度で回転させる制御手段（２１，２３〜２８；２１，２３〜２８，３７〜３９）を備えていることを特徴とする時計。
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