KR20120067972A - 기계적 디스플레이 부재의 관성 운동 - Google Patents

Abstract

디스플레이 기구의 기계적 디스플레이 수단 (2) 과 작동 수단 (1) 사이의 연결 장치 (3) 로서, 연결 장치 (3) 는 작동 수단의 작동에 응하여 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 에 동작을 적용하고, 기계적 디스플레이 수단 (2) 에 적용된 동작이 관성인 것을 특징으로 한다.

Description

기계적 디스플레이 부재의 관성 운동{INERTIAL MOTION OF A MECHANICAL DISPLAY MEMBER}

본 발명은 아날로그 디스플레이 장치의 분야에 관한 것이다. 본 발명은, 더 구체적으로는 기계적 부재를 사용하여 달성되는 디스플레이가 제공되는 시계에 관한 것이다.

기계적 시계에서, 특히 바늘을 갖는 손목시계에서, 용두 (crown) 를 너무 오래 또는 너무 자주 회전시킬 필요 없이 신속하고 간단하게 분침을 이동시키기 위해 결정된 기어 비에 의해, 시간 설정 모드에 대응하여 시계의 축선방향 위치로 시계의 바늘 회전 기구 (motion work) 와 운동학적으로 연결되는 용두에 의해 작동되는 시간 설정 장치가 공지되어 있다.

디지털 디스플레이, 특히 액정 디스플레이를 갖는 전자 시계에서, 시계가 특정한 조정 또는 설정 모드일 때 센서의 연장된 또는 반복되는 작동에 의해 디지털 부호의 스크롤링 (scrolling) 속도를 가속화하는 것이 공지되어 있다. 예컨대, 푸시 버튼에 대한 압력의 연장된 적용은 정정되는 디스플레이 값에 대한 최대 속도 값으로 스크롤링을 가속한다. 조정은 그 후 각각의 디스플레이 매개변수에 대하여 순차적으로 실시된다.

작동 요소로서 센서가 제공되는 용두, 그리고 예컨대 영국 특허 제 2019049 에 기재된 전자 회로와 같은, 용두의 회전 속도의 함수인 속도의 정정을 위한 전자 결합 장치를 사용하는 디지털 디스플레이 정정 장치가 또한 공지되어 있다. 이러한 경우, 정정 속도는 용두의 회전 속도에 대응하는 상이한 안정기 (plateaux) 사이에서 일정하지만, 각각 증분 시에 갑자기 변할 수 있다. 게다가, 용두의 2 번의 연이은 운동 사이에는 정정이 발생하지 않고, 정정을 위해 사용되는 카운터의 스크롤링을 느리게 하는 기구가 제공되지 않는다. 따라서, 미세 조정은 가장 낮은 가능한 정정 속도를 발생시키기 위해, 사용자에 의한 반복되는 낮은 진폭 작동을 요구한다. 한편으로 이는 불편하고, 다른 한편 이는 바늘의 덜컥거리는 운동을 극복하지 못한다.

스위스 특허 제 641630 는 센서의 작동 (푸시 버튼에 대한 압력, 촉각 센서 상의 손가락의 이동에 의함) 에 대응하여 가변 속도로 부호를 통하여 스크롤링하기 위한 전자 장치를 기재하고 있다. 센서의 작동 횟수 및 이러한 작동의 주기는, 비례적인 스크롤링 속력을 결정하는, 레지스터에 담긴 값의 증가 또는 감소에 영향을 갖는다. 센서의 연장된 비작동 이후 레지스터의 값의 감소는 스크롤링 속력을 점진적으로 감소시킨다. 하지만, 스크롤링 속도의 이러한 느려짐은 유동성이 부족한데 이는 스크롤링 속도의 상대 가변은 레지스터 값이 0 에 근접할수록 증가하기 때문이다. 이러한 해결책은 어떠한 기계적 부품 없이 센서를 사용하는 이점을 갖는다. 단점은 이들이 종래의 용두보다 사용하기에 덜 직관적인 것이다. 또한, 이러한 해결책은 단지 디지털 디스플레이에 관한 것이며 아날로그 디스플레이 부재를 갖는 시계에는 적용할 수 없다.

결과적으로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 상기 언급된 단점이 없는 해결책을 제안하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 전적으로 기계적 해결책의 접근을 유지하면서 사용자를 위한 더 직관적이고 신속한 정정 장치 및 방법을 제안하는 것이다.

이러한 목적은 디스플레이 기구의 기계적 디스플레이 수단과 작동 수단 사이의 연결 장치에 의해 달성되며, 이 연결 장치는 상기 작동 수단의 작동에 응하여 가변 동작 속도를 상기 기계적 디스플레이 수단에 적용하고, 이 연결 장치는 기계적 디스플레이 수단의 관성 동작을 발생시키며, 즉 일단 작동 수단이 더 이상 작동하지 않을 때 감소가 속도에 비례한다.

이러한 목적은 또한 기계적 디스플레이 수단에 가변 속도의 동작을 적용하도록 작동 수단을 작동시키는 단계를 포함하는, 작동 수단에 의해 작동될 수 있는 기계적 디스플레이 수단을 사용하여 시각화된 디스플레이 매개 변수를 설정 또는 조절하기 위한 방법에 의해 달성되며, 상기 작동 단계의 다음에 이하의 단계가 이어지는 것을 특징으로 한다 :

- 상기 기계적 디스플레이 수단을 가속시키는 단계.

- 주어진 시간의 주기 동안 제어 수단의 비작동에 후속하는 상기 기계적 디스플레이 수단의 관성 감소 단계.

제안된 해결책의 하나의 이점은 해결책이 기계적 디스플레이 부재와 제어 부재의 속도를 결합시키지 않음으로써 조정의 편리함 및 신속함을 개선하고, 운동의 속도를 실시되는 정정의 범위로 조정 가능하게 한다는 것이다. 이는 일단 작동 수단의 작동이 정지될 때 디스플레이 수단의 속도에 비례하는 감소에 의해 실시되는, 아날로그 디스플레이 수단의 관성 운동을 모방함으로써, 한편으로 조정 작업을 더 효율적으로 하고, 다른 한편 더 가시적으로 직관적이게 한다. 따라서, 무엇보다도 대략적인 조정을 실시하고, 원하는 값에 근접할 때 연속적인 속도로 더 미세한 조정을 수행하는 것이 가능하다.

제안된 해결책의 다른 이점은 제어 부재의 몇몇의 우발적인 작동만이 디스플레이 부재의 위치를 조절하도록 필요하기 때문에 조절에 필요한 조작을 최소화하는 것이다. 게다가, 정정 속도를 가속하도록 뿐만 아니라 상기 속도를 감속하도록 움직이는 것이 가능하기 때문에 조절 작동의 제어는 향상된다.

제안된 해결책의 추가의 이점은 전자 시계에 대한 순차적 조절과 달리, 몇몇의 디스플레이 매개변수의 동시 조절을 허용한다. 작동 수단의 작동 주기 사이에서 디스플레이 수단의 연속 운동에 의하여 정정에 대해 본 발명에 의하여 절약된 시간은, 사용자의 관점에서 너무 긴 광범위한 정정 없이 종래의 기계적 시계의 직관적인 접근에서 예컨대 시침 및 분침이 동시에 이동하는 선택을 제공한다.

마침내, 후술되는 바람직한 실시형태에 따라, 제안된 해결책은 디스플레이 값의 증가를 위해 센서의 어떠한 특별한 해결책을 필요로 하지 않는다. 조절의 유동성은 제어 부재 운동으로부터 추론되거나 센서에 의하여 감지되는 정정 속도가 아닌 디스플레이 부재의 가속인 사실에 의하여 특히 보장된다. 이는 물리학의 뉴톤의 법칙에 따른 기계적 부재의 운동에 맞춘, 디스플레이 부재의 연속 속도를 따라서 발생시킨다. 상기 속도는 상이한 제어 부재 작동 주기 사이의 단지 작은 변화를 가지고, 따라서 제안된 해결책은 디스플레이 부재의 덜컥거리는 운동을 야기하는 센서에서의 어떠한 한계점 영향을 받지 않는다.

다른 특징 및 이점은 부가적 도면 및 다양한 실시형태의 상세한 설명으로 보다 분명하게 나타낼 것이다.

도 1a 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 연결 장치의 간략도를 도시한다.
도 1b 는, 도 1a 에 도시된 바람직한 실시형태에 따른 연결 장치의 상이한 요소에 의하여 실시된 다양한 계산 단계 및 사용된 다양한 매개 변수를 도시한다.
도 2a 는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 센서 구조를 도시한다.
도 2b 는 도 2a 에서 도시된 바람직한 실시 형태에 따른 센서의 작동을 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 조절 작동의 다양한 순서에 대한 상태도를 나타낸다.

본 발명은 2 개의 부품 사이의 연결 장치에 관한 것이고, 2 개의 부품중 적어도 하나는 기계적이고 나머지는 기계적이거나 센서에 연결된다. 연결 장치는 상기 부품들의 상호 작동에 대한 상호 의존성의 관계를 만들어 내고 그러므로, 일방적으로 또는 양방향으로 다른 부품의 동작으로부터 일 부품의 동작을 만들어 낼 수 있다. 본 발명은 전자 소자를 포함하는 연결 장치와 모든 기계적 연결 장치, 즉 어떠한 전자 회로가 없는 연결 장치에 관한 것이다. 도면을 참조하여 이하에 첨부된 본 발명의 바람직한 변형예가 아날로그 디스플레이 수단을 움직이기 위해 원하는 관성 효과를 시뮬레이팅하고 실시하는 마이크로제어기를 사용할지라도, 기계적 제어 부재 및 디스플레이 수단, 예컨대 통상적으로 종래의 시계 내부의 용두 및 바늘의 모양으로 작동 수단의 사이에서의 동적 연결을 형성하는 것을 전체적으로 생각할 수 있다. 예컨대, 프리 휠의 동적 연결은 리버서 휠 (reverser wheel) 에 의하여 얻어질 수 있고, 리버서 휠의 일 피니언은 용두에 의해 작동되는 기어열 (gear train) 과 맞물리는 반면에, 다른 피니언은 분침이 고정된 거대한 디스크와 통합되고, 시침은 그 후 종래의 바늘 회전 기구를 통해 작동된다. 상기 형상에서, 용두가 더이상 작동되지 않자 곧 거대한 디스크는 이것의 회전축 및 거대한 디스크와 일체인 피니언의 회전 축에 대하여 프리 휠처럼 회전하고, 용두가 더이상 작동되지 않자 곧 마찰력은 디스크의 회전 속도 및 따라서 분침의 회전 속도를 점진적으로 감소시킨다.

본 발명의 연결 장치의 바람직한 실시형태는 시계에 대하여 의도되고 도 1a 및 1b 에서 도시되고, 도 1a 및 1b 각각은, 종래의 기계적 기어열과 달리, 제어 수단 (1) 의 동작을 디스플레이 수단의 비례하지 않는 동작으로 전환하기 위해 연결 장치 (3) 의 다양한 요소에 의하여 실시된 상이한 계산 단계 및 사용된 상이한 매개 변수 및 연결 장치 (3) 의 논리 구조를 나타낸다. 도 1a 는 2 개의 반대되는 회전 방향 (S1 및 S2) 으로 작동될 수 있는 용두 (11) 의 형상의 작동 수단 (1) 의 바람직한 구조를 도시하고, 또한 시침 (22) 및 분침 (21) 의 형태의 디스플레이 수단 (2) 의 바람직한 구조를 도시한다. 하지만, 본 발명의 연결 장치 (3) 는 기계적 디스플레이 부재 (2) 의 다른 유형, 예컨대 링 또는 드럼에 적용될 수 있다. 본 발명은 따라서 제 1 각속도 (111), 즉 주어진 회전 방향, 예컨대 S1 방향에서의 용두 (11) 의 구동 속도를 분침 (21) 의 다른 각속도 (211) 로 변화되도록 가능하게 한다. 분침 (211) 은 후술된 뉴톤의 운동방정식 (700) 에 따라 방향 (S1) 으로 용두 (11) 의 작동을 따라 점진적으로 가속되기 때문에, 2 개의 각속도 (111 및 211) 는 비례하지 않고, 이는 바늘의 운동을 지속적으로 형성한다.

도 1a 에 도시된 본 발명의 바람직한 변형예에 따른 연결 장치 (3) 는, 예컨대 마이크로제어기를 갖는 처리 장치 (5), 및 모터 제어 회로 (6) 를 갖는 통합된 회로의 형태를 바람직하게 취하는 전자 회로 (31) 를 포함한다. 마이크로제어기는, 작동 수단 (1) 의 동작 센서 (4) 의 출력부에 있는 카운터 모듈 (44) 에 의하여 공급된 디지털 입력 매개변수, 즉 예컨대 용두 (11) 의 회전을 모터 제어 회로 (6), 예컨대 다수의 모터 스텝에 대한 데이터로 변환한다. 카운터 모듈 (44) 은 센서 (4) 에 의하여 생성된 전기 신호를 별개의 수치로 변환하고, 수치는 마이크로제어기와 같은 소프트웨어 처리 장치에 의하여 통제할 수 있다. 후자는, 하지만, 당업계에 공지되었기 때문에, 자세하게 설명되지 않는다. 도시된 바람직한 변형예에 따라, 제어 회로 (6) 는 2 개의 별개의 모터를 제어하고, 여기서 제 1 모터 (61) 는 분침 (21) 운동의 제어 전용이고, 제 2 모터 (62) 는 시침 (22) 의 제어 전용이다. 연결 장치 (3) 는 따라서 별개의 기계적 디스플레이 수단에 각각 전용되는 다수의 모터 (61, 62) 를 동시에 작동한다. 모터의 분리는 디스플레이 모드가 빨리 변화하는 것, 예컨대 알람 시간 또는 지자계 (terrestrial magnetic field) 의 방향을 지시하는 것을 허용한다.

계산을 실시하기 위하여, 모터 스텝이 분 또는 시와 같은 시간 단위에 관계 있을 때, 모터 스텝 주파수 (611, 622), 또는 다수의 모터 스텝을 결정하기 위하여, 마이크로제어기는, 기억 장치 (7) 에 저장된 상이한 매개 변수를 사용한다. 모터 스텝 주파수 (611, 622) 는 후술된 뉴톤의 운동방정식 (700) 에 따른 제 1 모터 (61) 및 제 2 모터 (62) 의 작동 주파수에 각각 해당한다. 도 1b 는 용두 (11) 의 각 회전 속도 (111) 를 다수의 모터 스텝으로 변환하는 상이한 단계 및 계산 매개변수를 도시한다:

- 단계 (4001) 는 다수의 모터 스텝을 계산하고 이로부터 모터 스텝 주파수 (611, 622) 를 추론하기 위해 처리 장치 (5) 의 마이크로제어기에 의하여 카운터 모듈 (44) 의 출력부에 사용되는 임펄스 주파수 (401) 를 결정한다. 상기 단계 (4001) 를 수행하도록 사용된 센서 (4) 에 대한 바람직한 구조는 도 2a 및 도 2b 의 도면을 참조하여 후술된다.

- 단계 (5000) 동안, 비례 계수 (701) 는 본 발명의 범위 내에 선택된 모델링에 따라, 분침 (21) 의 회전각에 대하여 분침 (21) 에 적용되도록 가정되는 가상 토크값 (401') 을 결정하기 위해 임펄스 주파수 (401) 에 의하여 곱해진다.

- 단계 (5001) 는 마이크로제어기에 의하여 실시된 주요한 계산 단계이다. 모터 스텝 주파수 (611) 로부터 분침의 실제 각 속도 (211) 를 추론하기 위하여, 이 단계의 목적은 임펄스 주파수 (401) 의 함수로써 제 1 모터 (61) 의 모터 스텝 주파수 (611) 를 결정하는 것이다. 이를 위해, 기본적인 동역학 법칙에 따라 회전 시스템의 동작과 같은 분침 (21) 의 동작을 여기서 모델링함으로써, 마이크로제어기는 뉴톤의 운동방정식을 풀고, 기본적인 동역학 법칙은 회전체의 각가속도는 여기에 적용된 기계적 토크의 합에 비례한다는 것을 규정한다. 본 발명의 바람직한 실시형태의 범위 내에서 선택된 시뮬레이션 매개 변수와 함께, 뉴톤의 운동 법칙은 이하와 같이 이해된다.

704 * 703' = 401' - 703"

여기서, 공식의 좌변에서, 계수 704 는 시뮬레이션된 회전 시스템의 관성 모멘트 (일반적으로 물리 공식에서 문자 J 에 의하여 나타냄) 이고, 참조부호 703' 은 본 발명에 사용된 디스플레이 수단, 예컨대 여기서 분침 (21) 의 회전각에 대한 분침 (21) 의 가속이다. 분침 (21) 의 동작에 최대 관성을 제공하기 위하여, 즉, 제어 부재의 작동 사이에서 가능한한 연속적으로 회전하도록, 시뮬레이션된 회전 시스템의 관성 모멘트의 계수 (704) 는 분침 (21) 의 실제 관성 모멘트보다 훨씬 크도록 바람직하게 선택되고, 그럼으로써, 예컨대 마치 금속 디스크로 회전 가능하게 통합된 것처럼, 보다 밀집한 시스템의 작용을 제공한다. 전술된 뉴톤의 운동방정식 (700) 의 우변에서, 값 401' 은 분침 (21) 에 대하여 시뮬레이션된 회전 시스템에 적용된 가상의 기계 토크이다. 임펄스 주파수 (401) 에 의존하는 가상의 토크 (401') 는 용두 (11) 의 회전시 0 과 다르다. 분침 (21) 인 경우에서, 디스플레이 수단의 시뮬레이션된 각 속도 (703) 에 비례하는 다른 가상의 토크 (703") 는 분침 (21) 의 운동을 점진적으로 감속시키는 유체 마찰을 만든다. 용두 (11) 가 더 이상 작동되지 않을 때 상기 기계적 토크는 오직 적용된 하나이다. 가상의 토크값 (401') 과 같이, 가상 토크값 (703") 은, 유체 마찰 계수라고 불리는, 비례 계수 (702) 에 의하여 시뮬레이션된 각 속도 (703) 를 곱함으로써 얻어진다. 상기 경우에서 유체 마찰 모델링은 뉴톤의 운동방정식 (700) 을 바늘 (21) 의 시뮬레이션된 각 속도 (703) 에 대한 미분 방정식 형태로 제공하고, 마이크로제어기에 의하여 풀어진다. 설명된 바람직한 실시형태에 따라, 바늘의 각 속도가 마치 회전 시스템이 유체 감속 토크 및 용두가 작동될 때 기계적 토크를 받는 것처럼 결정되기 때문에, 뉴톤의 운동방정식 (700) 에 대한 해결책은 유체의 에뮬레이션 (emulation) 및 연속적인 바늘 동작을 허용한다. 여기서 설명된 바람직한 실시형태에 따라, 상기 방정식에 대하여 선택된 입력 매개 변수는 용두 (11) 의 회전 속도와, 출력의 결과로써, 분침 (21) 의 시뮬레이션된 회전 속도 (703) 에 비례하는 가상의 토크 (401') 이다.

시뮬레이션된 회전 속도 (703) 는 그런 다음 초당 다수의 모터 스텝, 즉 모터 스텝 주파수 (611) 를 비례하여 추론될 수 있게 한다. 분침의 실제 각 속도 (211) 는 따라서 형성된 모터 스텝 주파수 (611) 에 상호적으로 비례한다. 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 각 모터 스텝은 1 분 보다 적은 주기를 갖는 지시에 해당하는 각섹터 (angular sector) 을 통해 바늘 (21) 의 이동을 발생시킨다. 가능한 한 유동성인 바늘 이동을 형성하기 위하여, 각각의 단계의 각증가 (angular increment) 의 각값 (angular value) 은 바람직하게는 2 도와 같다. 다시 말해서, 각각의 모터 스텝은 1 분에 해당하는 각값의 3 분의 1 의 각값을 통해 분침 (21) 을 회전시킨다. 정밀한 방안은 또한 예상되었지만 모터 (61) 의 증가된 사용을 필요로 하고, 모터 (61) 는 더 많은 스텝을 증가시켜야하고 상기 경우에서 증가된 에너지 양을 따라서 사용한다.

- 단계 (5002) 는 단계 (5001) 의 끝에 얻어진 제 1 모터 (61) 의 주파수 값에 따른 제 2 모터 (62) 의 주파수 값 (622) 을 추론한다. 분침 (21) 과 시침 (22) 사이의 회전 속도의 비는, 분침 (21) 의 한 번의 완전한 회전이 시침 (22) 의 한 시간 흐름, 즉 1 ~ 12 의 시간 스케일에 대한 눈금판의 12 분의 1 에 해당하는 표준 아날로그 디스플레이에 대하여 12 이다. 고유의 계산 또는 분할 작동을 실시하는 것 없이, 제 2 모터 (62) 의 주파수 값 (622) 을 추론하는 것은 따라서 비교적 쉽지만, 모터 제어 회로 (6) 에서 제 1 모터 (61) 의 각 12 번째 전진 후에 일 스텝 전진하도록 제 2 모터 (62) 에 대한 명령을 구현함으로써 간단하게 된다. 계산에 대한 요구는 따라서 상기 부재의 조절시에, 몇몇의 디스플레이 부재, 즉 분침 (21) 및 시침 (22) 에 의하여 대등하게된 운동의 직관적인 시각 효과를 제공하는 동안 최소화된다. 전술된 바람직한 실시형태에서 전술한 계산 단계 (5001) 에서 상기 추가적인 계산 단계 (5002) 의 종속은 간단하게 대등하게 되는 2 개의 바늘 (21, 22) 의 운동을 또한 가능하게 한다.

바람직한 실시형태는 센서 모듈 (4) 에 의해 작동 수단 (1) 과 디스플레이 수단 (2) 사이에서 연결을 형성하고, 작동 수단은 바람직하게는 기계적이지만, 예컨대 촉감형 스크린과 같은 정전용량 센서의 형태를 또한 취할 수 있고, 센서 모듈은 작동 수단 (1), 바람직하게는 용두 (11) 의 작동을 수치, 즉 다수의 임펄스로서 특징짓는다. 임펄스 주파수를 결정하는 상기 단계 (4001) 는, 전자 회로 (31) 에 의하여 다뤄질 수 있는 입력 매개변수를 공급하기 위한 필수적인 디지털화 공정이고, 그런 다음 마치 임펄스 주파수 (401) 에 비례하는 토크 (401') 를 적용함으로써 결정된 것 처럼, 기계적 디스플레이 수단의 작동을 시뮬레이션할 수 있다. 실제 바늘의 작동은, 일단 용두 (11) 가 더 이상 작동되지 않으면, 바늘의 실제 회전 속도에 비례하여 유체 마찰 토크만을 받는 회전 솔리드 (solid) 의 실제 회전 속도에 해당하기 때문에 관성적인 것으로 고려되고, 점차적으로 바늘이 감속되도록 야기한다. 하지만, 설명된 바람직한 실시형태에 따라, 상기 유동 마찰 토크 (703") 는 가상이고 전술된 뉴톤의 운동방정식 (700) 내에서 마이크로제어기 (5) 에 의하여 시뮬레이션된다. 하지만, 이는 분침 (21) 에 직접적으로 적용되는 것이 아니라, 뉴톤의 운동방정식 (700) 을 풀기위해 또한 사용된 분침의 시뮬레이션된 속도 (703) 에 적용된다.

"물리적 실체" 에 관하여 제안된 모델링의 특수성 중 하나는 바늘의 실제 각 속도, 및 바람직한 실시형태에 따른 선택된 분침의 각속도 (211) 는 처리 용량에 관하여 시스템의 통제 때문에 반드시 제한된다는 것이다. 실제로, 제 1 모터 및 제 2 모터 (61, 62) 는 초당 소정의 최대 수의 스텝을 오직 실행할 수 있고, 추가의 가속이 불가능한 후에 이들은 최대 모터 스텝 주파수 (611') 가 따라서 여전히 존재한다. 분침 (21) 을 제어하는 제 1 모터 (61) 의 최대 모터 스텝 주파수 (611') 는 바람직하게는 200 ~ 1000 Hz 사이이고, 눈금판의 완전한 회전이 180 모터 스텝일 때 초당 1 ~ 5 사이의 회전의 분침 (21) 의 최대 회전 속도에 해당한다. 어느 것이든 실시형태가 전자 회로 (31) 의 사용을 포함하는 본 발명에 대하여 선택되고 기계적 디스플레이 수단 (2) 을 이동하기 위한 최대 속도는 모터 제어 회로 (6) 의 처리 용량의 기능으로서 항상 정의되어야만 한다는 것을 알아야 한다.

도 2a 는 본 발명에 따른 센서 (4) 의 바람직한 실시형태를 보여주고, 상기 입력 매개변수에 적용된 뉴톤의 운동방정식 (700) 을 해결함으로써, 기계적 디스플레이 수단 (1) 의 가속값 및/또는 감속값을 계산하기 위하여 전자 회로 (31) 에 의하여 사용된 임펄스 주파수 (401) 를 비교적 간단하게 결정할 수 있다. 센서 (4) 는 용두 (11) 와 회전가능하세 통합된 스템 (41) 상에 설치되고 스템 (41) 은 2 개의 반대 방향 (S1 과 S2) 으로 차례로 작동될 수 있다. 다수의 전기 접촉기 (41a, 41b, 41c, 41d) 는 다수의 스템 (41) 에 설치된다. 도 2a 에 도시된 바와 같이, 바람직한 실시형태에서 4 개의 접촉기가 있다. 센서 (4) 는 고정된 구조 상에 설치된 2 개의 전기 콘택 (42, 43) 을 추가로 포함한다. 전압이 전기 접촉기 (41a, 41b, 41c, 41d) 에 적용될 때, 제 1 콘택 (42) 의 단자에서, 출력 신호 (412) 의 값이 측정되고, 제 2 콘택 (43) 의 단자에서, 출력 신호 (413) 가 측정된다.

상부 (a) 에서, 도 2b 는, 회전 방향 (S1) 으로 용두 (11) 의 회전 시에 얻어지는 제 1 신호 및 제 2 신호 (412 및 413) 를 나타내고, 회전 방향 (S1) 은 시계 방향이다. 각 신호 (412, 413) 가 양수인 동안의 주기인 제 1 주기 (401a), 각 신호 (412, 413) 가 영 (zero) 인 동안의 제 2 주기 (401b), 제 1 주기 및 제 2 주기 (401a, 401b) 의 합인 제 3 전체 주기 (401c) 는 제 1 콘택 (42) 에서 제 2 외부 콘택 (43) 으로 전기 접촉기 (41a, 41b, 41c, 41d) 중 하나의 경로에 해당하는 값에 의하여 간단하게 일시적으로 옮겨진 각각의 제 1 출력 신호 및 제 2 출력 신호 (412, 413) 에 대하여 일치한다. 도표는 도면의 하부 (b) 에서 반대로 되고, 여기서 용두 (11) 는 시계 반대 방향 (S2) 으로 회전되고, 여기서 제 1 출력 신호 (412) 의 스퀘어는 제 2 출력 신호 (413) 의 스퀘어 이전에 형성된다. 상기 신호 (412, 413) 및 이들의 주기 (401a, 401b, 401c) 는 그런 다음 수치로 전환되도록 카운터 모듈 (44) 로 전송된다.

도 2a 의 센서 (4) 를 사용하는 본 발명의 바람직한 실시형태가, 실질적인 이유로, 제한된 다수의 접촉기를 바람직하게는 포함하는 것을 전술한 반면에, 뉴톤의 방정식 (700) 에 적용된 임펄스 주파수 (401) 를 결정하기 위한 상기 형태의 접촉기의 사용은 정정 유동성을 확보하기 위해 센서 (4) 의 어떠한 미세한 방안을 필요로 하지 않는 추가의 이점을 가지는데, 이는 비록 가속이 아닐지라도 상기 방정식을 해결하는 결정된 속도가 항상 지속되기 때문이다. 따라서, 임펄스 주파수 (401) 에 비례한, 토크값의 입상의 보다 덜 미세한 방안은 디스플레이 수단 (2) 을 앞으로 덜컥거리는 결과를 야기하는 것이 아니라, 각 추가의 임펄스의 발견에 따르는 더 명확한 가속을 간단하게 발생시킬 수 있다. 센서의 민감도에 따른 감지된 임펄스 주파수에 관하여 비례 계수 (701) 를 조정하는 것은 또한 가능하다.

대안의 실시형태에 따라, 하나 또는 몇몇의 푸쉬 버튼 (도시되지 않음) 과 관련된 하나 또는 몇몇의 접촉기를 사용하는 것 및 제 1 푸쉬 버튼에 각각의 압력의 적용시에 임펄스 주파수 (401) 를 증가하는 것과 제 2 푸쉬 버튼에 대하여 각각의 압력 적용시에 임펄스 주파수 (401) 를 각각 감소하는 것을 또한 예상할 수 있다. 상기 대안의 실시형태에 따라, 임펄스 주파수 (401) 를 증가하거나 감소하도록 각각 사용된, 2 개의 센서는 따라서 사용될 것이고, 이는 본 발명의 모델링에 따라 각각의 바늘 (21, 22) 의 동작을 가속시키거나 감속시키기 위하여 일방향으로 또는 반대 방향으로 기계적 토크를 적용하는 것을 의미한다.

도 3 은, 시계에 적용된, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 바늘을 사용하는, 시간 조절 작동의 상이한 결과에 대한 상태도를 도시한다. 하지만, 필수적으로 시간과 관련되지 않는 다른 형태의 매개 변수의 다른 유형 (즉, 부호의 어떠한 타입) 을 조절하는 것이 가능하다는 것과 바늘은 다른 아날로그 디스플레이 부재에 의하여 교체될 수 있다는 것을 당업자들은 알 것이다.

단계 (1001) 는 용두 (11) 의 제 1 작동이고, 분침 (21) 의 이동을 발생시킨다. 용두가 주어진 회전의 방향으로, 예컨대 방향 (S1) 으로 작동될 때, 센서 (4) 는 용두 (11) 에 대한 양의 각 속도 (111) 에 해당하는 다수의 "양의" 임펄스 (401) 를 감지하고 동일한 방향으로 바늘에 적용된 토크의 적용을 시뮬레이션한다. 따라서, 시계 방향 (S1) 에서 용두 (11) 의 회전은 눈금판에 대하여 앞으로 분침 (21) 을 이동시킨다. 동일한 방향 (S1) 에서 용두 (11) 의 반복되는 회전은, 카운터 모듈 (44) 에 의하여 사용된 연속적인 샘플링 주기 동안 양의 임펄스 주파수 (401) 를 유지하고, 따라서 유동 및 지속적인 운동이 얻어질 때까지, 뉴톤의 운동 방정식 (700) 에 따라 여전히 추가로 바늘 (21) 의 운동을 가속하고, 각 단계에서 덜컥하는 바늘을 시각적으로 관찰하는 것은 더 이상 불가능하다. 하지만, 분침 (21) 의 운동이, 일단 최대 모터 스텝 주파수 (611') 가 달성되면 관찰되는 최대 각 속도를 초과할 수 없기 때문에, 일단 상기 최대 속도가 도달되면 용두 (11) 의 회전은 더 이상 어떠한 효과를 가지지 않는다. 바람직한 실시형태에 따라, 최대 시뮬레이션된 각 속도 (7031) 는 최대 모터 스텝 주파수 (611') 의 함수로서 결정된다. 뉴톤의 방정식을 해결하는 알고리즘이 상기 최대 속도 한도를 도달하자마자, 알고리즘이 더 높은 결과값을 제공할지라도, 알고리즘은 포화되고, 즉 시뮬레이션된 각 속도 (703) 의 증가는 멈춰진다.

도 3 의 도표는 속도가 최대가 되는지 않되는지 결정하기 위하여 마이크로제어기 (5) 에 의하여 실시된 비교 단계 (5003) 를 도시하고, 이 경우 시뮬레이션된 각속도 (703) 가 최대값 (7031) 에 제한되고 각가속도 (703') 는 계산이 실시된 샘플링 주기 동안 영 (zero) 이다. 양의 가속값 (703') 을 향하여 비교 단계 (5003) 로부터 시작하는 피드백 루프 (feedback loop) 는, 최대 시뮬레이션된 각 속도 (7031) 가 도달되지 않는 한, 포화는 발생하지 않는다는 것을 나타낸다.

단계 (1001) 는 시계 방향 회전 방향 (S1) 으로, 바람직하게는 동일한 방향으로 분침 (21) 을 전진시키기 위한 용두 (11) 의 작동에 대하여 설명된다. 하지만, 장치는 반대 방향 (S2) 으로 용두 (11) 의 작동이 각각의 샘플링 주기 동안 동일한 방식으로 계산된 다수의 임펄스 (401) 으로 반대 방향의 분침 (21) 및 시침 (22) 을 유사하게 회전시키는 것을 또한 가능하게 하지만, 센서 (4) 에 의하여 결정된 회전 방향에 관한 정보는 제 1 모터 및 제 2 모터 (61, 62) 에 의하여 바늘에 적용된 회전 방향의 선택을 허용한다.

게다가, 기계적 디스플레이 수단에 적용된 운동이 용두의 속도에 의존하는 가속의 결과에 따라 여기서 제안된 해결책은 낮은 방안의 용두에 대하여 아주 확고하다. 게다가, 비록 사용자가 용두를 앞으로 덜컥거리게 할지라도, 동작은 유동적으로 남아있는다. 사용자가 연속적인 덜컥거림에 의하여 용두를 회전시키면, 정정은 덜컥 거림 사이에서 지속된다. 이는, 기계적 디스플레이 수단이 높지 않은 성능일 때 중요한 시간 절약을 제공한다. 따라서, 분침이 각 시간 변화에 대하여 일 회전을 완성하는 전체적으로 기계적 접근에서 시침 (22) 및 분침 (21) 의 동시 조절은, 심지어 비교적 느린 시스템에 대하여 사용자를 위해 수락가능한 속도에서 가능한 만들어진다. 실제로, 사용자에 대하여 상기 아주 직관적인 접근을 유지하기 위하여, 아날로그 디스플레이를 가진 전자 시계에 대하여 몇몇의 시간의 정정은 다수의 모터 스텝을 형성하기 위하여 분침을 필요로 하고, 모터가 아주 높은 성능이 아니라면 사용자가 사용하기에 너무 길게 잡혀질 것이다. 용두 (11) 의 작동 주기 사이에 바늘의 연속적인 운동 때문에 본 발명에 의하여 제공된 상당한 시간 절약은, 상기 조절이 전자 회로 및 모터의 효율과 관계없이, 동시에 실시될 수 있다는 것을 의미한다.

어떠한 용두 (11) 의 회전 방향 (S1 또는 S2) 이라도, 작동 스텝 (1001) 은 동시에 시침 (22) 및 분침 (21) 을 그 결과로서 조절하고, 각 설정이 성능의 원인에 대하여 연속적으로 대체로 조절되는 전자 시계에 대한 특히 이점이 있다.

단계 (1001') 는 단계 (1001) 에 대한 하위 단계이고, 보다 일반적으로 즉시 뒤따라오는 어떠한 작동 단계이다. 이는 용두 (11), 또는 보다 일반적으로 제어 수단 (1) 의 작동이 멈추는 동안의 단계이다. 상기 단계 동안, 본 발명의 모델링은 일단 감지된 임펄스 주파수 (401) 이 0 이면, 어떠한 외부 토크가 더 이상 시스템에 적용되지 않다는 것을 의미하고, 다른 것들 사이에서, 임펄스 주파수 (401) 를 결정하기 위한 카운터 모듈 (44) 에 의하여 여기서 형성된 센서의 전자 인터페이스에서 선택된 샘플링 주기에 의존한다. 값 (401) 이 0 이 되자마자, 각가속도 (703') 는 오직 모델링된 유동 마찰에 의하여, 즉 뉴톤의 방정식 (700) 에 따라 결정된다.

703' = - 703" / 704

감속은 시뮬레이션된 각속도 (703) 에 오직 비례하기 때문에, 뉴톤의 방정식 (700) 에 대한 해결책은 디스플레이 부재, 예컨대 전술된 실시 형태에서 분침 (21) 의 관성의 감속을 결정한다. 상기 관성의 감속 동안, 시스템은 도 3 에 도시된 제 1 감속 단계 (B1) 이다.

하지만, 예컨대 방향 (S1) 으로 회전된 후라면, 용두 (11) 는 추가의 작동 스텝 (1002) 의 반대 방향 (S2) 으로 회전되고, 각가속도 (703') 는 여전히 음수이지만, 가상 토크 (401') 의 신호가 음수이기 때문에, 도 3 에 도시된 감속 (B2) 는 보더 현저하고, 이로써 시스템을 보다 신속하게 감속하도록 각가속도 (703') 을 작동시킨다.

원하는 값이 근접될 때, 반대 방향으로 용두 (11) 의 작동은 추가의 작동 스텝 (1002) 을 사용함으로써 조절을 추가로 정지하는 반면에, 생성된 제 2 감속 단계 (B2) 가 제 1 감속 단계 (B1) 보다 현저하기 때문에, 각속도는 특정 순간에 상대적으로 높고, 연장된 용두 (11) 의 작동동안 오직 발생한다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 기계적 디스플레이 수단 (2) 및 무엇보다도 분침 (21) 의 가속 단계 (A) 는 따라서 항상 제 1 작동 스텝 (1001) 을 뒤따르고, 분침 (21) 에 대한 가속은 가장 현저하다. 모터 제어 회로 (6) 는 최대 주파수가 상기 경우에서 제 1 모터 (61) 의 스텝 주파수 (611') 에 도달되는 것을 감지할 때, 상기 가속 단계 (A) 는 끝이나고, 시뮬레이션된 각속도 (703) 이 최대 각속도 값 (7031) 에 제한되는 동안 상기 경우에서 단계 (C) 가 뒤따른다. 상기 단계 (C) 동안 제 1 모터 (61) 의 최대 스텝 주파수 (611') 에 의하여 제한된 분침 (21) 은 따라서 일정하다. 회전 방향 (S1) 의 동일한 방향으로 용두 (11) 의 어떠한 추가의 작동은 따라서 분침의 실제 각속도 (211) 에 영향이 없다. 하지만, 이러한 작동은 상기 일정한 레벨에서 너무 긴 비작동의 주기 후에 각가속도 값 (703') 이 음이 되는 것을 막는 실제 각속도 (211) 을 유지하고, 설명된 바람직한 실시형태에서 샘플링 주기에 해당하고 초에 대한 예에 눈금을 매길 수 있다. 게다가, 뉴톤의 운동방정식 (700) 의 시스템 적용된 모멘트를 정의하는 비례 계수, 즉 비례 계수 (701) 는 임펄스 주파수 (401) 및 유체 마찰 비례 계수 (702) 에 관한 것이고, 최대 각속도 (21) 가 도달되자마자, 제 2 모터 (61) 의 최대 모터 스텝 값 (611') 과 함께 바람직하게 선택될 수 있고, 그 결과 각가속도 값 (703) 은 일단 적어도 하나의 임펄스 (401) 이 초당 감지되면 항상 양의 값이고, 또는 각각 값은 전술한 시간상의 차이에 대하여 선택될 수 있고, 그 결과 용두 (11) 가 초당 적어도 한번 작동된다면 항상 일정하게 유지한다.

따라서, 전술한 것으로부터, 어느 쪽의 작동 수단이든, 바람직하게는 기계적 수단 (1) 및 기계적 디스플레이 수단 (2) 이 본 발명의 범위 내에 사용되는 것은 명백하고, 조절이 실행되었을 때, 디스플레이된 디스플레이 값과 도달되는 원하는 값사이의 큰 차이가 생기자마자, 디스플레이 수단 (2) 의 운동의 속도가 일정한 동안 단계 (C) 는 대체로 디스플레이 수단 (1) 의 가속 단계 (A) 에 뒤따른다. 제어 수단이 결정된 시간 주기 동안 작동되지 않으면, 디스플레이 수단 (2) 의 제 1 감속 단계 (B1) 는 연장된 비작동 후에 발생하고, 반면에 보다 현저한 제 2 감속 단계 (B2) 는, 초기 작동 스텝 (1001) 에 사용된 방향에 반대 방향으로, 제어 수단의 추가의 작동 스텝 (1002) 에서 작동될 수 있다. 용두 (11) 의 경우에, 용두 (11) 는, S1 이 제 1 회전 방향이라면 회전 방향 (S2) 의 반대이고, S2 가 제 1 회전 방향이라면 회전 방향 (S1) 의 반대이다. 제 2 작동 스텝 (1002) 의 사용은 운동 속도에 관하여 디스플레이 장치의 사용자의 선호에 의존하고 및 그가 아날로그 디스플레이 요소의 미세한 조절을 실시하기를 원하는 시간에 의존한다.

본 발명에 따른 제어 수단 및 기계적 디스플레이 수단 연결의 해결책은 따라서 어떠한 시간에서 기계적 디스플레이 요소의 운동을 가속 및/또는 감속의 가능성으로 조절 작동 동안 증가된 제어를 허용한다. 추가로, 속도의 변화는, 속도가 센서 값으로부터 직접적으로 추론되는 종래의 해결책보다 훨씬 더 서서히 일어난다. 센서의 규모로부터 속도 대신에 가속의 결정은 기계적 디스플레이 요소 유체의 동작을 형성한다. 하지만 설명된 바람직한 해결책이 동일한 명령의 물리량으로 물리량, 즉 각속도를 - 용두 (11) 의 각속도 - 다른 각속도 - 분침 (21) 및 시침 (22) 의 각속도로 변한다. 하지만 관성 효과가 기계적 디스플레이 수단 (2) 의 운동에 대하여 제공된다면, 반복되는 연결 장치 (3) 는 어떠한 작동 수단 (1) 및 기계적 디스플레이 수단 (2) 의 어떠한 다른 형태로 예상하는 것이 또한 가능하다. 시계의 경우에서, 기계적 시계에 대하여 가장 빈번하게 사용된 디스플레이 수단 (2) 의 회전 운동의 종류를 다루는 것은 가능하고, 어느 작동 모드라도 사용된다 (용두의 회전, 푸쉬 버튼에 대한 압력, 촉감형 스크린에 대한 손가락의 이동 등). 하지만, 선형 표시기의 운동은 또한 예상될 수 있고, 상기 경우에서 동작의 기본 방정식은 각가속도와 토크를 관련시키지 않을 것이지만, 선가속도와 힘을 관련시킬 것이다. 유사하게, 관성 동작의 감속은 상기 경우에서 더이상 토크 모델링 유체 마찰력에 의하여 야기되지 않는다.

Claims (14)

1. 디스플레이 기구의 기계적 디스플레이 수단 (2) 과 작동 수단 (1) 사이의 연결 장치 (3) 로서, 상기 작동 수단 (1) 의 작동에 응하여 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 에 가변 동작 속도를 적용하는 연결 장치 (3) 에 있어서,
   상기 연결 장치 (3) 가 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 의 관성 동작을 발생시키는 것을 특징으로 하는 연결 장치 (3).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결 장치 (3) 는, 유체 마찰 모델링으로 뉴톤의 운동방정식 (700) 으로부터 결정된, 기계적 디스플레이 수단 (2) 의 관성 동작을 시뮬레이팅하고 제어하기 위한 전자 회로 (31) 및 상기 작동 수단 (1) 전용의 적어도 하나의 센서 모듈 (4) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 연결장치 (3).
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 연결 장치 (3) 가 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 을 구동하는 적어도 하나의 모터 (61) 를 작동시키고, 상기 모터 (61) 가 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 에 대하여 최대 동작 속도 (611') 를 또한 결정하는 것을 특징으로 하는 연결 장치 (3).
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 연결 장치 (3) 는, 별개의 기계적 디스플레이 수단 (21, 22) 의 각 전용의 다수의 모터 (61, 62) 를 동시에 작동시키는 것을 특징으로 하는 연결장치 (3).
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 기계적 제어 수단 (1) 의 가속 및/또는 감속은 용두 (11) 의 스템 (41) 상에 설치된 센서 (4) 에 의하여 감지된 임펄스 주파수 (401) 에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 연결 장치 (3).
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 작동 수단 (1) 은 용두 (11) 이고, 상기 기계적 디스플레이 수단은 바늘 (21, 22) 이고, 상기 바늘 (21, 22) 의 적어도 하나의 각가속도 (703') 는 상기 바늘 (21) 에 대한 시뮬레이션된 각속도 (703) 에 따라 그리고 상기 임펄스 주파수 (401) 에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 연결 장치 (3).
7. 제 6 항에 있어서,
   일 분 미만의 주기를 갖는 지시에 상응하는 각섹터 (angular sector) 를 통해 각 모터 스텝이 상기 바늘 (21) 을 표시하는 것을 특징으로 하는 연결 장치 (3).
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 작동 수단 (1) 은 용두 (11) 이고, 제 1 회전 방향 (S1) 으로의 상기 용두 (11) 의 작동은 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 의 제 1 가속 단계 (A) 를 야기시키는 반면에, 상기 제 1 회전 방향에 대향하는 제 2 회전 방향 (S2) 으로의 상기 용두 (11) 의 작동은 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 의 제 2 감속 단계 (B2) 를 야기시키는 것을 특징으로 하는 연결 장치 (3).
9. 제 1 항에 있어서,
   연결 장치 (3) 가 적어도 하나의 기계적 제어 부재에 의하여 형성된 상기 작동 수단 (1) 을 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 에 운동학적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 연결 장치 (3).
10. 기계적 디스플레이 수단 (2) 을 사용하여 시각화된 디스플레이 매개 변수를 조절하기 위한 방법으로서, 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 은 작동 수단 (1) 에 의하여 작동될 수 있고, 상기 방법은 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 에 가변 속도의 동작을 적용하도록 상기 작동 수단 (1) 을 작동시키는 단계를 포함하는 방법에 있어서, 상기 작동 단계의 다음에 이하의 연속적인 단계가 이어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 매개 변수를 조절하기 위한 방법.
    - 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 을 가속하는 제 1 단계 (A1);
    - 주어진 시간의 주기 동안 상기 제어 수단 (2) 의 비작동에 후속하는 상기 기계적 디스플레이 수단 (2) 의 제 1 관성 감속 단계 (B1).
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 방법은, 제 1 관성 감속 단계 (B1) 보다 더 현저한 제 2 감속 단계 (B2) 를 야기하도록 상기 기계적 제어 수단 (2) 을 작동하는 추가의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 매개 변수를 조절하기 위한 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단 (2) 의 동작이 뉴톤의 운동방정식 (700) 에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 매개 변수를 조절하기 위한 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 디스플레이 수단 (2) 의 속도를 일정하게 하는 추가의 단계 (C) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 매개 변수를 조절하기 위한 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단 (2) 은, 동시에 조절되는 2 개의 별개의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 매개 변수를 조절하기 위한 방법.

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