Brevet FR2011213A1 — publié le 19700227

i 2011213 La présente invention a pour objet un dispositif d'entretien d'un régulateur oscillant pour pièce d'horlogerie, comprenant un générateur de flux magnétique solidaire du régulateur, et un multi-vibrateur astable englobant deux transistors complémen-5 taires et au moins une bobine motrice-captrice coopérant périodiquement avec le générateur. On connaît déjà un dispositif de ce gence, notamment du brevet suisse 382'664, dont l'expérience a toutefois montré qu'il ne remplissait parfaitement la fonction qui lui revient qu'à con-10 dition de travailler à température sensiblement constante, ce qui n'est en général pas le cas. Certaines pièces d'horlogerie, en particulier des montres-bracelets, sont en effet appelées à devoir fonctionner sous des régimes de température très divers, souvent compris entre -IO°C et + 70°C, notamment lorsqu'elles sont 15 placées dans des vitrines d'exposition ou dans les locaux non climatisés. Les défauts de fonctionnement constatés tiennent principalement à la variation de la tension de seuil en fonction de la température dont sont l'objet les diodes émetteur-base des transit. 20 tors. On sait en effet que, lorsque sa température diminue, un transistor voit sa tension de seuil croître fortement alors qu' elle décroît lorsque la température augmente. Dans le dispositif cité, la durée d'ouverture du transistor, dont dépend le passage du courant dans la bobine, est direc-25 tement fonction delà durée d'application sur sa base d'une tension de commande supérieure à sa tension de seuil. Si donc la température de ce transistor diminue, sa tension de seuil augmentera et en conséquence le temps de conduction du transistor diminuera : il s'ensuit que la durée des impulsions de courant parcourant la 30 bobine deviendra de plus en plus petite au fur et à mesure de l'abaissement de température de sorte que, à un certain moment, l'entretien du mouvement oscillant de l'organe régulateur ne pourra plus être assuré. L'invention se propose d'obvier à cet inconvénient et le 35 dispositif qui en fait l'objet se distingue de celui cité par le fait que le circuit de polarisation de la base de chaque transistor comporte un élément R- C dont au moins le condensateur est disposé en série avec ladite base et avec le collecteur de 1'autre transis, tor, et qui est destiné à permettre, par la charge moyenne du con-40 densateur, l'adaptation automatique du potentiel de polarisation 69 20322 2 2011213 de la base du transistor respectif à la tension de seuil de celui-ci, pour une gamme déterminée de températures de travail du dispositif, de manière que la période propre de répétition du multivibrateur et la durée des impulsions de courant traversant la bobi-5 ne restent sensiblement constantes dans ladite gamme de températures. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple et très schématiquement, une forme d'exécution, de l'objet de la présente invention : 10 la fig. I en montre le circuit électronique; la fig0 2 est un diagramme explicatif du fonctionnement de ce circuit. Le dispositif d'entretien représenté comprend (fig.I) un organe régulateur, en l'espèce un balancier, portant trois ai-Ï5 mants permanents 2, 3 et 4 montés sur une culasse commune 5, en fer doux, etpolarisés suivant un axe perpendiculaire au plan du balancier, de manière que le flux traversant l'aimant central 3 soit de sens contraire au flux traversant les aimants externes 2 et 4. 20 Parallèlement au plan du balancier, est disposée une bo bine dont la position par rapport aux aimants 2 à 4 est celle illustrée en fig. I lorsque le balancier est soit immobile soit dans sa position d'équilibre, c'est-à-dire dans laquelle la tension du spiral auquel il est soumis est nulle. Dans l'exemple d'e-25 xêcution représenté, la bobine RL est au-dessus des aimants mais il est évident qu'ellepourrait tout aussi bien être au-dessous de ceux-ci. Cette bobine est reliée, d'une part, au pôle positif d'une source de tension continue P et, d'autre part, au collecteur 30 d'un transistor ,n-p-n, dont l'émetteur est relié au pôle négatif de cette source au travers d'une résistance Rg. La base du transistor est reliée au collecteur d'un transistor T2, complémentaire du transistor , donc p-n-p, au travers d'un circuit RC comprenant un condensateur Cp et une ré-35 sistance Rp branchée en parallèle. L'émetteur du transistor T2 est relié au pôle positif de la source P ainsi qu'à la bobine R^ alors que sa base est reliée au collecteur du transistor au travers d£un autre circuit R - C, comprenant un condensateur Cs et une résistance Rs branchée en paral-40 lële, et au travers d'un condensateur C. Une résistance R est bran» 69 20322 3 2011213 chée entre le pôle négatif de la source P et un point intermédiaire entre le condensateur C et le circuit RC comprenant le condensateur Cs et la résistance Rs. Pour expliquer le fonctionnement du dispositif décrit et 5 représenté, on suppose que le balancier 1 est à l'arrêt dans la position illustrée en fig. 1, c'est-à-dire dans laquelle les aimants 2, 3, 4 font face à la bobine R^, que les deux transistors sont bloqués et que le condensateur C est déchargé, par exemple parce que la source P a été momentanément exclue du circuit en ou-10 vrant un interrupteur non représenté. Si ce circuit est relié à cette source par fermeture de l'interrupteur, il s'établit un passage de courant au travers de la résistance R, du condensateur C et de la bobine R^ de sorte que ce condensateur se charge. Dès que le potentiel du condensateur C atteint une valeur suffisante, le transistor T2 commence à se débloquer et donne lieu à un courant de base pour le transistor T-^. Par le couplage de réaction, l'amplification devient rapidement suffisamment grande pour que les transistors et basculent dans leur état de conduction de sorte que le courant traverse la 20 résistance Rg, le transistor et la bobine R^. Cette bobine étant traversée par un courant et par un flux magnétique qui lui est perpendiculaire, il en résulte une force électro-magnétique tendant à entraîner le balancier 1 vers la gauche ou vers la droite de la position d'équilibre illustrée 25 au dessin (dans laquelle il n'est pratiquement jamais) selon qu'il se trouvait au repos légèrement à gauche ou à droite de cette position d'équilibre. Le transistor T2 étant ouvert, le condensateur C se décharge au travers de la résistance Rs et de la base de cè transis-30 tor T2 de sorte que le potentiel sur cette base n'est plus suffisant pour assurer le courant de base du transistor nécessaire au maintien de celui-ci dans l'état débloqué. La condition d'amplification de la boucle de réaction nécessaire au maintien de l'état de conduction des deux transistors 35 n'étant plus remplie, ces transistors reprennent leur état bloqué de sorte que le courant qui traversait le transistor et la bobine R^ est coupé, ce qui constitue ainsi une impulsion de courant. Dès ce moment le condensateur C recommence à se charger et le cycle de fonctionnement du dispositif redevient celui qui vient 40 d'être décrit. 69 20322 4 2011213 Le circuit électronique de la fig. 1 est donc un circuit multivibrateur as table. L'organe régulateur 1 est entraîné électromagnétiquement dès le début, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire qu'il atteigne 5 un certain angle d'oscillation pour que le dispositif d'entretien entre en action. Au commencement, l'entraînement électromagnétique se fait à la fréquence de répétition du circuit multivibrateur et non à la fréquence propre du balancier. La synchronisation de ces deux fréquences est obtenue de la manière suivante : 10 Dès les premières oscillations du balancier provoquées par l'entraînement électromagnétique, une tension est induite dans la bobine à chaque demi-oscillâtion du balancier. Cette tension augmentant, le potentiel auquel est soumise la base du transistor T£ contribue à l'augmentation de la différence du potentiel entre 15 cette base et l'émetteur, provoquée déjà par la charge du condensateur C.I1 en résulte donc que cette différence atteindra plus rapidement la valeur pour laquelle un basculement du transistor 1*2 doit se produire, ce qui aura pour conséquence une diminution de la période de répétition du circuit multivibrateur, période dé-20 terminée par les constantes de temps du circuit. Ainsi donc l'augmentation de l'angle d'oscillation du balancier, et par conséquent de la tension induite, aura pour conséquence la synchronisation du circuit oscillant à la fréquence de l'oscillation propre du balancier. Dès ce moment là le balancier sera entretenu électromagnêti-25 quement en recevant une impulsion mécanique à chaque passage dans saposition d'équilibre et cela dans le sens du mouvement. Comme décrit auparavant, toute variation de température d'un transistor se traduit par un changement de la tension de seuil de la diode d'entrée du transistor, cette tension augmentant si la 30 température du transistor diminue et vice-verso. Or de tels changements -de la tension de seuil perturbent grandement le fonctionnement du dispositif d'entretien décrit et influent négativement sur la marche de la pièce d'horlogerie équipée d'un tel dispositif. Pour obvier à cet inconvénient, il est prévu, selon l'inven-35 tion, de procéder à une compensation thermique de chaque transistor Dans le cas du transistor T2, cette compensation est réalisée par l'ensemble condensateur C - résistance R. Si par exemple la température diminue, la tension de seuil du transistor augmente de sorte que le condensateur C devra se charger à une tention 40 plus élevée pour- obtenir le basculement de ce transistor. Dès que 69 20322 5 2011213 20 ce condensateur est rechargé à cette nouvelle valeur de tension, le comportement dans le temps de la section du circuit englobant le condensateur C, la résistance R, le condensateur Cs et la résistance Rs ainsi quela diode d'entrée du transistor T2 s'adapte 5 automatiquement à la nouvelle température de ce transistor. L'unique modification de comportement de cette section de circuit réside dans le fait que l'amplification de courant réalisée par le transistor T2 est également soumise à l'influence de la variation de température, mais cette influence est minime, notam-10 ment parce que, lorsqu'il est conducteur, le transistor T2 travaille dans un domaine de faible amplification (faible tension de collecteur). Si le transistor n'avait pas de compensation, c'est-à-dire si le dispositif illustré était dépourvu du circuit R - C, 15 formé par le condensateur Cp et la résistance Rp, ce transistor T-^ n'adaptera pas son régime à la variation de température dont il pourra être l'objet de sorte que plus la température du transistor devient basse, moins longtemps ce transistor restera conducteur, ce qui se traduit par une diminution constante de la durée des impulsions produites9 durée qui peut devenir insuffisante pour assurer l'entretien du balancier 1. Cet inconvénient est au contraire élimifié grâce à la présence du condensateur Cp et de la résistance Rp, formant un circuit dont la constante de temps est choisie de même ordre de grandeur que celle du circuit comprenant la résistance R et le condensateur C. Le condensateur Cp se charge en effet à une valeur moyenne dépendant du rapport des temps "durée de l'impulsion - temps de blocage". Pendant le temps de blocage, le condensateur Cp se dé-30 charge en partie au travers de la résistance Rp et, pendant la durée de l'impulsion, il se recharge au travers de la diode d'entrée du transistor et au travers du transistor T2 fournissant ainsi le courant de "base nécessaire pour rendre le transistor conducteur. 35 Lorsque la température varie, le condensateur Cp change sa tensian moyenne de façon automatique en s'adaptant à la tension de seuil du transistor correspondant à la nouvelle température . Comme le comportement dans le temps de la section du circuit englobant le condensateur Cp, la résistance Rp et la diode d'en-40 trée du transistor reste pratiquement inchangé, le circuit 25 69 20322 6 2011213 d'entretien décrit peut fonctionner correctement dans une gamme de températures relativement étendue. Pour obtenir un démarrage rapide du balancier et une stabilité d'amplitude efficace, il est avantageux que, dans le régime 5 non synchronisé, la durée des impulsions de courant produites par le multivibrateur astable soit la plus grande possible et que la durée des impulsions en régime synchronisé soit variable, en fonction de l'amplitude des oscillations du balancier. Dans le circuit selon l'invention le processus responsable 10 du comportement ci-dessus est le suivant ; supposons que le circuit se trouve dans le régime non synchronisé, le balancier étant au repos. Lorsque les deux transistors sont conducteurs et que le potentiel V^p aux bornes du condensateur Cp augmente,le potentiel sur le collecteur du transistor T2 diminue jusqu'au moment ou le 15 courant de collecteur ICT2 ^evi-ent proportionnel à la tension vCT2 de ce collecteur (voir fig. 2 - zone S). La durée de l'impulsion est limitée simplement par la condition de l'amplification de la boucle de réaction citée auparavant: le condensateur Cp peut donc se charger pendant un temps relative-20 ment long avant que le courant de base du transistor responsable du maintien de l'état d'équilibre de conduction n'atteigne une valeur trop réduite. Le potentiel V^p aux bornes du condensateur Cp, potentiel qui est en première approximation proportionnel au temps de char-25 ge de ce condensateur, est ainsi plutôt grand et par conséquent le courant courant moyen dans la base du transistor dans l'état conducteur (représenté par 1'intersection de la caractéristique tension collecteur-courant collecteur du transistor T2,courbe I en fig.2,avec la courbe III représentant sa charge,c'est-à-dire la 30 caractéristique d'entrée du transistor décalée de la valeur de vcp), devient petit, parce que plus le potentiel VCP est grand et plus la courbe ÏII est déplacée vers la gauche, au dessin. Dès que le balancier est lancé, la tension induite dans la bobine se superpose au potentiel auquel est soumise la base 35 du transistor de sorte que ce transistor bascule plus 'tôt (la condition debasculement étant plus rapidement remplie) que sous la seule action du potentiel dû à la charge du condensateur C. Le rebasculement du circuit est aussi pilote par la tension induite ce qui provoque un raccourcissement de la durée de ls impulsion 40 et cela en fonction de l'amplitude de l'oscillation du balancier. 69 20322 2011213 Il s'ensuit que le condensateur Cp disposera de moins de temps pour se charger et qu'il se déchargera moins de sorte que la tension moyenne à ses bornes, Vcp, diminuera ce qui se traduit par une augmentation delà tension du collecteur du transistor T2. Sur 5 le diagramme de la fig. 2, cela se traduit par un déplacement de la caractéristique III vers la droite de la charge, de sorte que le point d'intersection I^ de cette caractéristique II avec la caractéristique I tension collecteur - courant collecteur du transistor T2 se trouvera au-dessus du point 1^ ce qui signifie 10 que le courant de base du transistor est supérieur. Etant donné que le temps de charge du condensateur Cp est inversement proportionnel au courant, l'augmentation du courant 1^ ainsi obtenue provoquera une recharge plus rapide de ce condensateur. 15 II s'ensuit que, dans le régime synchronisé, les deux du rées de temps caractéristiques de l'oscillation, à savoir la durée de l'impulsion et ]e temps de répétition, seront plus courtes qu'en régime non synchronisé. De cette façon, la partie du circuit formé par le condensateur Cp en parallèle avec la résistan-20 ce Rp s'adapte aux régimes demandés comme le fait la partie du circuit d'entrée du transistor T2 comprenant les condensateurs C et Cs etles résistances R et Rs. Si on ajoute la résistance Rg au circuit, comme représenté, l'effet de ce changement de régime s'accentue. Pendant la période de conduction des transistors et et dans le- ^4gime--RGn— synchronisé, le courant d'émetteur du transistor fait apparaître sur la résistance Rg une chute de tension qui, par effet classique de contre-réaction, vient se superposer à la tension d'entrée de ce transistor de sorte que la courbe III de la charge du transistor T2 est déplacée plus vers la gauche que dans le cas précédent, sur le diagramme de la fig. 2, dans la zone des tensions Yqj plus faibles. Une fois que le circuit est synchronisé, comme la tension induite dans la bobine R^ vient en diminution de la tension de 35 la ource P, la chute de tension moyenne due à la résistance Rg diminue aussi et la tension d'entrée du transistor , Vg-j- , diminue. Ce processus a pour effet un décalage plus "prononcé vers la droite, de la courbe III en fig. 2 représentant la charge du transistor T2 que sans contre-réaction : il s'ensuit que, grâce 4° à l'adoption delà résistance RE, la différence entre la durée des 25 30 69 20322 8 2011213 implusions de courant traversant la bobine RL en régime non synchronisé et la durée de ces mêmes impulsions produites en régime synchronisé est sensiblement supérieure à la différence susceptible d'être obtenue avec un même circuit dépourvu de la 5 résistance Rg. A titre d'exemple, le rapport entre la durée de l'impulsion en régime non synchronisé et la durée de l'impulsion en régime synchronisé est de deux à trois dans un circuit ne comprenant pas la résistance Rg et de six à sept lorsque cette résistance 10 est présente. Il découle de ce qui précède que la mise en oscillation du balancier 1 jusqu'à sa fréquence de régime est bien plus rapide avec la résistance Rg que sans cette résistance, et que, grâce à l'influence accentuée de la tension induite, c'est-à-dire de 15 l'amplitude d'oscillation sur le courant de base du transistor et ainsi de la durée de l'impulsion, la stabilisation d'amplitude du balancier sera beaucoup plus efficace dans le premier cas que dans le second. 69 20322 9 2011213 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entretien d'un régulateur oscillant pour pièce d'horlogerie, comprenant un générateur de flux magnétique solidaire du régulateur et un multivibrateur astable englobant deux 5 transistors complémentaires et au moins une bobine motrice-cap-trice coopérant périodiquement avec le générateur, caractérisé par le fait que le circuit de polarisation de la base de chaque transistor comporte un élément R - C dont au moins le condensateur est disposé en série avec ladite base et avec le collecteur 10 de l'autre transistor et qui est destiné à permettre, par la charge moyenne du condensateur, l'adaptation automatique du potentiel de polarisation de la base du transistor respectif à la tension de seuil de celui-ci, pour une gamme déterminée de températures de travail du dispositif, de manière que la période pro-15 pre de répétition du multivibrateur et la durée des impulsions de courant traversant la bobine restent sensiblement constantes dans ladite gamme de températures. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le basculement des transistors de l'état bloqué dans l'état conducteur et 20 vice-versa est commandé par au moins un élément R - C, caractérisé par le fait que cet élément R - C constitue également l'élément R - C destiné à l'adaptation du potentiel de polarisation de la base del'un des transistors à la tension de seuil de celui-ci. 25 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'un des transistors du multivibrateur constitue l'organe de liaison périodique de la. bobine à une source de tension continue en vue de la formation des impulsions motrices nécessaires à l'entraînement du régulateur, caractérisé par une résistance (Rg) bran-30 chée entre la source et l'émetteur de ce transistor et destinée à augmenter le courant de base de ce transistor en régime synchronisé du multivibrateur à la fréquence propre du régulateur par rapport à ce courant en régime non synchronisé, de manière à augmenter la durée des impulsions motrices en régime non syn-35 chronisé.