Brevet FR2037277A1 — publié le 19701231

i 2037277 La présente invention concerne un circuit de commande destiné à entraîner un élément mobile et plus particulièrement un vibreur mécanique ou un rotor de moteur destiné à être utilisé comme vibreur de référence dans les mouvements d'horlogerie. 5 On connaît différents circuits de commande pour entraîner des vibreurs mécaniques, par exemple des diapasons et des roues de balancier, servant de vibreurs de référence pour des mouvements d'hologerie. Un de ces circuits connus comporte un multi-oscillateur astable, une bobine servant de charge au multi-10 oscillateur astable et servant à la fois à la commande et à l'enregistrement du mouvement, et un vibreur sur lequel est fixé un aimant, ladite bobine coagissant avec ledit aimant pour constituer un transducteur, et le multi-oscillateur astable étant commandé par un signal électrique induit dans la bobine par le mouvement 15 vibratoire dudit vibreur, ce qui permet de commander ledit vibreur. Dans le circuit de commande classique décrit ci-dessus, la largeur de l'impulsion de commande reste constante et le vibreur ne peut pas recevoir une impulsion de largeur suffisante pour démarrer. Par conséquent, le vibreur est incapable de démarrer de lui-même 20 et doit être commandé par une force extérieure. Il en est de même pour un autre type de circuit de commande classique dans lequel on utilise un moteur au lieu d'un vibreur mécanique; dans cette forme de réalisation le moteur ne peut pas non plus démarrer de lui-même. La présente invention élimine les inconvénients précé-25 demment mentionnés pour les circuits de commande existants et fournit un circuit de commande nouveau et perfectionné. Suivant une caractéristique de la présente invention, le circuit de commande d'un élément mobile comporte deux transistors de polarités opposées, le collecteur de l'un des transistors 30 étant branché en série avec la base de l'autre transistor,' une résistance de polarisation branchée entre la base du premier transistor et une source d'énergie, une résistance reliée à l'émetteur du premier transistor, les émetteurs des deux transistors étant reliés par l'intermédiaire d'un condensateur, une bobine 35 qui est couplée électromagnétiquement à l'élément mobile et qui sert à la fois à entraîner ledit élément mobile et à enregistrer le mouvement de cet élément mobile, ladite bobine étant reliée à l'émetteur du second transistor, et une source continue branchée de façon à constituer un circuit série avec lesdites résis-40 tances, le condensateur et la bobine. Ainsi, l'impulsion de 70 10488 2 2037277 courant de commande fournie par la bobine à l'élément mobile possède une longueur suffisante au moment du démarrage pour que cet élément démarre de lui-même. Une fois que l'élément mobile a commencé à se déplacer» la bobine enregistre le mouvement et le 5 signal électrique induit est superposé à la tension base-émetteur pour rendre les transistors conducteurs. Lorsque le mouvement de l'élément mobile atteint un régime permanent le circuit fournit un courant de commande dont la largeur d'impulsions décroît. Il en résulte que la consommation d'énergie est plus faible en régime 10 permanent. On obtient aussi une force d'entraînement synchronisée avec le mouvement de l'élément mobile. La présente invention se propose de fournir un circuit de commande capable de.provoquer le. démarrage autonome de l'élément mobile et de minimiser la consommation d'énergie durant le 15 régime permanent de cet élément mobile. La présente invention se propose aussi de fournir un circuit de commande dont la réalisation est simplifiée, qui est peu coûteux et peut être fabriqué en série; La présente invention sera mieux comprise à l'aide de 20* la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel : La figure 1 est un schéma d'un circuit de commande suivant la présente invention. . 25 La figure 2 est une vue en plan schématique, à une échelle agrandie, du transducteur représenté dans la figure I. La figure.3A représente la forme d'onde de la tension aux bornes du condensateur. La figure 3B représente la forme d'onde de la tension 30 base-émetteur du transistor. . La figure 3C représente la forme d'onde du courant traversant la bobine. La figure 4 représente une autre forme de réalisation d'un circuit de commande suivant la présente invention. 35 La figure 5 représente une autre forme de . réal isation d'un circuit de commande, .suivant la présente invention. La figure 6 représente encore une autre forme de réalisation d'un circuit de corsjr.ande suivant la présente invention. La figure 1 représente un circuit de commande dans 40 lequel l'élément mobile est constitué par une roue de balancier. 70 10488 3 2037.277 Une roue de balancier, désignée dans son enseirble par la référence 1, ainsi qu'une bobine L, couplée électroruignctiquerent avec cette roue de balancier, constituent un transducteur, ladite bobine ayant une fonction de commande et une fonction d'enr-eyistre-5 ment. La roue de balancier 1, mieux représentée dans la figure 2, est constituée par un arbre central 2, un disque 3 pouvant pivoter autour de cet arbre, un aimant permanent 4 fixé sur la surface supérieure du disque 3 et une masse 5 servant de contrepoids. La bobine L de formé annulaire est fixée de façon que, lorsque le 10 disque 3 tourne, l'aimant 4 passe sous ladite bobine. La bobine L convertit un signal électrique qui lui est appliqué en un mouvement mécanique de la roue de balancier 1, et, en même temps, enregistre le mouvement mécanique de la roue de balancier 1 et le convertit en un signal électrique. Autrement dit, elle sert à la 15 fois de bobine de commande et de bobine d'enregistrement. Le collecteur d'un transistor NPN, Tr-^> et la base d'un transistor PNP, T^, sont branchés en-série, - et une1 résistance est branchée entre le transistor Tr^ et la borne positive d'une source d'énergie E pour polariser le transistor Tr^ en direct. Une résis-20 tance est reliée à l'émetteur du transistor Tr^.. Un . condensateur C est branché entre lés émetteurs des transistors :Tr^ et pour coupler ces émetteurs de façon capacitive. La bobine de commande et d'enregistrement L est reliée à l'émetteur du transistor TT2. La borne positive de la source d'énergie E, .La bobine L, le 25 condensateur C, la résistance. R-^, l'interrupteur S et la borne négative de la source d'énergie E sont reliés de façon à constituer un circuit série. Le collecteur du transistor Tr£ est relié à l'interrupteur S. Il en résulte qu'il existe quatre circuits, à savoir : une boucle de charge constituée par la source d'énergie 30 E, la bobine L, le condensateur C, la résistance R^ et l'interrupteur S ; une boucle de décharge constituée par le condensateur C, l'émetteur et la base du transistor et la base et l'émetteur du transistor Tr-^ ; un circuit de décharge dérivé constitué par le condensateur C,l'émetteur et le collecteur du transistor 35 Tr2 et la résistance R-^ ; et un circuit oscillant constitué par la source de puissance E, la bobine L, l'émetteur et le collecteur du transistor et l'interrupteur S. On va maintenant décrire le fonctionnement.de ce circuit de commande en se référant aux formes d'ondes représentées 40 dans les figures 3A - 3C. Tant que la roue de balancier L ne bouge 70 10488 4 2037277 pas l'interrupteur S reste fermé. La base et l'émetteur du transistor Tr-^ sont polarisés en direct mais le transistor Tr^ reste bloqué étant donné que le condensateur C est chargé par l'intermédiaire de la boucle de charge.. 5 Dans la figure 3A le temps t est porté en abcisses et la tension V existant aux bornes du condensateur C est portée en ordonnées. La.tension du condensateur, représentée par la forme d'onde a^, augmente jusqu'à une certaine valeur par l'intermédiaire de la boucle de charge. Dans la figure 3B le temps t est 10 porté en abcisses et la tension base-émetteur V du transistor • .b is Tr^ est portée en ordonnées. Lorsque le condensateur C est chargé la tension représentée par la forme d'onde bQ augmente jusqu'à la valeur Iî^. Le transistor Tr^ devient conducteur lorsque sa tension base-émetteur atteint la valeur B^.Par conséquent la charge 15 accumulée parle condensateur C commence à s'évacuer dans la boucle de décharge, par l'intermédiaire du circuit constitué par l'émetteur et la base du transistor Tr2, le collecteur et l'émetteur du transistor Tr2 et le condensateur C. Au même moment, le transistor Tr^ devient instantanément conducteur et le courant de décharge 20 provenant du condensateur C est aussi dérivé à travers la boucle constituée par l'émetteur et le collecteur du transistor Tr2, la résistance R^ et le condensateur C. Il en résulte que la tension aux bornes du condensateur C diminue comme représenté par la forme d'onde (figure 3A) et que la tension base-émetteur dii transis-25 tor Tr^ est maintenue, grâce à la boucle de décharge déri\rée, à une valeur B^ (figure 3B). La charge accumulée par -le condensateur C est évacuée avec une constante de.temps qui dépend de la valeur de la capacité du condensateur C, de la valeur de la résistance R-^ et de la résistance des transistors Tr-^ et Tr2, Lorsque la tension 30 aux bornes du condensateur C, chute jusqu'à la valeur A^, le transistor Tr-^ est bloqué et le transistor Tr2 est aussi immédiatement bloqué. Tant que le transistor Tr^ est conducteur, un courant important est fourni- par le circuit oscillant, à partir de la source d'énergie E à travers la bobine L et l'émetteur et le col-35 lecteur du transistor Tr2. La figure 3C, dans laquelle le temps Jt est porté en abcisses et le courant 1^ traversant la bobine L est porté en ordonnées, représente" une impulsion de courant de commande e traversant la bobine L. —o Lorsque le transistor Tr2 est. bloqué, le condensateur 40 C se recharge et le cycle de fonctionnement précédemment décrit 70 10488 5 2037277 se répète pour faire apparaître des oscillations astables. La période des oscillations astables est choisie de façon que la fréquence de ces oscillations soit supérieure à la fréquence de l'élément mobile, et la valeur du courant impulsionnel de com-5 mande eQ est choisie de façon à fournir une force suffisante pour faire démarrer l'élément mobile. La roue du balancier 1 démarre sous 1!influence du courant impulsionnel de œmmande représentées dans la figure 3B, est superposée à la tension induite» Lorsque la tension atteint la valeur le transistor Tr^ devient conducteur. A ce mômént le condensateur C se charge suivant la forme d'onde a2, jusqu'à la valeur Ag. Le transistor Tr^ devient 15 conducteur grâce à la tension base-émetteur 3^ tandis que, de la façon précédemment décrite, le transistor est rendu conducteur par le courant de décharge- qui est déterminé par la constante de temps du condensateur C, la tension de décharge du condensateur C étant représentée par la forme d'onde a^ et l'impulsion du courant 20 de commande traversant la bobine L étant représentée par la forme d'onde e^,, ce qui provoque la rotation de la roue de balancier 1. Lorsque les opérations décrites se répètent et que l'amplitude du mouvement de la roue de balancier augmente graduellement, la tension induite augmente aussi et,- étant donné qu'elle est super-25 posée à la tension basé-émetteur du transistor Tr^, cela fait croître la fréquence de commutation de ce transistor. Par conséquent, les intervalles de charge et dé décharge du condensateur G diminuent par paliers .La largeur del'impulsim de courait cfe commande qui traverse la bobine L lorsque le transistor Tr^ est conducteur est 30 réduite régulièrement. Lorsque le mouvement de la roue de balancier a atteint un régime permanent avec une amplitude constante, les impulsions de courant possèdent aussi une certaine largeur stable et permanente e_. Par conséquent, la roue de balancier conserve son mouvement permanent. .. . 35 Etant donné que 1*impulsion, de courant -de commande e^ qui agit sur le vibreur lorsque celui-ci est au repos de la façon précédemment décrite, est plus large que .l' impulsion .de courant de commande £ qui agit lorsque 'le vibreur a-atteint srm régime permanent, ce vibreur peur démarrer de,lui-même sans être souris à 40 une force extérieure. A l'apparition du régime^permanent, le- vi 70 10488 6 2037277 breur est. commandé par une impulsion de courant de commande £ de largeur moindre et, par conséquent, les pertes d'énergie peuvent être réduites jusqu'à une valeur minimale. Une autre caractéristique est que le vibreur est commandé: par des impulsions de cou-5 r.ant dont la fréquence est synchronisée avec la fréquence propre du vibreur. En branchant les transistors de façon différente et en branchant la source avec des polarités inverses, il. est possible d'obtenir une .autre forme de réalisation de la présente invention. 10 Le fonctionnement du circuit de commande résultant est tout à fait identique à celui du circuit représenté dans la figure 1. On va maintenant décrire une autre forme de réalisation de la présente invention. Le circuit de commande représenté dans la figure 4 15 comporte un barreau d'accord 16 au lieu de la roue de balancier 1 utilisée dans la première forme de réalisation. Le barreau d'accord 16 du transducteur est fixé à une extrémité et son autre extrémité est munie d'un barreau magnétique 17 fixé sur un des côtés et d'une masse 18 fixée sur l'autre côté de cette extrémité 20 libre afin de contrebalancer le barreau magnétique. Une bobine annulaire est fixée de façon que le barreau magnétique 17 puisse glisser par rapport à cette bobine. Dans le circuit de commande représenté, une thermistance Rth^^ est branchée entre le collecteur du transistor Tr^i et l'émetteur du transistor Tr-j^. 25 Dans la figure 4 les références E^q, S^q, R-q, C-^q et R^2 désignent des éléments identiques aux éléments correspondants représentés dans la figure 1. En utilisant cette forme de réalisation les caractéristiques thermiques des transistors Tr^ et Tr^2 peuvent être 30 améliorées. La figure 5 représente un circuit de commande comportant un transducteur dans lequel l'élément mobile est constitué par le rotor 29 d'un moteur. Le rotor 29 est constitué par un disque de ferrite monté sur un arbre 30 et comporte deux paires 35 de pôles négatifs S et positifs N. Une hobine annulaire L2Q servant à l'enregistrement et â la commande est fixée au voisinage des pôles du rotor 29. En outre, dans le circuit de commande représenté dans la figure 5, un condensateur C2-^ est branché entre la base et le collecteur du transistor Tr2^. Dans cette figure les 40 références 21, L2Q, E2Q, S2Q, C2Q, Tr22, R21 et R22 désignent des BAD ORIGINAL *». 70 10488 éléments identiques aux éléments correspondants représentés dans la figure 1. Dans cette forme de réalisation il est possible d'éviter l'oscillation du transistor Tr^^. La figure 6 représente un circuit de commande dans lequel un condensateur est branché en parallèle sur une résistance R^2 entre la base d'un transistor Tr^ et la borne positive d'une source d'énergie Dans cette figure les références 31, L30, Sgg, C3Q, Tr32 et' Rgj désignent des éléments identiques aux éléments correspondants représentés dans la figuré 1. Cette forme de réalisation permet de mettre en forme les impulsions de courant de commande si oïl le désire. 7 2037277 70 10438 8 REVENDICATIONS 1. Circuit de commande d'un élément mobile,caractérisé par le fait qu'il comporte deux transistors de polarités opposées, le collecteur de l'un des transistors étant branché en série avec la base de l'autre transistor, une résistance de polarisation branchée entre la base du premier transistor et une source d'énergie, une résistance reliée à l'émetteur du premier transistor, les émetteurs des deux transistors étant reliés par l'intermédiaire d'un condensateur, une bobine qui est couplée électromagné-tiquement à l'élément mobile et qui sert à la fois à entraîner ledit élément mobile et à enregistrer le mouvement de cet élément mobile, ladite bobine étant reliée à l'émetteur du second transistor, et une source continue branchée de façon à constituer un circuit série avec lesdites résistances, le condensateur et la bobine. 2. Circuit de commande suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une thermistance branchée entre le collecteur du premier transistor et l'émetteur du second transistor. 3.'Circuit de commande suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un condensateur branché entre le collecteur et "la base du. premier transistor. 4'. Circuit de commande suivant la revendication 1^ caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un condensateur branché en parallèle sur la résistance de polarisa.tion, entre la base du premier transistor et la source d'énergie'.