Brevet FR2099714A1 — publié le 19720317

La présente invention est relative à un circuit électrique de commande d'une montre électrique à balancier circulaire .s dans laquelle une impulsion motrice est périodiquement imprimée au balancier. 5 L'invention a pour objet de réaliser un circuit de commande permettant de commander d'une façon plus efficace le balancier au moyen d'une bobine unique servant à la fois de bobine captrice et de bobine motrice. De plus le circuit de commande suivant l'invention est très avantageux non seulement dans le cas 10 d'un balancier circulaire mais également dans le cas d'un oscillateur dans lequel les oscillations sont entretenues par association d'une bobine et d'un aimant permanent. Actuellement la plupart des montres électriques transistorisées comportent un balancier circulaire muni d'une bobine cap-J-5 trice et d'une bobine motrice. Dans ce cas la bobine détectrice est reliée à l'entrée du transistor, c'est-à-dire à sa base, et la bobine motrice est reliée à la sortie du transistor c'est-à-dire à son collecteur ou à son émetteur « Une ou deux paires d'aimants permanents sont fixées sur le balancier de façon à fermer un 20 circuit magnétique dans lequel les bobines captrice et détectrice sont insérées . L'aimant permanent se déplace lors des oscillations du balancier et son champ magnétique balaye les deux bobines fixées sur une platine, une tension étant induite à ce moment du fait de la variation du flux magnétique se produisant à travers les deux 25 bobines. Si le transistor est commuté par la tension induite dans la bobine captrice et si le courant électrique passe par intermittence dans la bobine motrice, les oscillations du balancier sont entretenues par la coopération de la bobine et de l'aimant. L'énergie fournie au balancier est le produit de la 30 tension induite v dans la bobine motrice et du courant électrique i passant dans cette bobine, et si la résistance en courant continu de la bobine motrice est R, le passage du courant provoque des pertes par effet joule Ri^ . Comme ces pertes ne contribuent pas à produire les oscillations du balancier , il est souhaitable de les réduire le plus possible de sorte que le courant i doit être faible. Cependant si i est faible, l'énergie vi fournie au balancier devient également faible de sorte que la tension v induite dans la bobine motrice devrait être augmentée. Il est donc 40 très souhaitable que v soit grand et que i et R soient faibles. 2 7127932 2099714 Dans le cas d'une bobine qui doit être logée dans un espace limité on augmente la tension induite v en utilisant une bobine en fil fin à grand nombre de spires, mais il est plus avantageux d'utiliser une bobine servant à la fois de bobine détectrice et de bobine 5 motrice car dans ce cas on peut pratiquement obtenir le même effet que celui dû à l'accroissement du nombre de spires de la bobine motrice. Cette disposition est déjà connue et on a proposé des circuits de commande correspondants. La présente invention est relative à un perfectionne-10 ment des circuits de ce genre et elle est caractérisée par le fait que le circuit électrique comprend un transistor pnp et un transistor npn, une bobine unique montée entre les collecteurs de ces deux transistors, un condensateur monté entre le collecteur de l'un des transistors et la base de l'autre , ainsi qu'un circuit de polari-15 sation pour les bases des deux transistors et une source de courant continu . A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé plusieurs formes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une montre 20 électrique à balancier circulaire du type classique dans laquelle les aimants sont fixés au balancier . La figure 2 est une vue en plan du dispositif de la figure 2 . La figure 3 est un schéma d'un circuit de commande 25 connu dans lequel la même bobine sert de bobine captrice et de bobine motrice. La figure 4 est un schéma du circuit de commande conforme à l'invention, les figures 4a, 4b et 4c correspondant à des variantes de ce circuit. 30 La fi gure 5 représente les formes d'ondes fournies par le circuit conforme à l'invention comparativement aux formes d'ondes d'un circuit classique. les figures 6 à 11 sont relatives à une forme de réalisation de l'invention dans laquelle la montre électriaue est du 35 type à diapason entretenu électriquement. La montre représentée schématiquement en figure 1 comporte un balancier circulaire 1 monté sur un axe 2, des aimants permanents 3 et 4, une bobine unique 5 montée sur un support 6 et des contre poids d'équilibrage 7 . Quatre aimants permanents sont fixés 40 sur le balancier dont deux sur le disque supérieur de celui-ci et 7127922 ' 7099714 deux sur le disque inférieur. Les deux disques formant le balancier étant réalisés en matériau magnétique , le champ magnétique de chaque aimant se ferme de fagon à former deux champs magnétiques de sens opposé dans l'entrefer compris entre les deux disques du 5 balancier. La bobine 5 est disposée de façon à être couplée avec les deux champs magnétiques comme représenté en figure 2 . La figure 3 est un schéma d'un oscillateur de type connu à blocage formant le circuit de commande du balancier : il comprend une pile 8, une bobine 9,un transistor 1C du type pnp , un 10 transistor 11 du type npn, une résistance de base 12, une résistance 13 de polarisation de base du transistor 10, un condensateur de couplage 14 et une résistance variable 15 commandant la largeur des impulsions. Ce circuit est un circuit du type à blocage et à amorçage automatique, la période d'amorçage étant déterminée par 15 la constante de temps du circuit formé par la résistance 13 et le condensateur 14. La largeur de l'impulsion est déterminée par la constante de temps qui est fonction du condensateur 14, de la résistance 13 et de la résistance intérieure de la bobine 9'.De ce fait si le balancier est commandé par un tel circuit, la période 20 d'amorçage de ce dernier doit être quelque peu plus grande que la période d'oscillations propre du oalancier; de plus pour améliorer l'auto-démarrage du balancier, la période de fonctionnement du cir cuit doit être insensible aux influences extérieures. La largeur des impulsions motrices est déterminée par la constante de temps 25 du circuit indépendamment de l'augmentation ou de la diminution de l'amplitude du balancier de sorte que pour obtenir l'amplitude désirée, la valeur de la constante de temps du circuit doit être choisie d'une façon précise. La figure 5a représente la forme d'onde de l'impulsion 30 motrice , c'est-à-dire la forme d'onde fournie par le collecteur du transistor 11 dans le cas ou un balancier conforme à la figure 1 est commandé par le circuit de la figure 3 . Ainsi qu'on le voit d'après la figure 5a, la largeur d'une impulsion 23 est tourjours constante malgré la tension induite dans la bobine, et immédiate-35 ment après la production d'une impulsion pendant le fonctionnement de l'oscillateur de blocage, la base du transistor 10 du type pnp est suffisamment polarisée dans le sens direct de sorte qu'une impulsion motrice double ne peutypas être produite. Par conséquent lorsque le balancier est commandé dans les deux sens pendant son 40 oscillation, une impulsion indésirable est produit comme le montre 7127982 2099714 la figure 5a de sorte que 1'isochronisme du balancier est perturbé. Comme indiqué ci-dessus les valeurs des composants du circuit doivent être choisies d'une façon précise, mais la valeur du condensateur 14 généralement nécessaire est supérieure à plusieurs milliers 5 de picofarads et il est intéressant du point de vue économique que les tolérances soient limitées à un intervalle restreint. La présente invention permet d'obtenir un circuit de commande stabilisé dans lequel les défauts des circuits classiques sont éliminés et qui permet d'utiliser des composants avec de larges tolérances 10 pour leurs valeurs, le mode de commande permettant en outre au balancier de démarrer automatiquement dans les deux sens et d'être commandé automatiquement. La figure 4 représente plusieurs variantes d'un circuit suivant l'invention comprenant une source d'énergie 16 à courant 15 continu, un transistor 17 du type pnp, un transistor 18 du type npn , une bobine 19 , une résistance 20 du circuit de base du transistor 17, un condensateur 21 et une résistance 22 du circuit de base du transistor 18 . Ce circuit est caractérisé par le fait que le transistor 17 du type pnp et le transistor 18 du type npn fonc-20 tionnent généralement dans la zone linéaire de leurs caractéristiques et que même une faible tension de détection induite dans la bobine peut être directement amplifiée. En particulier 1'auto-démarrage du balancier est meilleur et plus stable dans les variantes a et b cjue dans la variante c. Du point de vue de la théorie 25du circuit, les deux transistors de commande comprennent des moyens d'auto-polarisation lorsque la base et le collecteur des transistors sont couplés par une résistance . Par conséquent ce circuit de commande présente des caractéristiques d'auto-démarrage de haute fiabilité et comme la base du transistor n'est pas complètement 30 polarisée par une faible charge du condensateur, des impulsions double? sont, produites symétriquement de sorte que le balancier, peut recevoir des impulsions motrices alternées comme représenté en figure 5b sans que 1'isochronisme soit perturbé . Les figures 5b et 5c représentent les formes d'ondes 35 des impulsions fournies par le circuit suivant l'invention représenté en figure 4 . La figure 5b représente la forme d'onde sur le collecteur du transistor 18 et la figure 5c représente la forme d'onde de la tension du collecteur du transistor 17. Comme visible d'après la figure 5b , lorsque la tension induite dans la bobine 40 est grande, on obtient une large impulsion 24, et lorsque la tension 7127982 2099714 induite est faible on obtient une impulsion étroite 25 . Par conséquent la largeur d'impulsion n'est pas déterminée uniquement par les paramètres du circuit de sorte que des tolérances sur les valeurs des composants peuvent être grandes. 5 Comme indiqué ci-dessus le circuit de commande suivant l'invention peut être avantageusement utilisé dans les montres électriques à balancier circulaire car le balancier peut démarrer automatiquement et être commandé alternativement par le circuit de commande stabilisé, le rendement étant augmenté lorsque La 10 bobine sert à la fois de bobine captrice et de bobine détectrice. Cependant le circuit suivant l'invention peut être utilisé non seulement pour la commande d'un balancier circulaire mais également pour la commande de tout oscillateur électro-mécanique et plus particulièrement dans le cas d'une montre bracelet 15 du type à diapason telle que représentée en figure 6 . La montre représentée dans cette figure comporte une pile 1, un diapason 2, une bobine 3, une plaquette magnétique 4 , un support de bobine 5, une roue à rochet 6 et un bloc 7 contenant le circuit de commande. La borne 8 sert à relier le pôle négatif de la pile 1 au circuit 20 de commande tandis que la borne 9 sert à relier ce circuit à la bobine 3 . Le diamètre de la pile 1 est généralement inférieur au rayon du mécanisme de la montre bracelet et le diapason 2 comporte des branches incurvées permettant de loger la pile 1 . Les extrémités des branches du diapason 2 sont reliées aux plaquettes 25 4 en matériau magnétique .ar des goupilles 10 comme représenté en figure 7. Les plaquettes 4 portant les aimants sont constituées par deux plaquettes supérieures 4a et deux plaquettes inférieures 4b (figure 8) . Des aimants permanents lia et 11b sont disposés de façon à réaliser un circuit magnétique fermé. Le flux magné-30 tiaue traverse l'entrefer séparant les deux aimants et se ferme par les deux plaquettes support 4a et 4b et par la branche 2 du diapason. Cependant un seul aiarnant peut être monté su." la plaquette supérieure et sur la plaquette inférieure» La bobine 3 est montée dans l'entrefer séparant les aimants lia et 11b. Les 35 extrémités des deux brancnes du diapason 2 ont des formes symétriques . La bobine 3 est fixée sur son support 5 disposé entre les extrémités du diapason délimitant un espace suffisant pour que les extrémités du diapason ne puissent pas venir toucher la bobi-40 . ■ 7127982 2099714 ne, le support 5 de la bobine étant fixé sur une platine de la montre . Le support 5 de la bobine comporte des pe rties conductrices 12 et 13 auxquelles est connecté le fil de la bobine 3. Le support 5 est constitué par une plaquette imprimée constituée par 5 une plaque de cuivre sur laquelle le circuit imprimé est formé par la technique de corrosion connue. Dans le dispositif représenté en figure 9, la partie conductrice 12 du support 5 de la bobine sert à la fixation d'une extrémité du fil de l'enroulement de la bobine 3 et à relier le bloc 10 du circuit de commande avec le pôle négatif de la pile. La partie conductrice 13 sert à fixer l'autre extrémité du fil de l'enroulement de la bobine. Le diapason du dispositif suivant l'invention est excité par la bobine 3 dont les deux bornes sont reliées au circuit de 15 commande comme représenté en figure 10 . Dans cette figure la bobine est désignée par 15 et le circuit comprend un transistor 16 du type npn , un transistor 17 du type pnp , une résistance 18 du circuit de base du transistor 16, un condensateur de déclenchement 19, une résistance variable 20 commandant l'amplitude du diapason 20 et une résistance 21 du circuit de base du transistor 17. Ce circuit est un oscillateur astable du type à blocage. On connait de nombreux circuits de ce genre utilisés pour commander une bobine unique et la montre à diapason suivant l'invention peut être munie d'un circuit de ce type , notamment de l'un de ceux représen-25 tés en figure 4 . La figure 11 représente une forme de réalisation d'un tel circuit qui convient particulièrement pour la commande d'un diapason suivant l'invéntion. Ce circuit comprend une pile 22, un transistor 23 du type pnp, un transistor 24 du type npn , une bobine 30 25, un condensateur de déclenchement 26, une résistance de base 27 du transistor 24, une résistance de base 28 du transistor 23, un condensateur 29 de découplage empêchant les oscillations sur une fréquence harmonique et une résistance variable 30 réglant l'amplitude. A l'aide d'un cirduit de ce genre le diapason peut 35 être commandé d'une manière sûre au moyen d'une seule bobine,ce qui permet un mode de construction très avantageux. La résistance variable pour le réglage de l'amplitude peut être supprimée dans certain» cas. La montre bracelet à diapason conforme à l'invention por-40 met d'obtenir les avantages suivants par rapport aux montres connues 7127982 7 2099714 de ce type. Tout d'abord, comme la bobine est insérée avec son support dans l'espace délimité par les extrémités des branches du diapason, cette bobine peut être montée ou démontée sans enlever le diapason ce qui permet un assemblage rapide et permet d'adapter 5 le dispositif à un mode d'assemblage automatique . En deuxième lieu, le champ magnétique recouvre presque entièrement la totalité de la bobine, l'intensité du champ magnétique est presque uniforme à la surface de la bobine et son intensité peut être augmentée de sorte que l'on peut obtenir une densité de 10 flux suffisante avec un aimant relativement mince, et le nombre de spires de la bobine peut être réduit à environ un tiers de celui des bobines utilisées dans les montres connues, la réduction dû nombre de spires de la bobine permettant de réaliser une montre bracelet de faible épaisseur. 15 En troisième lieu, la bobine associée à deux bornes étant utilisée à la fois comme bobine captrice et comme bobine motrice, son enroulement peut être exécuté rapidement et se prête avantageusement à une production en série. De plus dans les montres con-. nues les bobines étaient disposées à droite et à gauche du diapa-20 son alors que suivant l'invention une seule bobine est disposée en position centrale. Enfin, une partie du diapason est utilisée pour former une partie du circuit magnétique de sorte qu'il n'est pas nécessaire de souder le diapason aux pièces magnétiques terminales par une 25 soudure à l'argent, ces pièces terminales pouvant être aisément, fixées au moyen de goupilles ou de vis. Le diapason est réalisé en un matériau dont l'élasticité reste constante malgré les variations de la température afin de maintenir constante la fréquence de ce diapason. Le traitement à chaud d'un matériau à élasticité cons-30 tante malgré les variations de température, notamment pour la soudure à l'argent à haute température, n'est pas favorable ie sorte que le mode de construction indiqué ci-dessus est avantageux du point de vue des caracteristiaues du diapason. Comme indiqué ci-dessus la montre bracelet à diapason 35 suivant l'invention se prête particulièrement à une faurication en grande série ce qui permet de réaliser des montres bracelets de faible épaisseur à un prix peu élevé. 7127982 2099714 REVENDICATIONS 1 - Montre électrique comportant un oscillateur formant base de temps et un circuit électrique pour entretenir les oscillations de cet oscillateur caractérisée par le fait que ce circuit comprend un transistor pnp et un transistor npn, une bobine unique montée entre les collecteurs de ces deux transistors, un condensateur monté entre le collecteur de l'un des transistors et la base de l'autre transistor , un circuit assurant automatiquement la polarisation des bases des deux transistors et une source d'alimentation en courant continu. 2 - Montre électrique du type à diapason suivant la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle comporte un oscillateur à diapason sensiblement en forme de U, un circuit magnétique en forme de U fixé sur chaque branche du diapason et une bobine unique soumise au flux magnétique dudit circuit magnétique et comportant deux bornes respectivement reliées aux collecteurs des deux transistors. 3 - Montre électrique sgivant la revendication 2, caractérisée par le fait que deux plaquettes support pour les aimants sont respectivement fixées aux extrémités des branches du diapason, ces extrémités ayant une forme incurvée pour permettre de loger la pile, tandis que des aimants permanents sensiblement se-mi circulaires sont respectivement fixés auxdites plaquettes support, le flux magnétique de ces aimants permanents se fermant par les plaquettes support et par les branches du diapason et une bobine unique sensiblement circulaire étant disposée dans ce circuit magnétique.