Brevet FR2098192A1 — publié le 19720310

i 2098192 La présente invention concerne l'horlogerie, et plus particulièrement un instrument d'horlogerie comportant «i circuit, électronique. Le perfectionnement de la construction des piles et l'augmentation de leur capacité, ces dernières années, cot conduit à un intérêt renouvelé 5 pour les instruments d!hcrlogerie ayant des sources de courant électrique contenues dans l'instrument. Une pendule peut actuellement être construite avec une pile dans sa boîte ce qui évite la nécessité de connecter la pendule à une source extérieure de courant électrique. De même, une montre peut actuellement être construite avec une petite pile électrique du type bouton 10 contenae dans le boîtier de la montre pour fournir le courant faisant fonctionner le mouvement de la montre. Différentes solution ont été adoptées par les fabricants de mouvements d'horlogerie en utilisant l'aptitade à !a mesuré- du temps d'an oscillateur dans un instrument d'horlogerie électronique, far exevnpie, des montres 15 ont été fabriquées avec un ou plusieurs aimants montés sur un balancier circulaire entraînant les aimants à travers le champs d:oae ~-u plusieurs bobines. Ces mouvements comportent soit un contact à fermeture et coupure porté par le balancier circulaire, soit une bobine de détection, séparée pour déclencher un circuit électronique. Dans un autre type de mouvement de montre, le balancier 20 circulaire porte une bobine mobile dans le champ d'un certain nombre d'aimants permanents fixés sur la platine du mouvement, La bobine reçoit du courant soit à travers un contact à fermeture et coupure, soit à travers deux spiraux. Différents autres systèmes ont été proposés. Cependant^ ils nécessitent en général que l'oscillateur, par exemple le balancier circulaire ou un diapason, 25 porte soit une bobina soit un aimant. Quand l'oscillateur porte un aimant^ il existe des problèmes en ce qui concerne les champs magnétiques établis temporairement par l'aimant mobile sur le trajet de l'oscillation. Un instrument d'horlogerie du type à aimant mobile peut être sensible à des influences magnétiques extérieures ou à des 30 champs démagnétisants extérieurs. Dans les instruments d'horlogerie dans lesquels 1'csci1lateur porte la bobine électrique, il est nécessaire que le courant atteigne la bcbine. Le dispositif par lequel le courant est transmis à la bobine mobile, par exemple deux çiraux ou un contact à fermeture et coupure, peut présenter des difficultés en ce qui concerne l'importance du 35 mouvement. Il est nécessaire d'isoler électriquement la bebines les spiraux et les contacts des autres parties d>_ balancier circulaire, et cet isolement électrique peut être obtenu en utilisant des matières plastiques. Cependant, ces matières plastiques peuvent être sensibles à l'humidité, ce qui entraîne 71 24698 2 2098192 une augmentation de leurs poids dans une atmosphère humide, et par suite, un équilibrage moins parfait du balancier circulaire. La présente invention a pour objet un instrument d'horlogerie comportant un oscillateur comme base de temps., cet oscillateur n'étant pas 5 sensible aux variations de l'humidité, l'ensemble oscillateur étant relativement simple et peu coûteux et 1 Oscillateur ne posant pas de difficultés pour le blindage magnétique. Conformément à l'invention, un instrument d'horlogerie comporte un oscillateur portant un enroulement. L'enroulement peut être formé par une 10 spire unique découpée, en cuivre ou en une autre matière conductrice non magnétique. Un courant électrique est induit dans l'enroulement porté par l'oscillateur du fait d'un enroulement fixé sur le mouvement. Le courant induit dans l'enroulement mobile réagit avec un aimant permanent ou avec le champ magnétique d'un second enroulement, l'aimant permanent ou le second 15 enroulement étant fixé au mouvement. Il suffit que l'oscillateur, qui peut être un balancier circulaire, soit connecté à la platine et au pont du mouvement par les dispositifs de pivotement et le ressort, par exemple dans le cas d'un balancier circulaire l'axe du balancier circulaire et le spiral classique. L'enroulement 20 porté par l'oscillateur ne produit aucun champ magnétique au-delà de sa position de travail. En consêquence3 l'enroulement porté par l'oscillateur n'a aucun effet magnétique nuisible sur le mouvement, et il ne peut pas être démagnétisé par un champ magnétique extérieur. Le mouvement comporte un circuit qui permet 1'autodémarrage. Ce 25 circuit est un circuit auto-oscillant dont la fréquence est déterminée par le mouvement de l'oscillateur mécanique, mais qui de plus a une fréquence d'auto-oscillation qui d'elle-même démarre le mouvement de 1'socillateur mécanique. Le circuit est déclenché ou synchronisé par les mouvements de l'oscillateur mécanique. En raison de la disposition des enroulements, il 30 est possible d'obtenir que l'échappement de la roue d'échappement du mouvement soit provoqué par l'un des enroulement fixés à la platine au lieu qu'il soit provoqué par l'oscillateur mobile, comme c'est le cas dans d'autres montres. Cela permet à l'oscillateur mécanique d'avoir un mouvement relativement libre et non amorti, 35 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particuliè rement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé3 sur lequel ; 71 24698 3 2098192 - la figure 1 est une vue en perspective d'un oscillateur à balancier circulaire et du mécanisme d'entraînement associé, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation latérale suivant la 5 ligne A-A de la figure 1, - la figure 3 est le schéma du circuit électronique utilisé selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 4 représente graphiquement les formes d'ondes apparaissant dans le circuit de la figure 3; et 10 - la figure 5 estirievueenperspective de l'aimant permanent et du shunt inférieur de l'oscillateur de la figure 1. L'invention est décrite ci-après dans le cas d'un mouvement de montre. Cependant, elle peut être utilisée pour d'autres instruments d'horlogerie tels que des pendulettes à balancier circulaire, des montres à 15 balancier circulaire pour automobiles, des pendules murales à balancier, etc. La figure 1 représente un mécanisme de montre selon l'invention. Ce mécanisme comporte un balancier circulaire 10 monté sur un axe de balancier 11. L'axe du balancier circulaire est connecté par un plateau à l'extrémité intérieure d'un spiral 12 d'un type classique. L'extrémité extérieure du 20 spiral 12 est connalée à la platine ou au pont du mouvement (non représenté). Le balancier circulaire comporte un élément 13 en forme de bras traversé par l'axecb balancier, une partie d'équilibrage 14 en forme d'arc et un enroulement 15 porté par le bras de balancier 13. L'enroulement 15 peut être formé d'un grand nombre de spires de fil fin assemblées par un adhésif, l'enroulement étant 25 aussi fixé sur le bras 13 par un adhésif. Cependant, suivant un mode de réalisation préféré , ainsi que le montre la figure 1, l'enroulement 15 est constitué par une spire unique. L'ensemble du balancier circulaire, y compris la spire unique 15, peut, être formé par découpage d'une matière conductrice non magnétique, par exemple du cuivre ou du bronze phosphoreux. 30 Un enroulement d'induction 16 est fixé sur la platine du mouvement de la montre. L'enroulement d'induction 16 comporte un trou central traversé par un shunt d'induction en U 17. Le shunt d'induction 17 est en matière perméable mégnatique telle que du fer doux. Les branches du shunt d'induction sont formées pour établir un entrefer 18 à travers lequel circule l'enroule-35 ment 15. Un enroulement d'impulsion 19 est aussi tixé % la platine du mouvement. L'enroulement d'impulsion 19 comporte un trou central dans lequel est monté un aimant permanent faible 20. L'aimant permanent 20 est connecté physiquement 71 24698 4 2098192 à un shunt Inférieur 22 de l'enroulement d'Impulsion 19. La forme du shunt inférieur est de préférence telle qu'une induction magnétique maximale ait lieu dans des parties radiales de l'enroulement 15. A titre d'exemple, le shunt inférieur est représenté su;r les figures 1 et 5 avec une forme en U. Le 5 shunt inférieur 22 est positionné en dessous du trajet de l'enroulement mobile 15. Le shunt supérieur 21 de l'enroulement d'impulsion est fixé, par exemple par un adhésif à un pont du mouvement de la montre, au-dessus du trajet de l'enroulement 15. Le shunt supérieur 21 ainsi que le shunt inférieur 22 ont de préférence une forme telle que l'induction magnétique maxi-10 maie ait lieu dans les parties radiales de l'enroulement 15. A titre d'exemple, le shunt supérieur est représenté sur la figure 1 avec une forme en demi-cercle. Comme dans le cas du shunt inférieur représenté sur la figure 1, le shunt supérieur est représenté seulement à titre d'exemple avec une forme en demi-cercle. 15 Le circuit électronique est représenté sur la figure 3. Ce cir cuit comporte une pile 30 ou une autre source de courant continu. La pile 30 est de préférence logée dans le boîtier du mouvement. La borne positive de la pile 30 est connectée à une extrémité de l'enroulement 16. La borne positive de la pile 30 est aussi connectée à la cathode d'une diode 31 et à l'émetteur 20 32 d'un transistor 33. Le collecteur 34 du transistor 33 est connecté à la base 35 d'un transistor 36. L'émetteur 37 du transistor est connecté à l'anode de la diode 31 et à l'anode d'une diode 38. La cathode de la diode 38 est connectée à la borne négative de la pile 30. Une résistance 39 est connectée entre la base du transistor 33 et la borne négative de la pile 25 qui peut être à la masse. Un condensateur 40 est connecté entre la base du transistor 33 et la base 41 d'un transistor 42. L'émetteur 43 du transistor 42 est connecté à la cathode d'une diode 44 dont l'anode est connectée à la base 41. L'émetteur 43 est aussi connecté à un côté de l'enroulement d'impulsion 19, à un côté d'un condensateur 45 et à un côté de l'enroulement d'in-30 duction 16. L'autre côté de l'enroulement d'impulsion 19 est connecté à un côté d'un condensateur 46 dont l'autre côté est connecté au collecteur 47 du transistor 36. Le fonctionnement du dispositif et de sor. circuit est décrit ci-après en considérant le diagramme de la figure 4. Sur la figure 4, le 35 temps est porté en abscisses et le courant en ordonnées. Le courant CI et le courant Cil sont les courants dans l'enroulement d'impulsion 19 à des temps différents. Le courant dans cet enroulement est le courant 71 24698 5 2098192 d'impulsion Cimp. Le courant C16 est le courant dans l'enroulement d'impulsion. 16. Le courant CIII est le courant induit dans l'enroulement 15 du balancier circulaire. Quand l'enroulement 15 circule dans l'entrefer 18 formé entre le 5 shunt supérieur 21 et le schunt inférieur 22, un courant (c'est-à-dire une force contre-électromotrice) est induit dans l'enroulement 15 par l'aimant permanent 20. Le courant dans l'enroulement 15 provoque un champ magnétique qui modifie le flux magnétique dans le shunt 17. La variation du flux dans le shunt 17 provoque une variation de courant dans l'enroulement d'induction 16. 10 Cette variation de la tension aux bornes de l'enroulement 16 déclenche le circuit pour la production d'une impulsion d'entraînement du balancier. Plus spécifiquement, en considérant le circuit de la figure 3, une variation du courant dans l'enroulement 16 provoque du fait de la diode 44 et du condensateur 40 la conduction du transistor 33. Le courant de la pile 15 passe à travers le transistor 33 pour provoquer la conduction du transistor 36 et par suite le passage de courant à travers la diode 38. Dès que le transistor 36 commence à être conducteur, une variation du courant a lieu dans l'enroulement 19 à travers le condensateur 46, le transistor 36 et la diode 38, cette variation du courant étant représentée par le 20 courant CI sur la figure 4. Quand le courant augmente dans l'enroulement 16, il induit un courant dans l'enroulement 15 (qui est un enroulement en court-circuit) du balancier circulaire. Le courant induit dans l'enroulement 15 coopère avec le champ magnétique des shunts 21 et 22 (de l'enroulement 19) pour la production d'une impulsion d'entrdbiaaertpour le balancier circulaire. 25 Pendant cette impulsion d'entraînement, le transistor 43 est bloqué par la tension induite dans l'enroulement 16. A ce moment, le condensateur 45 a déjà été chargé à travers la diode 38. Le condensateur 46 devient saturé et le courant à trawrs les enroulements 16 et 19 décroît. Le flux magnétique de l'enroulement 19 «Kcrdît, ce qui se traduit par une décroissance 30 de la tension aux bornes de l'enroulement 16. Le courant de commande de l'enroulement 16 pour le transistor 33 décroît, ce qui réduit le courant de commande pour le transistor 36. Cela se traduit par une décroissance du courant à travers le transistor 36 et les enroulements 16 et 19. Cet effet est régénérateur car à nouveau la tension induite dans l'enroulement 16 est réduite jusqu'à 35 ce que finalement le transistor 36 soit bloqué (non conducteur). Le courant à travers l'enroulement 16 décroît rapidement, la vitesse de décroissance étant limitée seulement par l'inductance de l'enroulement. La décroissance 71 24698 6 2098192 du courant dans l'enroulement 16 charge le condensateur 45 à une tension supérieure à celle de la pile. La charge du condensateur 45 permet le passage de courant dans l'enroulement 19 pendant l'impulsion de l'oscillation suivante, La variation du courant dans l'enroulement 16 induit un courant de 5 sans inverse dans l'enroulement 15 du balancier circulaire. Le transistor 42 est rendu conducteur par le courant de charge du condensateur 40 qui circule à partir de la pile 30 à travers la résistance 39. Le condensateur 46 est déchargé par le transistor 42 et l'enroulement 19. Le sens du courant dans l'enroulement 19 à ce moment, désigné courant Cil sur 10 la figure 3, est inverse au sens du courant de la pile. L'enroulement 19 traversé par le courant Cil induit un flux magnétique de sens opposé par rapport au flux produit par le courant CI. Ce flux inverse coopère avec le courant inverse induit de l'enroulement 15 pour produire une impulsion pour l'entraînement du balancier circulaire dans le même sens que la première impul-15 sion d'entraînement. Les impulsions d'entraînement sont produites seulement pour un sens du mouvement du balancier circulaire. Le circuit de la figure 3 fonctionne en multivibrateur autooscillant à résistance et capacité quand le balancier circulaire est arrêté. La fréquence est déterminée par le condensateur 40 et la résistance 39. Cette! 20 fréquence produit les impulsions de courant induit dans l'enroulement 15 du balancier circulaire pour l'auto-démarrage de la montra. La commande d'échappement peut avoir lieu à partir du balancier circulaire ou à partir de l'enroulement. Par exemple, un plateau fixé à l'axe du balancier circulaire peut porter un piton faisant fonctionner l'ancre qui 25 à son tour fait fonctionner une roue d'échappement. En variante, l'enroulement 16 ou l'enroulement 19 peut être une bobine pour commander une armature provoquant le fonctionnement d'une roue d'échappement. L'avantage de cette variante est que le balancier circulaire n'est pas amorti par son action sur la roue d'échappement. 30 II doit être noté que le circuit de la figure 3 peut être synchro nisé par un circuit extérieur. Par exemple un signal de synchronisation peut être produit par un circuit oscillateur à cristal de quartz dont la haute fréquence est abaissée par des circuits diviseurs. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative, et 35 l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. 71 24698 7 2098192 0-YJL0_ï_Ç_è-ï_ï_0_§ 1. Système oscillant pour un instrument d'horlogerie comportant une platine sur laquelle l'oscillateur est monté pour pouvoir osciller, carac 5 térisé par un enroulement électrique, un dispositif monté sur la platine pour établir un champ magnétique à travers lequel cet enroulement mobile passe de façon qu'une tension soit induite dans cet enroulement, un premier enroulement fixe monté sur la platine, un premier shunt magnétique positionné à côté du premier enroulement fixe de façon qu'une variation du flux dans le premier 10 shunt se traduise par une variation électrique dans le premier enroulement fixe, ce premier shunt étant aussi positionné près du trajet de circulation de l'enroulement mobile de façon que l'enroulement mobile induise des variations de flux dans le premier shunt, une source de courant électrique, un circuit électronique ayant une entrée et une sortie, ce circuit étant connecté à 15 la source de courant et l'entrée du circuit étant connectée au premier enroulement fixe et le circuit répondant aux variations électriques dans le premier enroulement fixe pour produire une impulsion à sa sortie, et un second enroulement fixe connecté à cette sortie de façon que quand ce second enroulement fixe subit une impulsion il établisse un second champ magnétique dans le 20 trajet de l'enroulement mobile afin d'entraîner l'enroulement mobile. 2. Système oscillant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif produisant le champ magnétique est un aimant permanent. 3. Système oscillant selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'enroulement mobile est une spire unique de matière conductrice. 25 4. Système oscillant selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'oscillateur est un balancier circulaire portant l'enroulement en spire unique. 5. Système oscillant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le premier shunt est un élément en U dont les 30 extrémités des branches forment un entrefer à travers lequel circule l'enroulement mobile. 6. Système oscillant selon la revendication 5 caractérisé en ce que le premier enroulement fixe comporte un trou central traversé par la partie centrale du premier shunt. 35 7. Système oscillant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le second enroulement fixe est placé près d'un second shunt magnétique et ce second shunt magnétique est positionné près du trajet de l'enroulement mobile pour concentrer le champ magnétique du second enroulement fixe. 71 24698 8 2098192 8. Instrument d'horlogerie caractérisé par un oscillateur, un enroulement électrique en court-circuit porté par l'oscillateur, un enroulement fixe placé près du trajet de circulation de l'enroulement mobile et adapté pour induire un courant dans l'enroulement mobile, un dispositif détecteur pour 5 détecter la position de l'enroulement mobile, une source de courant, un circuit connecté à cette source de courant et commandé par le dispositif détecteur, ce circuit étant connecté à l'enroulement fixe pour la production d'impulsions d'entraînement pour l'enroulement mobile afin d'entretenir l'oscillation de 1'oscillateur, et un dispositif pour établir un champ magnétique 10 dans lequel circule l'enroulement mobile. 9. Instrument d'horlogerie selon la revendication 8 caractérisé en ce que le circuit est un circuit auto-oscillant pour 1'autodémarrage de l'oscillateur. 10. Instrument d'horlogerie selon la revendication 8 ou 9 carac-15 térisé en ce que le circuit comporte un multivibrateur. 11. Instrument d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 caractérisé en ce que l'oscillateur est un balancier circulaire et l'enroulement mobile est formé par une spire unique en court-circuit. 12. Instrument d'horlogerie selon l'une quelconque des revendica-20 tions 8 à 11 caractérisé en ce que le dispositif détecteur comporte un shunt magnétique formant un entrefer à travers lequel circule l'enroulement mobile et un enroulement connecté au circuit et se trouvant à proximité du shunt, un aimant permanent étant positionné à côté du trajet de circulation de l'enroulement mobile.