Brevet FR2074666A1 — publié le 19711008

La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif de comptage, décodage et affichage lumineux des impulsions de commande électrique, de fréquence déterminée, délivrées par un appareil horaire, par exemple une montre électrique à oscillateur à quartz aussi que les appareils horaires munis d'un tel dispositif. On sait qu'il existe actuellement des appareils horaires délivrant des impulsions électriques de fréquence déterminée, en particulier des appareils horaires comportant essentiellement un générateur d'impulsions constitué par exemple par un oscillateur à quartz piézoélectrique, un ou plusieurs étages de démultiplication, un étage amplificateur et enfin un diviseur de fréquence ou analogue qui délivre les impulsions à raison par exemple d'une impulsion par minute, chacun de ces modules étant alimenté par une source de courant, par exemple une source de courant continu. On connaît par ailleurs des modules d'affichage numérique, comportant un ensemble de dlodes électro-luminescentes, formées par exemple de pastilles d'arseniure de gallium, l'affichage est obtenu en excitant simultanément un certain nombre de ces diodes de façon que les diodes qui deviennent lumineuses représentent, ensemble, un ou plusieurs chiffres de O à 9. Dans un module d'affichage de ce type comportant par exemple 28 pastilles d'arséniure de gallium, l'affichage d'un chiffre de O à 9 exige l'excitation simultanée d'un minimum de sept pastilles (pour le chiffre 1 qui est le plus simple), le nombre des pastilles devant être excitées simultanément allant jusqu'à dix-sept (pour un chiffre plus compliqué par exemple le chiffre 2).On voit que si l'on désire afficher l'heure à la minute près au moyen d'un tel module, c'est-à-dire afficher jusqu'à quatre chiffres simultanément, on est conduit à l'excitation simultanée-de 68 pastilles. Un tel module entraîne donc une consommation d'énergie relativement très importante qui empêche son utilisation lorsque lesdites diodes sont alimentées par une source de courant de faible capacité énergétique, comme c'est le cas des montres par exemple, bien que la microélectronique moderne permet d'obtenir des modules oscillateur, de démultiplication, d'amplification etc.... de très petites dimensions et de très faible consommation. lie dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte un module d'affichage constitué par une série au moins diodes électro-luminescentes,réparties sur un cadran de lecture, chaque diode ayant, sur ledit cadran, un emplacement qui est caractéristique d'un temps déterminé, lesdites diodes étant excitées successivement en fonction des impulsions de commande précitées. On voit immédiatement que l'affichage d'un temps déterminé par l'une des séries de diodes exige l'excitation d'une seule diode de ladite série. Selon une autre caractéristique de l'invention chaque série de diodes précitée est prévue pour l'affichage du temps en unités données, par exemple heure, minute, seconde, et est associée à un circuit de comptage et un circuit de décodage des impulsions délivrées par ledit circuit de comptage, le circuit de comptage associé à une sériedediodes donnée recevant les impulsions du circuit de comptage associé à la série diodes correspondant à l'unité de temps immédiatement inférieure, la série de diodes correspondant à l'unité de temps la plus courte recevant les impulsions de commande précitées. Toujours selon l'invention le module d'affichage précité comporte une première série de douze diodes réparties sur le cadran, par exemple sur un cercle, et caractéristiques de chacune des douze heures de la journée et une seconde série de soixante diodes réparties sur le cadran,par exemple selon un cercle concentrique à celui portant les douze diodes précitées, et caractéristiques de chacune des soixante minutes de l'heure. On voit immédiatement que l'affichage de l'heure à la minute près nécessite l'excitation simultanée de deux diodes seulement. Selon une autre caractéristique de l'invention les douze diodes de la première série sont électriquement réparties en une matrice de trois lignes et quatre colonnes, ces lignes et ces colonnes étant respectivement reliées aux bornes de polarités opposées d'une source de tension continue par l'intermédiaire d'organes de commutation commandésZchacun par une porte, les trois portes de commande des organes de commutation de lignes étant cycliquement rendues passantes par une échelle de comptage à trois positions recevant des impulsions d'horloge à fréquence horaire et les quatre portes de commande des organes de commutation de colonne étant cycliquement rendues passantes par une échelle de comptage à quatre positions recevant une impulsion à chaque retouratioere de ladite échelle de comptage à trois positions. Selon encore une autre caractéristique de l'invention les soixante diodes de la seconde série précitée sont électriquement réparties en une matrice de quinze lignesetquatre oelonnescesliguesetces colonnes étant respectivement reliées aux bornes de polarités opposées d'une source de tension continue par l'intermédiaire d'organes de commutation commandés chacun par une porte, les quinze portes de commande de commutation de lignes étant cycliquement rendues passantes par une échelle de comptage à quinze positions recevant des impulsions d'horloge à la fréquence d'une par minute et les quatre portes des organes de commutation de colonnes étant cycliquement rendues passantes par une seconde échelle de comptage à quatre positions commandée par la première échelle et recevant une impulsion à chaque retour au zéro de cette dernière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple - la figure 1 représente un mode de réalisation d'un cadran d'affichage lumineux selon l'invention - la figure 2 représente le schéma d'un circuit de comptage, de décodage et d'affichage des minutes, utilisable avec le cadran de la figure 1 - la figure 3 représente un circuit de comptage, de décodage et d'affichage des heures, utilisable avec le cadran de la figure 1. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 1 le cadran 1 comporte une première série de soixante diodes électro luminescentes P réparties de façon équidistantes sur un cercle m externe de sorte que chacune de ces diodes est caractéristique, par son emplacement même sur ledit cercle, d'une des minutes de l'heure et une seconde série i douze diodes Ph réparties de façon équidistante sur un cercle interne, chacune de ces diodes étant caractéristique, par son emplacement sur ledit cercle interne, de chacune des douze heures de la journée. Ces diodes électro-luminescentes peuvent etre d'un type connu quelconque, par exemple des pastilles d'arséniure de gallium qui deviennent luminescentes- dès qu'elles sont excitées. On voit immédiatement que l'allumage à tour de rôle de ces diodes au fur à mesure de l'écoulement du temps permet une lecture immédiate de heure à la minute près;c'est ainsi par exemple que l'allumage simultané des deux pastilles ombrées à la figure 1 indique qu'il est une heure vingt minutes. On voit que le cadran selon l'invention réalise un affichage analogique de l'heure. On a représenté à la figure 2 le schéma du dispositif de comptage, de décodage et d'affichage des minutes, ce dispositif recevant des impulsions de commande, à la cadence d'une par minute, délivrées par un appareil horaire représenté schématiquement et désigné d'une façon générale par 10. Cet appareil comporte une source d'en'ge 11 constituée par exige par une pile ou analogue, un oscillateur 12, constitué exem per un oscillateur à quark piezo-électrique, un démultiplicateur 13, un amplificateur 14 et un diviseur de fréquence 15 ce dernier délivrant, a sa sortie i5a,les impulsions de commande précitées. Chacun des modules constituant l'appareil horaire précité est alimenté, comme connu en soi, par la source 11. lies impulsions électriques de commande apparaissant à la sortie 15a sont délivrées à un circuit d'entrée 20m qui les délivre à un compteur ou circuit de comptage 30m. lie circuit d'entrée 20m du compteur 30m comporte essentiellement une première porte ET 21m dont une des entrées reçoit lesdites impulsions délivrées à la sortie 15a et une seconde porte ET 22m, dite de remise à heure, dont la fonction sera expliquée ci-après et enfin une porte NOR 23m dont les deux entrées sont reliées aux sorties des deux portes ET précitées et qui alimente le compteur 30m. lie compteur 30m est constitué par six bascules Bm1 Em2 Bm3 Bm4 Bm5 Bm6 connectées de telle façon que les bascules Bmi à Em4 forment une première échelle de comptage à quinze positions et les deux bascules Bm5 et Bm6 forment une seconde échelle de comptage à quatre positions,commandée par les impulsions délivrées par la première échelle de comptage à la fréquence de une toutes les quinze minutes. Le compteur 30m est associé à un circuit de décodage 40m comportant deux ensembles de portes. L'état de la première échelle de comptage Bml à Bm4 est décodé par un ensemble de quinze portes Pm0, Pm1, Pm2 m14' ces portes étant rendues cycliquement passantes par ladite échelle de comptage. En d'autres termes, à un instant donné, une seule des portes est passante, cette porte correspondant à l'état de la première échelle à cet instant. L'état de la seconde échelle de comptage Bm5, Bm6 est décodé de la même façon par un ensemble de quatre portes P'm1 P'm2P'm3P'm4. Les portes Pm et P'm peuvent être du type ET ou NAND selon la polarité du module d'affichage. L'affichage de la minute courante est réalisé par un module d'affichage 50m comportant un ensemble soixante diodes électro-lumines centes Dm0,Dm1,Dm2 ...... Dm59 dont seules quelques unes ont été référencées pour la clarté du dessin . Ces soixante diodes sont réparties en quatre groupes comportant chacune quinze diodes, Dm0 à Dm14, Dm15 à Dm29, Dm30 à Dm44, Dm45 à Dm59, c'est-à-dire qu'elles sont réparties électriquement en une matrice de quinze lignes et quatre colonnes, ces lignes et ces colonnes étant réliées respectivement aux bornes de polarités contraires de la source il par l'intermédiaire d'organes de commutation Cm0, Cm1, Cm2........ Cm14 pour les lignes et C'm1, C'm2, C'm3, C'm4 pour les colonnes. lies organes de commutation de lignes Cm0, Cm Cmî4 et les organes de commutation de colonnes C'm1 ....... C'm4 sont constitués par des transistors commandés respectivement par les portes Pm0, Pm1 ....... Pm14 et P'm1 ......P'm4, chacun de ces transistors ayant sa base reliée à la sortie de la porte correspondante de sorte que l'ouverture simultanée d'une porte de chacun et deux ensembles de portes PmO Pmî4 d'une part et Pm1 ....... P'm4 d'autre part entraîne l'illumination d'un @@@ des soixante diodes. Ainsi par exemple l'action si@@@@ des portes Pm8 du premier ensemble de portes et P'm2 du second ensemble de portes entraine l'illumination de la diode Dm23. lies soixante diodes étant réparties sur le cadran comme montré à la figure 1, on voit imméditament que l'on peut réaliser l'allumage successif de ces diodes minute par minute en une position correspondant à celle de la pointe de l'aiguille des minutes d'une montre de type classique. La remise à zéro de la première échelle de comptage à quinze positions constituée par les bascules Bmî à Bm4 se fait après passage à la quinzième position, l'impulsion de sortie de la porte Pm14 étant ramenée à une entrée des bascules Bm1 et Bm2, à cette dernière par l'intermédiaire d'une porte ET 31m La bascule Bm6 du compteur des minutes 30 délivre, à la sortie 32m dudit compteur, une impulsion toutes les 15 x 4 minutes c'est-à-dire une impulsion horaire qui est introduite danse cip cuit d'entrée 20h d'un compteur horaire 30h représenté à la figure 3. lie circuit d'entrée 20h est identique au circuit 20m du compteur 30m et il comporte une première porte ET 21h dont l'une des entrées reçoit les impulsions délivrées à la sortie 32m et une seconde porte ET 22h de remise à l'heure et dont la fonction sera expliquée ci-après et enfin une porte OU 23h dont les deux entrées sont reliées aux sorties des deux portes ET précitées et qui alimente le compteur 30h lie compteur 30h est constitué par quatre bascules Bh1, Bh2' Bh3, Bh4 dont les deux premieresBh1 et Bh2 forment une première échelle de comptage à trois positions, tandis que les deux dernières Bh3 et Bh4 forment une seconde échelle-de comptage à quatre positions commandée par les impulsions délivrées par la première échelle de comptage, à la fréquence de une toutes les trois heures. lie compteur 30h est associé à un circuit de décodage 40h comportant deux ensembles de portes. L'état de la première échelle de comptage est décodé par un ensemble de trois portes PhO, Phi, Ph2, ces'portes étant rendues cycliquement passantes par ladite échelle de comptage. L'état de la seconde échelle de comptage est déco-dé de la même façon par un ensemble de quatre portes P'h1, P'h2, P'h@, P lies portes précitées, comme celles de la matrice de décodage de la figure 2, peuvent être du type ET ou NAND selon la polarité du module d'affichage. L'affichage de l'heure est réalisé, selon un processus identique à celui de la figure 2, par un module d'affichage 50h comportant un ensemble de douze diodes Dh0 Dh1 Dh3 ........ Dh11. Ces douze diodes sont reparties en quatre groupes comportant chacun trois diodes DhO à Dh2, Dh3 à Dh5, Dh6 à Dh8 et Dh9 à Dh11, c'est-à-dire qu'elles sont réparties électriquement en une matrice de trois lignes et de quatre colonnes, ces lignes et ces colonnes étant respectivement reliées aux bornes de polarités contraires de la source 11 par l'intermédiaire d'organes de commutation ChO, Ch1, Ch2 pour les lignes et C'h1, C'h2, C'h3, C'h4 pour les colonnes. lies organes de commutation de lignes ChO, Ch1, Ch2 et colonnes C'h1, C'h4 sont constitués par des transistors commandés respectivement par les portes PhO, Ph1, Ph2 d'une part et P'hî, P'h2, P'h3, P'h4 d'autre part. L'ouverture simultanée d'une porte de chacun des deux ensembles de portes entraîne l'illumination d'une seule des douze diodes DhO à Dh11. Ces diodes étant réparties sur le cadran comme montré à la figure 1, sont allumées successivement heure par heure. La première échelle de comptage constituée par les deux bascules Bh1 et Bh2 est ramenée au zéroaprès passage par la troisième position. Les diodes d'affichage P et P sont reliées à la borne + m h de la source de courant 11 par l'intermédiaire d'un interrupteur 70 ce qui permet d'exciter le système d'affichage à la demande, donc de n'alimenter les diodes que lorsque l'utilisateur désire connaître l'heure. L'utilisation d'un tel interrupteur permet un affichage à faible consommation ce qui est particulièrement avantageux lorsqu'on utilise une source d'énergie de faible capacité comme c'est le cas des montres électroniques. Cette utilisation limite de plus l'émission de calories qui pourraient affecter le fonctionnement de l'oscillateur. La remise à l'heure de l & montre est obtenue en délixTrant aux circuits d'entrée 20m et 20h des circuits de comptage 30m et 30h des impulsions de fréquence beaucoup plus élevée que les impulsions de commande délivrées à la sortie 15a du diviseur 15, ces impulsions étant prélevées, par exemple, directement à sortie 14a de l'amplificateur 14 et étant amenées à l'une des entrées des portes 22m et 22h de remise à l'heure des circuits d'entrée 20m et 20h. Ces impulsions de fréquence élevée (2Hz par exemple) font parcourir rapidement à l'ensemble du dispositif (comptage, décodage? affichage) son cycle complet. L'émission sélective des impulsions de commande ou des impulsions de remise à l'heure à l'entrée du circuit d'entrée 20m est assurée au moyen d'un inverseur 60 constitué par deux m portes EAtM 61m et 62 . Chacune de ces portes a l'une de ses m entrées reliée à la sortie de 1' autre, son autre entrée étant soit reliée à la borne lia de la source 11 par l'intermédiaire d'une résistance 63m, 64m soit à la masse selon la position d'un contact 65m, les sorties de ces portes NAND étant reliées chacune à celles des entrées des portes 21m et 22 qui ne reçoit pas les m impulsions de minute ou de remise à l'heure. Selon la position occupée par le contact 65m c'est la porte 21m ou 22m qui est passante et ce sont par conséquent les impulsions de minute ou les impulsions de remise à l'heure qui sont admises dans le circuit 20m. On voit que pour la remise à l'heure il suffit d'amener le contact 65m dans la position rendant passante la porte 22m et de le ramener à sa position normale, rendant passante la porte 21m, à l'instant ou l'affichage sur le cadran arrive à la position désirée. L'émission sél ective des impulsions de commande horaire ou des impulsions de remise à l'heure à l'entrée du circuit d'entrée 20h est assurée au moyen d'un inverseur- 60h identique à l'inverseur 60m et comportant également deux portes NAND 61h et 62h connectées comme les portes 61m et 62m et reliées aux portes 21h et 22h. Un contact 65h permet de relier ces portes 61h et 62h à la source 11 par l'intermédiaire de résistances 63h, 64h, ou à la masse. Bien Bien que le mode de réalisation représenté et décrit de l'invention ne comporte que deux séries de diodes, l'une pour les minutes, l'autre pour les heures, il est bien évident que l'on pourrait prévoir une troisième serie de diodes, comportant également soixante diodes pour les soixante secondes de la minute, cette troisième série de diodes étant associée à un circuit de décodage et à un circuit de comptage identiques à ceux des minutes représentés à la figure 2, le circuit de comptage étant alimenté bien entendu par des impulsions de commande délivrées par le dispositif horaire 10 à raison d'une par seconde au lieu d'une par minute. On pourrait également réaliser l'affichage des secondes en utilisant les diodes DmO, Dm1 Dm59 d'affichage des minutes, en utilisant un système connu de multiplexage. lies séries de diodes électro-luminescentes pourraient, au lieu d'être réparties de façon équidistante sur des cercles concentriques, être réparties selon une autre configuration, par exemple selon deux carrés concentriques, deux rectangles concentriques etc... lies pastilles constituant les diodes électro-luminescentes pourraient, au lieu de présenter la forme de cercles pour les diodes Dm et de rectangles pour les diodes Dh, présenter par exemple la forme de traits, les uns courts (pour les minutes par exemple) les autres longs (pour les heures par exemple). Il convient de remarquer que le mode d'affichage selon l'invention présente une très grande simplicité et permet d'obtenir par conséquent les modules d'affichage d'un prix de revient relativement faible. Il présente en outre l'avantage, grâce à la répartition des diodes, de n'exiger aucune accoutumance de la part de l'utilisateur. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDIGATIONS 1 - Dispositif de comptage, décodage et affichage lumineux des impulsions de commande électriques de fréquence déterminée delivrées par un appareil horaire, par exemple une montre électrique à oscillateur à quartz piézo-électrique, caractérisé en ce qu'il comporte un module d'affichage constltué par une série au moins de diodes électro-luminescentes, réparties sur un cadran de lecture, chaque diode ayant, sur ledit cadran, un emplacement qui est caractéristique d'un temps déterminé, lesdites diodes étant excitées successivement en fonction des impulsions de commande précitées. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que chaque série de diodes précitée est prévue pour l'affichage du temps en une unité donnée, par exemple heure, minute, seconde, et est associée à un circuit de comptage et un circuit de décodage des impulsions délivrées par ledit circuit de comptage, le circuit de comptage associé à une série donnée de diodes recevant des impulsions du circuit de comptage assosié à la série de diodes correspondant à l'unité de temps immédiatement inférieure, la série de diodes correspondant à l'unité de temps la plus courte recevant les impulsions de commande précitées. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le module d'affichage précité comporte une première série de douze diodes réparties sur le cadran, par exemple selon un cercle, et caractéristiques de chacune des douze heures de la journée et une seconde série de soixante diodes réparties sur le cadran, par exemple selon un cercle concentrique à celui portant les douze diodes précitées, et caractéristiques de chacune des soixante minutes de l'heure. 4 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le circuit de comptage associé aux diodes caractéristiques des heures reçoit les impulsions délivrées par le circuit de comptage associé aux diodes caractéristiques des minutes, ce dernier recevant directement les impulsions de commande précitées. 5 - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les douze diodes de la première série précitée sont électriquement réparties en une matrice de trois lignes et de quatre colonnes, ces lignes et ces colonnes étant respectivement reliées aux bornes de polarités opposées d'une source de tension continue, par l'intermédiaire d'organes de commutation commandés chacun par une porte, les trois portes de commande des organes de commutation de lignes étant cycliquement rendues passantes par une échelle de comptage à trois positions recevant des impulsions d'horloge à fréquence horaire et les quatre portes de commande des organes de commutation de colonnes étant cycliquement rendues passantes par une échelle de comptage à quatre positions recevant une impulsion à chaque retour au zéro de ladite échelle de comptage à trois positions. 6. - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les soixante diodes de la seconde série précitée sont électriquement répartis en une matrice de quinze lignes et de quatre colonnes, ces lignes et ces colonnes étant respectivement reliées aux bornes de polarités opposées d'une source de tension continue, parl!intermédiaire d'organesde commutation commandés chacun par une porte, les quinze portes de commande des organes de commutation de lignes étant cycliquement rendues passantes par une échelle de comptage à quinze positions recevant des impulsions d'horloge à la fréquence d'une par minute et les quatre portes de commande des organes de commutation de colonnes étant cycliquement rendues passant par une seconde échelle de comptage à quatre positions commandée par la première échelle précitée et recevant une impulsion à chaque retour au zéro de cette dernière. 7. - Dispositif selon les revendications 6 et 7 caractérisé en ce que les organes de commutation précités sont constitués par des transistors ou analogues. 8. - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que chaque porte de commande des transistors précités est constituée par une porte logique ET ou NAND. 9. - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le circuit de comptage associé aux douze diodes caractéristiques des heures est formé par quatre bascules montées en cascade, les deux premières formant l'échelle à trois positions précitée tandis qlelesdeuxderxères forment l'échelle à quatre positions précitée. 10. - Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le circuit de comptage associé aux soixante diodes caractéristiques des minutes est constitué par six bascules dont les quatre premières forment l'échelle de comptage à quinze positions précitée et les deux dernières forment l'échelle de comptage à quatre positions précitée. 11. - Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que les deux bascules formant la première échelle de comptage à trois positions sont montées en compteur binaire et sont munies d'un circuit de retour au zéro après passage à la troisième position. 12. - Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que les quatre bascules formant la première échelle de comptage à quinze positions précitée sont montées en compteur binaire et sont munies d'un circuit de retour au zéro après passage à la quinzième position. 13. - Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que chacun des circuits de comptage précités est muni dsun circuit d'entrée pouvant être relié à un circuit de remise à l'heure. 14. - Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que le circuit de remise à l'heure précité comporte un circuit générateur d'impulsionsdélivrant des impulsions de fréquence plus élevée que les impulsions de commande précitées. 15. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les diodes électro-luminescentes précitées sont alimentées en parallèle par une source de tension continue à laquelle elles sont reliées par l'intermédiaire d'un interrupteur. 16. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les diodes électro-luminescentes précitées sont constituées par des pastilles d'arséniure de gallium. 17. - A titre de produits industriels nouveaux, les appareils horaires en particulier les montres munis da dispositif selon l'une des revendications précédentes.