Brevet FR2070226A1 — publié le 19710910

La présente invention a pour objet un oscillateur électromécanique comprenant un résonateur mécanique, un amplificateur et un transducteur électromécanique dont une bobine est incorporée dans une branche d'un circuit de pont de 5 Wheatstone comprenant deux condensateurs mis en série de façon qu'ils fassent partie de deux autres branches consécutives du circuit de pont. Comme il a déjà été expliqué dans le brevet français N° 1.570*^94, cet oscillateur électromécanique 10 connu ne peut être appliqué économiquement à une montre-bracelet que sous la condition qu'il n'y ait pas d'induc-tivité compensatrice dans le circuit de pont de Wheatstone. Une telle inductivité serait trop coûteuse et trop volumineuse pour la montre. 15 Pour le manque d'inductivité compensatrice dans le circuit de pont, la réaction de l'impédance inductive de la bobine du transducteur électromécanique sur l'entrée de l'amplificateur reste sans compensation, de sorte qu'elle crée des oscillations parasitaires dans le système électrique î 20 qui peuvent interférer à l'oscillation utile et, en conséquence, un état instable de l'entraînement du résonateur. Pour un parfait fonctionnement, il faudrait que les oscillations électriques du système soient pilotées par les oscillations mécaniques du résonateur en parfaite conformité des 25 phases. Certainement on pourrait supprimer les oscillations pertubatrices de haute fréquence dans une certaine mesure en ajoutant un filtre de haute résistance pour ces oscillations au système électrique de l'oscillateur. Une 30 telle solution ne serait pas très efficace et satisfaisante parce qu'un filtre ne supprime que les oscillations perturbatrices d'une bande de fréquences. De plus, cette bande n'a pas de limites précises. L'invention a pour but d'éliminer toutes les 35 oscillations pertubatrices dans le système électrique de l'oscillateur mentionné ci-dessus et tous les inconvénients consécutifs, en évitant toutes les inductivités compensatrices ou des autres éléments chers et volumineux. Ce but est atteint par un oscillateur défini tout au début de 40 cette description et caractérisé en ce qu'une branche du 70 43312 2 2070226 circuit de pont voisine à la branche comprenant la bobine est constituée essentiellement par une résistance ohmique, dite compensatrice, qui compense essentiellement l'influence de' l'impédance ohmique de la bobine sur les oscillations 5 électriques, et en ce qu'une autre branche du circuit de pont, de même voisine à la branche comprenant la bobine, comprend une résistance ohmique supplémentaire mise en série avec le condensateur de la branche, qui compense l'influence de la résistance inductive de la bobine sur les oscillations 10 électriques. En effet, un calcul rend la preuve que ladite résistance supplémentaire mise en série avec le condensateur de la branche voisine à la branche comprenant la bobine peut remplacer totalement 1*inductivité compensatrice de la 15 branche complémentaire du circuit de pont car cette résistance exerce une influence compensatrice à l'influence perturbatrice de 1'inductivité primitive de la bobine sur les oscillations et agit, en conséquence, comme compensateur des oscillations perturbatrices de toutes les fréquences. Bien 20 entendu que, seulement les oscillations électriques créées par le mouvement mécanique du résonateur ne sont pas affectées par l'influence de la résistance supplémentaire et peuvent librement piloter le système électrique. Sous résistance ohmique, on comprend une résistance simple, effective 25 même au courant continu, aussi bien qu'au courant alternatif. La description suivante d'un exemple d'exécution d'un oscillateur et le dessin annexé amélioreront la compréhension de l'invention. Le dessin annexé représente le schéma du système électrique de l'oscillateur qu'on va 30 décrire : Un circuit du pont de Wheatstone est constitué par quatre branches 1, 2, 5 et 4 dont deux voisines sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une pile 5 et constituent deux prises 6 et 7. Ces deux prises sont équi-35 valentes du point de vue du fonctionnement du circuit de pont. Les autres connexions des branches Sont faites d'une façon conventionnelle et constituent trois autres prises 8, 9 et 10. Les branches 1> 2 et 3 du circuit de pont sont constituées par une bobine 11, une résistance compensa-40 trice 13 et un condensateur 14 respectivement. La bobine 70 43312 3 2070226 fait partie d'un transducteur électromécanique dont la partie mécanique est liée à un résonateur 12. La branche 4 comporte un autre condensateur 15 et une résistance supplémentaire 16 qui est une résistance ohmique comme celle de la branche 2, 5 c'est-à-dire une résistance effective au courant continu aussi bien qu'au courant alternatif de n'importe quelle fréquence. La nouveauté de l'invention réside dans le fait que la résistance supplémentaire 16 de la branche 4 remplace complètement, du point de vue du fonctionnement, une inducti-10 vité compensatrice qui devrait être incorporée dans la branche 2 en cas de manque de la résistance supplémentaire. Dans une forme déjà décrite dans le brevet français cité plus haut, un amplificateur comprend deux transistors 17 et 18 de types opposés, agissant comme élé-15 ments actifs, et trois résistances 19, 20 et 21 simplement déterminant et distribuant le courant aux différentes voies des transistors. Les émetteurs des transistors 17 et 18 sont reliés respectivement aux prises 6 et 8 du circuit de pont. Le collecteur du transistor 18 est relié à la prise 10 20 de sorte que la voie ouverte entre collecteur et émetteur du transistor peut court-circuiter les prises 8 et 10 du circuit de pont. La résistance 19 est incorporée dans une conduite entre le collecteur du transistor 17 et la base du transistor 18. La prise 7 du circuit de pont est reliée au 25 collecteur du transistor 17 par l'intermédiaire de la résistance 20 et à la base du même transistor par l'intermédiaire de la résistance 21. Il y a une connexion directe entre la prise 9 et la base du transistor 17. L'énergie d'entraînement du résonateur est 30 transmise aux prises 8 et 10 entre le circuit de pont et 1'amplificateur. Une tension de commande de l'amplificateur est créée aux prises 6 et 9- Cette tension se compose d'une tension de réaction positive, créée et transmise par les branches 1 et 4, et d'une tension compensatrice négative 35 créée et transmise par les branches 2 et 3. Comme déjà expliqué, line partie de la compensation se fait dans la branche 4. Un calcul des valeurs décisives des éléments du circuit peut être exécuté en utilisant les abréviations 40 suivantes : 70 43312 4 2070226 UA = tension de la sortie entre les prises 6 et 9 UE = tension de l'entrée entre les prises 8 et 10 Z2, Zj, Z^ = résistances correspondantes des branches 1 à 4 du circuit de pont I.p I2, 1^, = courants correspondants des branches 1 à 4 du circuit de pont Ry = résistance ohmique de la bobine 11 jL = résistance inductive du transducteur électromécanique C.j|p = capacité des condensateurs 14 et 15 R-j^, ^-|g = valeur des résistances 13 et 16 j a) = l'unité imaginaire et la pulsation selon les équations suivantes : I1 ~ X2 5 I3 ~ I4 UA = I-, z1 - i3 Z4 (1) UE UE I-| ~ » ~3 = —— (2) Zi + Z2 Z3 + z4 UE .* Z1 UE • Z4 (1) + (2) ; A = —— ~ U) Z1 4- Z2 Z4 UA Z1 Z5 - Z2 Z4 (3a) Ug z1 z5 + Z1 Z4 + Zg Z3 + Zg Z4 Condition : = 0 pour toutes les fréquences à l'exception de la fréquence propre du résonateur mécanique, cela veut dire : Z.j Z- = z2 Z|^ (4) 70 43312 5 2070226 On remplace les valeurs de l'équation (4) par : + ja)L (5) ( = résistance totale du transducteur dont la partie mécanique, soit le système 5 magnétique est bloquée) z2 = R13 ; Z3 = 1 (6, 7) j (0 0^ h - R16 + : 10 et on obtient 3 m C15 C14 jR^j + j o)L = j,u)C-|2j. • + ^13 C '15 La partie réelle de l'équation (9) : 15 R,J = E„ . 15 (9a) c14 est la condition pour la compensation de l'influence de la résistance ohmique de la bobine 11. La partie imaginaire de l'équation (9) : 20 L = j 0) ^14 * R13 " R16 OU R16 = (9b) \ * C15 est indépendante de la fréquence. 70 43312 6 2070226 Au cas où l'on choisit la valeur de la résistance supplémentaire 16 selon l'équation (9b), l'influence de la résistance inductive de la bobine est compensée pour toutes les fréquences. Cela veut dire que la résistance 16 exerce le même effet sur la relation entre les tensions de l'entrée et de la sortie qu'une inductivité compensatrice adjointe à la branche 2 du circuit de pont. 70 43312 7 2070226 REVENDICATIONS 1Oscillateur électromécanique pour 1'application au domaine de la mesure du temps comprenant un résonateur mécanique, un amplificateur et un transducteur électro-5 mécanique dont une bobine est incorporée dans une branche d'un circuit de pont de Wheatstone comprenant deux condensateurs mis en série de façon à faire partie de deux autres branches consécutives du circuit de pont, caractérisé en ce qu'une branche du circuit de pont voisine à la branche 10 comprenant la bobine est constituée essentiellement par une résistance simple, dite compensatrice, qui compense essentiellement 1'influence de 1'impédance ohmique de la bobine sur les oscillations électriques et en ce qu'une autre branche du circuit de pont, de même voisine à la 15 branche comprenant la bobine comprend une résistance ohmique supplémentaire mise en série avec le condensateur de la branche, qui compense l'influence de la résistance inductive de la bobine sur les oscillations électriques. 2.- Oscillateur selon la revendication 1, 20 caractérisé par le fait que la valeur de la résistance supplémentaire est approximativement égale à l'inductivité du transducteur électromécanique, divisée par la valeur de là résistance ohmique du transducteur et la capacité du condensateur de la branche du circuit de pont comprenant la 25 résistance supplémentaire.