Brevet FR2134037A1 — publié le 19721201

i 2134037 L'invention concerne un dispositif d'entraînement pour une montre électronique alimentée en courant continu, ce dispositif consistant en un vibreur oscillant, c'est-à-dire une masse pouvant pivoter et ramenée à une position de repos par un organe de rappel, et un dispositif amplificateur com-5 portant un transistor, en particulier du type NPN. Le vibreur oscillant est constitué comme il va être exposé ci- dessous. Il comporte un ensemble de bobinages comprenant au moins une bobine d'entraftiement et une bobine de commande, et un ensemble d'aimants 10 permanents comprenant au moins une paire d'aimants, ayant leurs axes d'induction en directions opposées, et dont les lignes de force comportent des entrefers où sont disposées les bobines, et éventuellement une armature de court-circuit en fer doux ou analogue. Ces deux ensembles vibrent l'un par rapport à l'autre, l'un d'eux constituant une partie du rotor et l'autre une 15 partie du stator. Les axes des bobines et le& axes d'induction des aimants sont parallèles entre eux, et au moins approximativement perpendiculaires à une trajectoire d'oscillation circulaire commune autour de l'axe du rotor. Dans l'amplificateur à transistor, le circuit collecteur-émetteur comporte en s érie la bobine d'entralhement et la source de courant continu, tandis qu'entre 20 la base et un pôle de ladite source est disposée la bobine de commande en série avec un condensateur ; une extrémité de la bobine de commande est connectée à la base du transistor. Eventuellement une résistance ohmique peut être ajoutée entre l'émetteur et le pôle correspondant de la source de courant continu. 25 On connait des amplificateurs de ce type sous le nom d'oscilla teurs bloqués, car la tension renvoyée du circuit de sortie au circuit de commande provoque une brusque augmentation du courant, et par suite la décharge du condensateur d'une cellule RC, ce qui entraîne un blocage temporaire de l'étage amplificateur, dépendant de la constante de temps de la cellule RC. 30 La brusque augmentation du courant, assimilable à imbasculement du transistor de l'état non conducteur à l'état conducteur, est déclenchée, dans les oscillateurs bloqués d'entraînement des montres électroniques, par des impulsions fournies par un ensemble de bobines oscillant avec un ensemble d'aimants permanents, tandis que ledit ensemble ou l'ensemble de bobines cons-_35~ titue la partie oscillante du régulateur de marche. Ce dernier peut être par 72 14264 2 2134037 exemple un balancier, ou comporter un pendule servant d'organe de rappel. Comme ce régulateur détermine la précision de marche de la montre, toutes les influences parasites qui agissent sur lui sont perturbatrices et indésirables. De telles influences peuvent être par exemple un 5 amortissement dû à des impulsions de sens opposé en suroscillation, ou oscillations inverses. Elles sont très nuisibles, car les courants dépendent beaucoup de la tempérât ure et de la tension d'alimentation, et provoquent des fluctuations de ces grandeurs ainsi qu'une diminution de la précision de marche. 10 Pour éviter de tels défauts, il est connu, par exemple par la demande de brevet allemand publiée après examen n° 1.107.270, de connecter des diodes en parallèle sur une ou plusieurs bobines. Pour faciliter le démarrage de tels dispositifs, il est également connu, par la demande de brevet allemand publiée avant examen n° 1. 548.019, de connecter la bobine 15 de commande et le condensateur du circuit base-émetteur en série avec un condensateur d'oscillateur bloqué, et de connecter par une résistance le condensateur relié à la base du transistor au; pôle de la source relié au collecteur. Ces montages, ou des montages analogues, présentent les dé-20 fauts suivants : dans la gamme usuelle de tension d'alimentation, de l'ordre de 1, 5 volt (alimentation par une seule pile), les diodes ne constituent pas des résistances non linéaires au sens habituel, et ne peuvent donc pratiquement pas compenser les fluctuations de tension. D'autre part, ces diodes constituent pour les tensions alternatives induites dans les bobines une charge inad-25 missible, et par conséquent un amortissement indésirable du vibreur oscillant du régulateur de marche. Enfin la bobine de commande est aussi inutilement amortie, en courant alternatif, par la résistance de charge associée au condensateur série, ce qui gêne ou retarde le démarrage, et d'autre part les oscillations du régulateur sont amorties et même sa fréquence propre peut 30 être modifiée ; enfin toutes ces influences dépendent de la tension d'alimentation et de la température. La présente invention a pour objet un dispositif qui n'est pas sujet à ces inconvénients et assure un fonctionnement stable malgré les variations de température et de tension d'alimentation, ainsi qu'un auto-35 démarrage correct ; il est en outre moins compliqué et a une consommation plus faible. 72 14264 3 2134037 Un tel dispositif est caractérisé par le fait qu'un point éloigné de la base du transistor, de préférence l'extrémité de la bobine de commande éloignée de ladite base, est relié par une résistance au collecteur dudit transistor. Dans un tel montage, la bobine de commande n'est pas shuntée 5 en courant alternatif par une résistance de charge, ce qui évite toute réaction sur le vibreur, ainsi que la charge de la bobine de commande elle-même ; la tension induite est donc intégralement utilisée. Selon un perfectionnement de l'invention, la résistance est connectée dans une branche de dérivation commune du condensateur et de la 10 bobine d'entraînement, et cette dernière est shuntée par un condensateur, éventuellement en série avec la source de courant ; ainsi, le condensateur mentionné en premier lieu est chargé depuis le collecteur à travers la résistance . Cette disposition assure des conditions de fon ctionnement particulièrement stables, et d'autre : part, pour un fort courant de collecteur, et en 15 raison de la basse tension de ce dernier, dès le point de repos ou de travail, la tension de polarisation de la base diminue, ce qui entraîne une diminution du courant de collecteur, et par conséquent un effet de stabilisation. Un autre avantage du dispositif d'entraînement selon l'invention est que le processus de décharge du circuit RC n'est perturbé,ni par la ten-20 sion induite dans la bobine d'excitation, ni par l'inductance de celle-ci. La tension de polarisation de la base varie, de façon définie, par la constante de temps de la cellule RC, de sorte que la tension induite dans la bobine de / commande lors du passage de retour, qui est indésirable, mais inévitable, ne peut déclencher aucun courant de collecteur. De la sorte, le problème 25 selon l'invention est correctement résolu, même en ce qui concerne l'amortissement indésirable du vibreur oscillant, et ceci avec moins de composants que n'en exigent les dispositifs analogues connus. Selon une autre variante perfectionnée du dispositif selon l'invention, on donne aux impulsion s de commande une forme avantageuse, par une 30 conformation et une disposition appropriées des ensembles de bobines et d'aimants permanents. De préférence, l'ensemble de bobines est constitué de deux bobines plates disposées côte à côte dans un même plan et sensiblement au contact l'une de l'autre, l'une d'elles étant la bobine d'entraîhement et l'autre la bobine de commande, et l'ensemble d'aimants est disposé par 35 rapport à elles de façon que les axes d'induction desdits aimants coupent les bobines sensiblement au milieu de la hauteur de leur enroulement. Dans tme 72 14264 4 2134037 autre forme de réalisation, les deux bobines plates sont enroulées concentri-quement dans un même plan, la bobine intérieure étant de préférence la bobine d!entraînement, et elles sont disposées par rapport à l'ensemble des aimants de façon que les axes d'induction de ces derniers coupent les bobines, 5 en particulier la bobine de commande extérieure, sensiblement au milieu de la hauteur de leur enroulement. Dans ces deux variantes, la tension induite est constituée par des trains de trois impulsions dont les polarités sont inversées à chaque demi-période, lesdits trains d'impulsions se composant d'une impulsion principale, 10 et d'une impulsion satellite de plus petite amplitude décalée en avant, et d'une impulsion satellite de polarité opposée décalée en arrière. Grâce à cette disposition, la pente maximale de l'impulsion, et par conséquent l'amplification maximale, se produit sensiblement au point de repos, ce qui assure un début d'oscillation plus progressif, mais très franc. 15 Les figures ci-annexées représentent, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes possibles de réalisation du dispositif selon l'invention. La figure la est un diagramme représentant la variation, en fonction du temps, de la tension induite dans la bobine de commande du fait 20 de la vibration de l'ensemble d'aimants, et la figure 1b montre les directions des vibrations correspondant aux impulsions. La figure 2 est un schéma du dispositif amplificateur à oscillateur bloqué. Les figures 3a, 3b, 3c sont respectivement des vues de face, en 25 plan, et de profil de la structure du vibreur oscillant du dispositif selon l'invention, comportant un ensemble de deux bobines plates disposées de façon contigué' dans un même plan, l'une étant la bobine d'entraïhement et l'autre la bobine de commande. Les figures 3d et 3ë sont respectivement des vues de face et en 30 plan tt'un autre dispositif dans lequel les deux bobines plates sont enroulées cnncentriquement dans un même plan. Sur la figure la, on voit que des impulsions de tension sont induites dans la bobine de commande en fonction des instants de passage aller et retour de l'ensemble de bobines en regard d'une paire d'aimants de sens 35 opposés ; la figure 1b en illustre trois cas. Si le dispositif comporte deux bobines placées côte à côte, à savoir une bobine de commande 1 et une bo 72 14264 5 2134037 bine d'entraînement 2, ces impulsions sont émises au passage aller (flèche 3) et au passage retour (flèche 4). L'ensemble d'aimants est constitué par deux aimants permanents 5,6 ayant des axes de directions opposées (S-N = x, N-S = 0), et parallèles aux axes des bobines dans la position de repos dudit 5 ensemble ; l'axe 7 figure la position de l'axe du vibreur oscillant autour duquel les aimants oscillent. Lors de sa trajectoire "aller" (flèche 3), l'aimant 6 passe d'abord sur la première moitié 8 de la bobine de commande 1, et ensuite l'autre moitié ayant un sens d'enroulement opposé ; ceci induit donc, dans la 10 bobine de commande d'abord une impulsion négative 10 et ensuite une impulsion positive 11 ; le même processus se répète un peu plus tard avec des signes 12, 13, inverses des précédents, en raison de la polarité opposée des aimants. Lors de la trajectoire "retour" (flèche 4), l'ensemble du processus se répète, mais la succession des passages des élément? d'aimants 15 5, 6 est inverse, et les signes sont opposés (14, 15 et 16, 17 respectivement), en raison de l'inversion du sens du mouvement. Sur toute la durée de la période, on obtient donc des paires d'impulsions, dont l'une comporte une impulsion principale 18 positive et des impulsions annexes avant et arrière 19 et 20 négatives, tandis que, dans le train suivant (21-23), les 20 polarités sont opposées . Le même processus se produit dans le cas où les bobines plates d'entraînement 24 et de commande 25 sont enroulées concentriquement dans un même., plan. Le train d'impulsions 26 induit à chaque demi-période est formé d'une impulsion principale 27, d'une impulsion sàtellite avant 28 et 25 d'une impulsion satellite arrière 29 formant un premier train 30, suivi d'un deuxième train 31. Dans le dispositif selon la figure 2, le collecteur 51 d'un transistor 52, de type NPN est connecté, par la bobine d'entraînement 53 et la résistance ohmique 54 de l'enroulement, à un conducteur 56 aboutissant au 30 pôle positif 55 de la source de courant continu, non représentée . Cette source de courant continu peut être une pile ou un accumulateur ou un redresseur de courant alternatif ; on utilise de préférence une pile sèche, par exemple à un seul élément ; un condensateur 57 est disposé en parallèle sur la bobine d'entraînement 53. 35 Le collecteur 51 du transistor 52 est connecté par une résis tance 58 à une extrémité 59 de la bobine de commande 60, et celle-ci est reliée par un condensateur 61 à un conducteur 56 ; la résistance 58 se 72 14264 6 2134037 trouve donc dans un circuit dérivé commun au condensateur 61 et à la bobine d'entraînement 53. L'autre extrémité 62 de la bobine de commande 60 est connectée à la base 63 du transistor 52 ; la bobine de commande 60 et le condensateur 61 constituent une branche série, dont ledit condensateur 61 est 5 shunté lui-même, en série avec la bobine d'entraînement, par la résistance 58. L'émetteur 64 est relié facultativement par une résistance 65, représentée en tirets à un conducteur 67 aboutissant au pôle négàtif 66. Dans le cas d'un transistor de type PNP, il suffirait d'inverser les pôles. 10 La coopération des bobines d'entraînement 53 et de commande 54 avec l'ensemble des aimants est figurée symboliquement par les aimants 71, 72 oscillant sur le levier 68 autour de l'axe 69 selon la flèche 70. La tension induite dans la bobine de commande 60 produit une suite d'impulsions 73 à 75, dont celles qui ont leur partie principale positive 73, 75 rendent 15 conducteur le transistor 52, cet effet étant renforcé par le couplage entre la bobine d'entraînement et la bobine de commande 53, 60. La tension sur le collecteur 51 est représentée par la courbe 76, où l'impulsion 77 correspond l'apparition de courant pour une tension positive de la bobine de commande 73, 75. 20 En raison de la grande amplitude de l'impulsion de courant 77, donc de la forte baisse de tension du collecteur, le condensateur 61 se décharge dans la résistance 58, tandis que le point de fonctionnement de la base 63 se déplace vers des tensions de polarisation plus petites, ce qui diminue l'amplification. Cette tension de blocage s'amortit ainsi lentement, 25 selon la constante de temps de la cellule RC formée par la résistance 58 et le condensateur 61, mais l'amplification du transistor 52 n'est pas encore, au bout d'une demi-période, redevenue assez grande pour que les satellites positifs avant et arrière plus faibles de l'impulsion 74 dans la bobine de commande 60 suffisent pour provoquer le basculement du transistor 52 ; 30 ces impulsions constituent seulement de courtes et faibles impulsions de tension 78, 79 sur la bobine d'entraînement, produisant une impulsion de courant relativement faible en raison de l'inductance de la bobine d'entraînement 53. En fonction de ces impulsions de courant dans le circuit du col-35 lecteur 51, il se produit dans le condensateur 61 des impulsions de tension 80 de forme sensiblement en dent de scie, les impulsions opposées formant 72 14264 7 2134037 une légère superposition 81. C'est seulement quand la tension sur le condensateur 61, et donc sur la base 63 à travers la bobine de commande 60, a de nouveau atteint presque son maximum 82 que le transistor 52 est prêt à être basculé par une impulsion positive correspondante (73, 75) sur la bobine de com-5 mande 60. Ce type de fonctionnement d'oscillateur bloqué selon l'invention présente l'avantage que la polarisation de la base peut être maintenue faible même pour la valeur maximale 82 sur le condensateur, car les impulsions induites dans la bobine de commande 60 ont leur pleine amplitude parce qu'elles ne sont pas chargées en cou- ant alternatif par tme résistance en pa-10 rallèle ; il en résulte une faible consommation de courant. Le dispositif selon les figures 3a, 3b 3c comporte une plaque arrière 101 assemblée à une plaque avant 102, et des colonnettes 103, 104 supportent xme plaque de guidage 105, représentée en tirets sur la figure 3b ; la plaque de fond 101 et la plaque de guidage 105 supportent l'arbre d'un vi-15 breur oscillant 107. Sur cet arbre sont fixés deux disques en fer doux 108, 109, comportant des échancrures 111, 112 en segments de quart de cercle, pour réduire leur poids et éviter les" courants de Foucault qui amortiraient de façon indésirable l'ensemble de bobines. Sur la figure 3b, en raison de la position de la face coupée A-A, on ne voit que le disque inférieur ,109. Le 20 disque supérieur 108 porte sur sa face inférieure une paire de petits aimants permanents cylindriques 113, 114, dont les axes d'induction, désignés par N et S, sont de sens opposé, "comme le symbolisent les flèches 115, 116. Sur la i face du disque 108 opposée aux aimants 113, 114, est disposé un contrepoids 117 pour éliminer le déséquilibre. 25 Les lignes de force magnétiques suivent le trajet suivant : l'aimant 114, l'entrefer 118 contenant l'ensemble de bobines 110, une partie du disque inférieur de fer doux 109, de nouveau l'entrefer 118, l'aimant 113, et enfin une partie du disque de fer doux supérieur 108 ; il se crée donc un flux magnétique en faisceau ayant xme forte induction résultante, de sorte que 30 l'ensemble de bobines 110 disposé dans l'entrefer 118 est pratiquement traversé seulement par des lignes de force perpendiculaires au plan dudit ensemble de bobines, perpendiculaire à l'axe 106, donc parallèles à l'arbre 106 ; ainsi, entre les enroulements de la bobine d'entraînement 119 d'une part, et le champ d'induction d'autre part, n'apparaissent que des forces dans 35 une direction tangente à la trajectoire de pivotement circulaire 120 autour de l'arbre 106. 72 14264 2134037 La bobine d'entraînement 119 est formée de fil relativement gros, tandis que la bobine de commande 121 à un plus grand nombre de spires, cet ensemble est porté par une plaque 122 en matière isolante, qui sert en même temps de support au circuit imprimé de l'amplificateur électronique ; celui-5 ci comporte entre autres un transistor 123, une résistance 124 et des condensateurs 125, 126. Ladite plaque 122 est soutenue au moyen des colon-nettes 127, 128 sur la plaque de fond 101. Les autres détails du dispositif d'entraînement de l'invention sont représentés partiellement sur la figure ; ce sont en particulier le 10 groupe de roues à rochet 129, comprenant la roue 130 représentée en tirets sur la figure 3a, le ressort de rappel spiral 131, dont une extrémité est fixée sur l'arbre 106 et l'autre à la tige 133 dû dispositif de réglage ; ces détails ne font pas partie de l'invention proprement dite. Si le dispositif d'entraînement comporte un pendule à gravité, celui-ci remplace le 15 ressort spiral. Ces détails sont connus de l'homme de l'art, ainsi que la minuterie disposée entre la plaque avant 102 et la paroi arrière 134, et également le boîtier, de préférence isolant et partiellement transparent, qui contient aussi la source de courant, en général une pile. 20 Les figures 3d et 3e montrent une variante de réalisation du dispositif d'entraînement selon l'invention, dans lequel la plaque de fond 151, la plaque avant 152, la plaque de guidage 154 soutenue par des colon-nettes 153 sur la plaque de fond, sont semblables aux pièces correspondantes de l'exemple de réalisation précédent, et le vibreur oscillant 155 25 est également constitué de deux disques en fer doux 157, 158, comportant un évidement en quart de cercle 159, 160, fixés sur un arbre 156. Chacun de ces disques 157, 158 porte sur la face en regard de l'autre une paire de petits aimants permanents, les aimants 162 et 164 ayant des axes d'induction de même sens, tandis que les aimants 16Ï, 163 30 ont des axes d'induction de sens opposé à ceux des aimants 162, 164" ; les mêmes faces par rapport à l'arbre 156 portent des contrepoids 170, 171. Dans cet exemple de réalisation les aimants permanents ont une forme cônique sur leur côté en regard de l'entrefer 165, afin de concentrer le flux magnétique. 35 Dans l'entrefer 165 est disposée une bobine plate 167 incorporée dans la plaque porteuse 166 ; elle comporte deux enroulements concentriques, 72 14264 9 2134037 l'une pour la bobine de commande 168 et l'autre pour la bobine d'entraînement 169. La figure 3e est une vue en plan selon la coupe B - B de la figure 3d ; différentes pièces accessoires ont été omises pour rendre le dessin plus clair. La plaque porteuse 166 porte également des circuits imprimés et supporte des composants nécessaires au schéma selon la figure 2. 72 14264 10 2134037 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement pour montre électronique alimentée en courant continu, constitué par un vibreur oscillant formé d'une masse pouvant tourner et maintenue dans sa position de repos par un organe de rappel, dans lequel d'une part un premier ensemble comportant au moins une bobine d'entraînement et une bobine de commande et d'autre part un second ensemble comportant au moins une paire d'aimants ayant des axes d'induction de sens opposés et dont les lignes de force sont fermées par un entrefer contenant lesdites bobines et éventuellement par une armature de court-circuit en fer doux, oscillent l'une par rapport à l'autre, l'un desdits ensembles constituant un rotor et l'autre un stator, les axes des bobines et les axes d'induction des aimants étant parallèles entre eux et au moins approximativement perpendiculaires à une trajectoire commune de pivotement circulaire autour de l'axe du rotor, ledit dispositif comportant en outre un amplificateur à transistor de préférence du type NPN, dans le circuit col-lecteur-émetteur duquel la bobine d'entraînement est connectée en série avec la source de courant continu, tandis qu'entre la base et un pôle de ladite source la bobine de commande est connectée en série avec un condensateur et a une de ses extrémités reliée à la base, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'un point du circuit, tel que l'extrémité de la bobine de commande non directement reliée à la base, étant connectée au collecteur par une résistance. 2 - Dispositif dfentraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bobine d'entraînement est shuntée par un condensateur pouvant être connecté en série avec la source de courant. 3 - Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de bobines comporte deux bobines plates disposées de façon sensiblement adjacente dans un même plan, l'une d'elles constituant la bobine d'entraînement et l'autre la bobine de commande, l'ensemble d'aimants étant disposé de façon que les axes d'induction des aimants coupent les bobines approximativement au milieu de la hauteur de leur enroulement. 4 - Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de bobines comporte deux bobines plates enroulées concentriquement dans un plan commun, la bobine intérieure étant de préfé 72 14264 2134037 rence la bobine d'entraînement, lesdites bobines étant disposées de façon telle que les axes d'induction des aimants les coupent approximativement au milieu de la hauteur de leur enroulement. 5 - Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aimants ont la forme d'un cône dont l'extrémité est orientée vers l'ensemble de bobines. 6 - Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux paires d'aimants, dont deux sont fixées au-dessus et les deux autres au-dessous de l'ensemble de bobines.