Brevet FR2112003A1 — publié le 19720616

L'invention concerne une horlogerie électrique à grande réserve de marche synchronisée par le secteur et pouvant entraîner aussi bien les aiguilles d'un cadran horaire, les volets dXun mécanisme d'affichage digital de ltheure, que les mécanismes de contacteurs horaires ou autres automatismes dépendant du temps. les horlogeries synchrones sur secteur ont non seulement lXavantage de disposer d'une source d'énergie puissante et relative mnnt permanente, mais aussi de la base de temps très précise que constitue la fréquence contrôlée. Ces avantages comportent, cependant l'inconvénient qu'en cas de carence du secteur, une telle horlogerie s'arrête, soit définitivement jusqu'à etre remise en route et en même temps à l'heure, soit temporairement pour reprendre sa marche avec retard lorsque son moteur est auto-démarreur. Pour pallier ces inconvénients, de nombreuses horlogeries synchrones à réserve de marche ont été commercialisées. toutes comportent une horlogerie auxiliaire à échappement entrainée par un ressort ou poids moteur assurant une réserve de marche plus ou moins longue et ne dépassant en général pas deux ou trois jours. Plus la réserve est importante, plus le mouvement d'horlogerie de secours est important en dimension et en prix de revient. Dans tous les cas, les mouvements d'horlogerie de secours présentent tous les inconvénients d'une horlogerie mécanique sensible à l'usure, aux poussières et dépendant de la conservation des huiles. a présente invention vise à réaliser une réserve de marche pratiquement inusable et importante, à bon compte et présentant une sûreté de fonctionnement parfaite tout en assurant une bonne précision Conformément à l'invention, la réserve de marche est assurée par un générateur d'impulsions électriques alimenté par une source de courant continu pouvant fournir au moteur synchrone à fréquence convenable des impulsions rectangulaires ou de forme sinusoïdale ou approchante. Une horlogerie synchrone à réserve de marche conforme à l'invention présente l'avantage que le moteur synchrone entraîne le rouage d'horlogerie également en l'b:ence de la tension du vecteur, de sorte que des dispositifs .mécaniques d'embrayage et de débntyage ou autre deviennent superflus. D'autres détails et avantages ressortnt de 1 description ci-après et des dessins joints qui rerrc-:cntent deux exemple - d'application, Dans ces dessins la figure 1 montre schématiquement une horlogerie synchrone dont la marche durant les coupures du secteur est assurée par un oscillateur électronique, et la figure 2 montre schématiquement une horlogerie synchrone dont la marche en l'absence du secteur est assurée par un oscillateur éléctro-mécanique; Dans l'exemple de la figure 1, le raccordement au secteur alternatif s'opère par les bornes 1 et 2 entre lesquelles la différence de potentiel est celle du secteur, par exemple 127 V ou 220 V, 50 Hz. Cette tension alternative est réduite convenablement à la tension désirée par la résistance capacitive d'un condensateur 4 et la résistance d'une petite lampe témoin 5, faisant aussi fonction de fusible dé protection, avant d'être redressée par un redresseur en pont 6 débitant à ses sorties 6a et 6b des impulsions continues à fréquence double de celle du secteur. L'accumulateur 8 est chargé à travers la résistance 7 contribuant à la diminution de l'amplitude de ces impulsions. ta résistance 3 contribue à l'abaissement de la tension du secteur en combinaison avec le condensateur 4 tout en assurant la décharge de ce condensateur par un démontage éventuel de l'appareil en toute sacurité. L'oscillateur R-C qui se compose essentiellement d'un double pont en T 9 et d'un amplificateur 10 est branché en parallèle avec l'accumulateur 8. L'amplificateur comporte deux transistors 11 et 12, i' émetteur du transistor 1 1 étant raccordé à la base du transistor 12 par le condensateur 13. Des résistances de travail ne présentant aucune fonction essentielle dans le cas présent complètént l'amplifi- - cateur 10 avec lequel le pont parallèle en T 9 travaille en réaction. Deux condensateurs en série 14 et 15 constituent l'organe à réaction. Au départ entre les deux condensateurs 14 et 15 est branchée une résistance 16 et psrallèleîent aux condensateurs 14 et 15 sont bran- chées les résistances 17 et 1 entre lesquelles le départ vers le redresseur asse iar le condensateur 19. La liaison entre le condensa- teur 15 et ls résistance 18 est branchée à la base du transistor 11, tGrdis !ue le liaison dextre la résistance 17 et le condensateur 14 est branchée au collecteur au transistor 12.Ce collecteur est en liaisonpar le condensateur 19' avec la base du transistor d'amplifi potion 20 dans le circuit émetteur-collech;eur auquel est branché un rnoteur synchrDne 21 entrainant le rouage d'horlogerie. La stabilité du générateur est assurée par le faible amortissement du pont en 2 parallèle (21db), ce qui assure une contreréaction avec toutes ses qualités stabilisatrices. La fréquence propre de l'oscillateur R-C constitué par l'amplificateur 10 et 11 élément de contre-réaction 9 est ajustée de manière connue par la valeur des composants, en particulier de ceux de l'ensemble de conte réaction, de telle sorte qu'il en résulte une fréquence propre correspondant à celle du secteur, 50 Hz par exemple, ou un multiple ou sous-multiple de ce chiffre. A la connexion 22, entre le départ 6a du redresseur et la résistance 7, est inséré le condensateur 23 raccordé par ailleurs au collecteur du transistor 11. Le fonctionnement du dispositif décrit est le-suivant : Par la résistance capacitive et réductrice de tension 4 et le redresseur 5 les deux entrées de l'accumulateur 8 sont soumises à une tension crntinue, mais en forme dtimpulsion d'une fréquence double à celle du secteur. Cette tension qui est encore réduite en amplitude par l'^ccumuSateur 8, alimente l'oscillateur 9 avec 11 amplificateur 10. Pc le condensateur 23, le collecteur du transistor 11 est soumis à c te fréquence double du secteur, avec élimination de la composante de tension continue. Comme cependant la fréquence propre de l'oscil lenteur 9 avec l'amplificateur 10 correspond à celle du secteur, l'oscillateur vibrera à la fréquence du secteur et les impulsions de phase contraire à travtierss le condensateur 27 restent sans effet. Le moteur synchrone 21 est ainsi soumis à des impulsions de forme sinusoïdale dont la fréquence correspond à celle du secteur. te moteur entraîne donc le rouage d'horlogerie avec la précision correspondant à la fréquence du secteur. Lorsque le secteur fait défaut, l'oscillateur 9 reste alimenté uniquement en tension continue par l'accumulateur 8 et oscille librement à sa fréquence Propre, résultant des valeurs de ses composants et qui a été choisie polr corresrondre à celle du secteur. La précision d'un tel oscillateur est d'environ 0,001.Les variations d'isochronisme d'un tel oscillateur sont d'environ 1 o/oo, de sorte que ltécart de marche sur une année, par exemple, est à peine affecté par les quelques heures durant lesquelles l'oscillateur vibre librement, par suite de défaut du secteur. Les variations possibles sur une longue durée peuvent encore s'áquili- brer et sont en fin de compte insignifiantes et parfaitement acceptables. Le condensateur 23 pourrait aussi etre raccordé à la fréquence directe du secteur au lieu d'être raccordé au point 22. Dans ce cas, cependant, les frais supplémentaires résulteraient pour la réduction de la tension du secteur. A la place du raccordement permanent du moteur 21 au générateur de courant pulsé, on peut aussi envisager de brancher directement le moteur 21 au secteur et de raccorder ltoscillateur 9 avec l'amplificateur 10 seulement à l'accumulateur 8 et au moteur 21, lorsque le secteur fait défaut. Une telle disposition pourrait être réalisée, par exemple, par des contacts de repos d'un relais branchés directement au secteur. Dès défaut du secteur, les contacts de repos du relais se fermeraient, et l'oscillateur 9 avec l'amplificateur 10 sous la tension fawhie par l'accumulateur 8 assurerait le fonctionnement du moteur 21. La figure 2 montre un exemple d'application avec un générateur d'impulsion constitué par un vibreur mécanique. Le raccordement au secteur s'opère à nouveau par les bornes 1 et 2. La tension du secteur est réduite par la résistance capacitive et réductrice 24 à la valeur désirée et redressée par le redresseur en pont 26 pour l'alimentation de l'accumulateur 8. Le courant de charge permanente devra être légèrement supérieur à la consommation augmentée-des pertes. La résistance 25 limite l'extra-courant à l'enclenchement à une valeur acceptable. Parallèlement à la batterie 8, un bobinage de travail 28 est placé en série avec le branchement émetteurAcîlecteur d'un transistor 27.Cette bobine de travail est enroulée sur le même noyau que la bobine pilote 29, les deux enroulements 28 et 29 pouvant eAtre bobinés simultanément en une bobine. Un condensateur 30 placé entre la base du transistor 27 et la tension d'-alimentation positive élimine des oscillations haute fréquence parasitaires. L'oscillateur mécanique 31 sous forme de lame vibrante est serré par une extrémité dans une enclume et porte sur son extrémité libre un aimant permanent 32. Durant les vibrations de la lame 31, l'aimant 32 plonge plus ou moins à l'intérieur des bobines 28 et 29. A la place de la lame vibrante, on pouffait aussi prévoir un diapason ou une tige à torsion. La lame vibrante 31 ainsi que 1 'aimesît 32 faisant masse, sont dimensionnés de telle sorte que la fréquence propre de ce système oscillant correspond à la fréquence du secteur alternatif.Un aimant 39 agit sur la lame 552 en matière ferro-magnétique de telle sorte que par ses déplacements, on peut obtenir un réglage précis de la fréquence de ltoscillateur. Un deuxième aimant 40 est placé, sur le côté opposé de la lame 31, mais dans le môme axe que l'aimant 32, etagit sur un troisième enroulement 33. Celuici pilote, par un condensateur de couplage 34 et un raccordement à la base d'un transistor d'amplification, le courant émetteurcollecteur de ce transistor alimentant le moteur 21. te diviseur de tension constitué par la résistance 37 et la diode 38 soumet la base du transistor 27 à une tension de départ convenable.En plus, la base du transistor 27 est raccordée au courant alternatif du secteur par la résistance 36 branchée entre le condensateur 24 et le redresseur 26. La base du transistor 27 est aussi reliée à l'enroulement pilote 29. La résistance 25 limite l'extra-courant d'enclenchement à une valeur acceptable. Le fonctionnement -du dispositif décrit it le suivant Aussi longtemps que les bornes 1 et 2 sont sous la tension du secteur, le redresseur 26 reçoit une tension alternative réduite à la valeur nécessaire au fonctionnement des transistors. te courant continu pulsé fourni par le redresseur 26 est amené à l'accumulateur 8, en même temps les transistors 27 et 35 sont sous la tension du courant à amplitude réduite par l'accumulateur. Le diviseur de tension constitué par la résistance 37 et la diode 38 détermine le déblocage du transistor 27, de telle sorte que déjà une tension très faible induite par le champ de l'aimant 52 dans le bobinage 29 provoque le passage de courant à travers l'enroulement moteur 28 dont la réaction amorce les oscillations de la lame vibrante 31. Celles-ci ayant atteint une amplitude suffisante, elles sont auto-entretenues par les impulsions de courant se succédant dans le bobinage moteur 28. La forme des impulsions électriques circulant dans la bobine de travail 28 convient dans certains cas très peu à l'ehtrainement d'un moteur synchrone dont le rendement pourrait en souffrir.Pour remédier à cet inconvénient, l'aimant 40 induit dans ia bobine 33 une tension alternative sinusoïdale correspondant aux escillations de la lame vibrante 31 qui a travers le condensateur de couplage 34 et le transistor d'amplification 35 alimente le moteur 21 avec une tension alternative. Comme la fréquence de la tension induite dans l'enroulement 33 est déterminée par la fréquence des oscillations de lalame vibrante-91, elle présente un isochronisme largement suffisant pour assurer la précision de marche nécessaire durant les défauts de tension du secteur.Ce procédé de compléter les impWslons de courant dans la bobine de travail par un courant alternatif sinusoïdal induit dans une bobine supplémentaire 35 par un vibrateur mécanique en vue de renforcer le courant d'alimentation d'un moteur synchrone peut trouver également une application avantageuse dans des mouvements d'hDrlogerie alimentés uniquement par une source de courant continu, une pile par exemple. La base du transistor 27 est soumise à la tension du secteur avec un usage convenable déterminé par la résistance 36, ce qui assure l'asservissement de la fréquence d'oscillations de la lame vibrante avec la fréquence du secteur. te choix de la résistance 36 permet aussi de déterminer le degré de cet asservissement. Dès que le courant alternatif du secteur fait défaut, l'accumulateur 8 continue d'alimenter le circuit, mais la lame vibrante n'est plus asservie et oscille librement à sa fréquence propre. La réserve de marche peut être choisie à discrétion par un choix approprié de la capacité de l'accumulateur 8. -- R V î! N DI C A T I O N 8 - 1. HorloCeri 'intrique synchrone à réserve de-marche, caractérisée par un moteur synchrone alimenté par un courant provenant d'une source de courant continu et mis en forme convenable par un oscillateur. 2. Horlogerie électrique suivant la revendication 1, caractérisée par l'utilisation corse source de courant continu d'un accumulateur chargé en permanence par le courant alternatif du secteur à travers un dispositif redresseur. 3. Horlogerie électrique suivant les revendications 1, 2, caractérisée par un raccordement permanent du moteur synchrone au générateur de tensions alternatives ou pulsées synchronisé par le secteur alternatif auquel il est raccordé. 4. Horlogerie électrique suivant les revendications 1, 2, 3, caractérisée par un générateur de tensions alternatives ou pulsées constitué par un oscillateur R-C composé d'un amplificateur et d'un pont parallèle en T pour la réaction. 5. Horlogerie électrique suivant la revendication 4, caractéri e par un amplificateur à deux transistors dont la base du deuxième est connectée à l'émetteur du premier transistor et la base du L,i:cnzier et le collecteur du deuxième sont connectés par la masse et par une résistance entre deux condensateurs en série et parallèleent par un condensateur entre deux résistances en série d'un pont parallèle en T. 6. Horlogerie électrique suivant les revendications 4 et 5, caractérisée par l'adjonction d'un troisième transistor dans le circuit émetteur-collecteur auquel est branché le moteur synchrone, ce troisième transistor étant piloté par la sortie du deuxième transistor. 7. Horlogerie électrique suivant les revendications 4, 5, 6, caractérisée par un élément de couplage, de préférence un condensateur raccordant le collecteur du premier transistor à un point de circuit subissant l'influence du secteur avec une tension et une phase convenables et qui est de préférence un point entre le redresseur et le dispositif filtrant de charge de l'accumulateur. 8. Horlogerie électrique suivant les revendications 1, 2, 3, caractérisée par l'utilisation d'un oscillateur mécanique autoentretenu, d'un genre connu, dont les impulsions d'entretien pilotent également un dispositif d'amplification de préférence par transistor fournissant au moteur synchrone le courant pulsé ou alternatif nécessaire à sa marche. 9. Horlogerie électrique suivant la revendication 8, caractérisée par un troisième enroulement électrique dans lequel un aimant porté par la partie-mobile de l'oscillateur mécanque, induit un courant sinusoïdal qui est amplifié convenablement par un transistor et alimente le motéur synchrone. 10. Horlogerie électrique suivant la revendication 8, caractérisée par l'asservissement de la fréquence propre de l'oscillateur mécanique à celle du secteur alternatif, en insérant, entre la base du transistor d'auto-entretien et le secteur, une résistance placée de préférence après le réducteur de tension, une résistance capacitive comme un condensateur de préférence.