Brevet FR2130693A1 — publié le 19721103

i 2130693 La présente invention concerne les mouvements d'horlogerie et, plus particulièrement, un chronomètre commandé par un cristal de quartz. Les chronomètres actuels, commandés par des cristaux de quartz, comportent principalement des systèmes indicateurs entraînés par des 5 oscillateurs mécaniques synchronisés par la fréquence d'un oscillateur commandé à cristal de quartz. L'un des problèmes rencontrés dans les systèmes de synchronisation de ce type résulte du fait que l'oscillateur mécanique basse fréquence a tendance à perdre la synchronisation, quand les mouvements du poignet influent sur l'amplitude. D'autre part, les chronomètres, 10 commandés par un cristal de quartz comportant les systèmes indicateurs pour indiquer directement la fréquence divisée du cristal de quartz, par exemple une fréquence de 1 Hz ou de 0,5 Hz sans synchronisation, ont d'autres avantages. Ces derniers systèmes sont en général caractérisés par une consommation de courant relativement faible et une combinaison de blocage 15 d'efficacité faible, quand le moteur ne fonctionne pas. Les hrevets des Etats-Unis d'Amérique n° 2.546.371, 3.163.808, 3.212.252 et 3.432.311 représentent certaines techniques du domaine visé par l'invention. Bien entendu, il peut exister d'autres brevets dans le domaine concernant l'invention. En particulier le brevet des Etats-Unis 20 d'Amérique n° 3.212.252 précité décrit l'utilisation d'un oscillateur à quartz avec un diviseur et le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.546.371 précité décrit la production d'impulsions de polarités opposées alternativement, et le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.435.311 décrit une commande à oscillateur excité par des impulsions de polarités opposées. Le 25 brevet nc 3.163.808 précité décrit un moteur polarisé portant deux enroulements, avec un basculeur pour polariser l'armature dans des sens opposés. L'invention concerne un mouvement d'horlogerie hautement précis comportant un dispositif de base de temps haute fréquence, tel qu'un 30 oscillateur à quartz couplé à un diviseur de fréquence réduisant l'a fréquence du quartz à 1 Hz ou 0,5 Hz. La sortie du diviseur de fréquence est connectée à un circuit de commande changeur de polarité qui excite un moteur polarisé. Il en résulte un système qui indique directement la fréquence divisée du quartz avec la précision du quartz. De plus, 1''utilisation 35 d'impulsions de commande, dont la polarité change, permet une faible consommation de courant. Le circuit de commande est une nouvelle combinaison pour des mouvements d'horlogerie de petites dimensions qui change la polarité du 72 10499 2 2130693 courant de commande après chaque impulsion de commande. Le moteur excité par le courant de commande comprend un ou plusieurs enroulements de rotor, montés symétriquement sur un axe de levier d'avance pas à pas. L'enroulement du rotor est entraîné aller et retour par des impulsions alternatives, et le 5 levier entraîne une roue d'avance pas à pas. Un système de blocage magnétique est aussi utilisé pour bloquer le système d'avance pas à pas, quand le moteur ne provoque pas l'entraînement. Le moteur polarisé a l'avantage supplémentaire d'être autocorrecteur car, si le mouvement d'horlogerie subit un choc fort, le moteur peut être lancé vers sa position 10 opposée de repos du fait de l'accélération en torsion et de l'avance de la roue pas à pas avant son impulsion. L'impulsion suivante ne fait pas avancer à nouveau la roue d'avance pas à pas, parce que la polarité du courant d'entraînement de cette impulsion et la polarité de l'aimant dans cette pasieion de repos ont un effet d'attraction. La synchronisation entre 15 l'impulsion et la commutation mécanique jusqu'à un pas déphasé est par suite assurée. L'invention a par suite pour objet un nouveau mouvement d'horlogerie perfectionné. L'invention a aussi pour objet un nouveau mouvement d'horlogerie 20 commandé par un cristal de quartz, ayant une faible consommation de courant, et un dispositif indicateur entraîné directement par la fréquence divisée du cristal de quartz. L'invention a aussi pour objet un mouvement d'horlogerie commandé par un cristal de quartz., ce mouvement étant autocorrecteur et comportant 25 un système de blocage magnétique nouveau en combinaison avec un moteur polarisé. Les caractéristiques de l'invention ressortirait plus particulièrement de la description suivantes donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est le schéma général du circuit d'an mouvement 30 d'horlogerie selon un mode de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 2 est le schéma du circuit du diviseur cfecngeur de polarité de la figure 1 ; - 1sfigures 3a, 3b. et 3c, montrent les relations en-tre les impulsions d'entrée et 3 es impulsions sortantes ; 35 - les figures 4a., 41s, 4ç^, 4 72 10499 3 2130693 - les figures 5a., 5b représentent un système de blocage selon un mode de mise en oeuvre de l'invention ; et - les figures 6a_ et 6b. représentent schématiquement un moteur selon un mode de mise en oeuvre de l'invention et son fonctionnement. 5 La figure 1 est le schéma général d'un mouvement d'horlogerie selon l'invention, qui comporte un oscillateur 10 à cristal de quartz qui fournit un signal sortant haute fréquence 11 à un diviseur de fréquence 12. Le diviseur 12 réduit la fréquence du cristal de quartz à 1 Hz ou 0,5 Hz, sur les sorties 13 et 14. Ainsi qu'il apparaît sur les figures 3a. à 3c;, le 10 diviseur change la polarité du courant de commande 17 pour le moteur 18 après chaque impulsion 13 et 14. Le moteur 18 est commandé dirèctement par la fréquence divisée du cristal de quartz, en assurant ainsi une base de temps de haute précision,sans les inconvénients existants avec les systèmes synchronisés par un cristal de quartz. Un inconvénient important évité selon 15 l'invention est la tendance à la perte de synchronisation du vibrateur mécanique, quand les mouvements du poignet influent sur l'amplitude. L'oscillateur à cristal de quartz 10 comporte un cristal de quartz classique qui est excité pour osciller à sa fréquence de résonance. La fréquence du cristal de quartz, qui est transmise au diviseur 12 sous la 20 forme d'un signal sortant 11 de l'oscillateur, est en général comprise approximativement entre 8.000 Hz et 5.000.000 Hz d'après le choix du cristal. Le diviseur 12 est un diviseur de fréquence à étages multiples classique, qui réduit la fréquence du signal du cristal de quartz à 1 Hz ou 0,5 Hz sur les sorties 13 et 14 du diviseur. 25 Le circuit de commande 16 est un circuit'changeur de polarité du courant qui fonctionne de la façon illustrée par la figure 3.ç. La polarité du courant de commande 17 est changée par les circuits de commande 16 après chaque impulsion 13 et 14 pour permettre 1 ""excitation d'un moteur électrique polarisé 18. Le circuit de commande 16, représenté plus en détail sur la 30 figure 2, fonctionne de la façon suivante. Une tension croissante sur l'entrée 13 sature les transistors 19, 21 et 22. En même temps, le potentiel de la masse, appliqué par l'entrée 14 à la base *23, bloque les transistors 24, 26 et 27 qui commandent le passage du courant dans un sens. Après un intervalle de temps t^, le condensateur 28 est déchargé à travers une'résistance 29 35 et les transistors 19, 21 et 22 deviennent non conducteurs. Le circuit est alors au point mort. 72 10499 4 2130693 A ce moment,une augmentation de la tension sur l'entrée 14 Sature les transistors 24, 26 et 27 pour le passage du courant dans le sens opposé. Après un intervalle de temps le condensateur 31 est déchargé à travers la résistance 32 et les transistors 24, 26 et 27 5 deviennent non conducteurs. La durée ou longueur des impulsions de commande 17 peut être réglée au moyen des résistances 29 et 32 ou des condensateurs 28 et 31. Il sera cependant noté que = = l°ngueur de l'impulsion de commande. Le moteur 18, représenté sur les figures 6a^ et 6b., comporte 10 un rotor 33 qui peut être formé d'un enroulement unique ou de plusieurs enroulements séparés, montés symétriquement. Les figures 4a à 4£ représentent différentes combinaisons d'enroulements, la combinaison de la figure 4d étant choisie pour le rotor 33 des figures 6a. et 6b. et pour la suite de la description. 15 La partie centrale du rotor 33 est montée sur l'axe 34 d'un levier d'avance pas à pas. Le rotor oscille continuellement aller et retour entre deux systèmes fixes d'aimants permanents 36 et 37. Une variante (non représentée) comporte un système à aimant unique avec un shunt. L'axe 34 porte un levier d'avance pas à pas 38 comportant des branches 39 et 41, 20 qui sont engagées sur les dents 42 d'une roue d'avance pas à pas 43. Quand le rotor 33 oscille aller et retour en accord avec les impulsions de commande 17, le levier 38 entraîne la roue 43 qui est couplée mécaniquement au dispositif indicateur d'une façon connue. De préférence, la roue 43 comporte trente ou soixante dents distribuées circulairement pour 25 correspondre à la fréquence de 1 Hz ou de 0,5 Hz du signal sortant du circuit de commande. Le moteur 18 est commandé par les impulsions de commande 17 de polarités opposées, de façon que la première impulsion fasse tourner le rotor 33 de la position A à la position B. Une seconde après, une 30 impulsion consécutive fait tourner le rotor 33 en retour de la position B à la position A. Le moteur 18 fonctionne continuellement de cette façon avec la précision du cristal de quartz, parce que les impulsions de commande proviennent- directement de l'oscillateur à cristal de quartz à travers le diviseur 12 et le circuit de commande 16. 35 Quand le moteur 18 est à l'arrêt après nie impulsion de commande 17, l'ensemble du système de commande pas à pas est bloqué par un noyau en fer ou en ferrite 44, monté sur l'une des extrémités ou sur plusieurs des extrémités de l'enroulement de la façon représentée plus particulièrement 72 10499 5 2130693 sur les figures 5a et 5b. Le noyau en fer 44, placé sur l'enroulement 33, devient un électro-aimant à la réception de l'impulsion de commande 17. La polarité de cet électro-aimant est déterminée par le sens" de courant de l'impulsion 17. 5 Le noyau en fer 44 coopère avec deux aimants permanents 46 et 47. Quand le noyau 44 est initialement retenu par l'aimant 46, une impulsion de commande 17, avec un courant I dans le sens indiqué, change le noyau 44 en électro-aimant ayant la même polarité que l'aimant permanent de retenue 46. Une force de répulsion est ainsi établie entre 1'électro-aimant 44 et 10 l'aimant 46, ce qui provoque leur séparation. Contrairement au cas des systèmes de blocage à ressort ou des systèmes de blocage magnétique, il suffit de très peu de puissance électrique pour surmonter le blocage. Le système fonctionne de façon analogue, mais en sens inverse avec l'aimant 47 à la réception de l'impulsion 17 de polarité opposée, 15 Dans le cas d'un choc sévère subi par le mouvement, le rotor peut être lancé hors de sa position, par exemple de la position A vers la position B. La montre gagnera, de ce fait, une seconde mais, du fait de la polarisation du courant de commande, le rotor 33 manque l'impulsion de commande suivante, et sa position redevient correcte. Le moteur 18 est 20 ainsi autocorrecteur. L'invention, telle que décrite ci-dessus, apporte de nombreux avantages, tels que l'indication directe de la fréquence divisée du cristal de quartz avec la précision d'un cristal de quartz dans un dispositif peu coûteux. Une faible consommation de courant résulte de l'utilisation 25 d'impulsions de commande de polarité changeant, et il suffit de très peu de courant pour le blocage ou la libération du système indicateur. Aucun spiral n'est nécessaire pour connecter le moteur électrique mais, cependant, si des spiraux sont utilisés, ils servent à emmagasiner l'énergie potentielle et à réduire encore la consommation de courant. De plus, aucun ressort 30 d'encliquetage, de blocage ou de retour n'est nécessaire. Le mouvement d'horlogerie selon l'invention permet aussi facilement une indication de l'heure par sauts de 1 seconde. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que 35 l'on sorte de son cadre. 72 10499 6 2130693 REVENDICATIONS 1. Mouvement d'horlogerie, caractérisé par un oscillateur à cristal de quartz produisant un signal sortant haute fréquence, un diviseur de 5 fréquence pour réduire le signal sortant de l'oscillateur à cristal de quartz à une fréquence basse, un circuit de commande changeur de polarité connecté au diviseur pour changer la polarité du courant de commande après chaque impulsion de commande, un moteur excité par les signaux sortants du circiit de commande, et un dispositif d'avance pas à pas couplé au moteur pour 10 être entraîné par celui-ci. 2. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diviseur de fréquence est un diviseur à étages multiples pour réduire la fréquence du cristal de quartz au moins à 1 Hz. 3. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 15 en ce que le circuit de commande changeur de polarité comporte une première entrée et une seconde entrée, un premier groupe de transistors couplé à la première entrée, afin que l'augmentation de la tension sur la première entrée sature ce premier groupe de transistors, un second groupe de transistors couplé à la seconde entrée, afin que la tension de la masse sur la seconde 20 entrée bloque le second groupe de transistors pendant que les ^ransistors du premier groupe sont saturés, et un dispositif pour produire une impulsion sortante prédéterminée à la réception d'un signal entrant provenant du diviseur. 4. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 25 1 à 3, caractérisé en ce que le moteur comporte un axe pour levier d'avance pas à pas, un enroulement de rotor monté sur l'axe et une paire de systèmes d'aimants entre lesquels l'enroulement du rotor oscille sous l'action des impulsions de commande. 5. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 30 à 4, caractérisé en ce que le moteur comporte un système dt blocage pour retenir le dispositif d'avance pas à pas en position quand le moteur ne provoque pas l'Àitraînement. 6. ffcij^nîent d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le dispositif produisant une impulsion sortante 35 prédéterminée comporte un circuit à résistance et condensateur connecté à la première entrée et un circuit semblable connecté à la seconde entrée. 72 10499 7 2130693 7. Mouvement d'horlogerie selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le moteur comporte un système de blocage comprenant un noyau aimantable, monté sur l'enroulement du rotor, et deux aimants coopérant avec le noyau, le système de blocage retenant le dispositif d'avance pas à 5 pas quand le moteur ne provoque pas l'entraînement. 8. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le rotor comporte plusieurs enroulements montés symétriquement autour de l'axe. 9. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 10 à 8, caractérisé en ce que le dispositif d'avance pas à pas comporte un levier à deux branches monté sur l'axe,et une roue d'avance pas à pas comportant des dents sur le pourtour, le levier étant engagé sur les dents dufait de l'oscillation de l'axe. 10. Mouvement d'horlogerie selon l'une quelconque des revendications 1 15 à 9", caractérisé par au moins un spiral pour conduire le courant et servant en même temps à emmagasiner l'énergie potentielle, ces spiraux étant couplés au moteur.