Brevet FR2216613A1 — publié le 19740830

La présente invention concerne un appareil de maintenance du temps, notamment un braceletamontre à quartz comprenant un oscillateur à quartz et des diviseurs de fréquence éiectroniques ainsi qu'un dispositif mécanique de maintenance du temps, commande' par un moyen électronique,et un dispositif d'affichage. On connait -déjà des bracelets-montres à quartz qui comprennent un oscillateur à quartz combine à un diviseur de fréquence et un dispositif d'affichage électromécanique commande' directement par les impulsions de sortie du diviseur de fréquence. Les inconvénients particuliers à ces horloges à quartz et notamment au bracelet-montre à quartz résident dans le fait que le dispositif d'affichage mécanique de ces mécanismes d'horlogerie demande une puissance relativement importante pour obtenir une sécurité de mouvement élevée. On ne peut diminuer cette demande en puissance que si on accepte une grande sensibilité aux incidents. En outre, dans les dispositifs connus qui fonctionnent avec des moteurs de commutation pas à pas à commande directe, des dispositifs oscillants et des moteurs à synchronisation directe, il est necessaire d'avoir un montage qui compense d'éventuelles erreurs en l'espace d'une seule période de commutation. Or, dans de tels dispositifs, la sensibilité aux chocs,par exemple lorsqu'une telle montre est utilisée pendant des activités sportives, peut aboutir à des différences d'affichage constantes. Pour remédier très largement à ces inconvénients, il faut prévoir des structures part-iculières, onéreuses, pour le dispositif d'affichage et le dispositif d'entrainement, par exemple des dispositifs oscillants à grande capacité d'énergie, cwest-à-dire à plus grande amplitude et à plus grande fréquence. Ces difficultés de principe existent avant tout pour les bracelets-montres comme les essais et les résultats pratiques l'ont montré pour des horloges à quartz, quels que soient les types d'entrainement électromécanique du dispositif d'affichage, qu!il s'agisse de diapasons, de ressQrts-lames, de dispositifs de mouvement, de moteurs synchrones, de moteurs synchronisés, de dispositifs oscillants à synchronisation directe, de moteurs pas à pas ou de mecanismes électromécaniques de commutation de pas. Pour cette raison, on a essaye de monter des dispositifs de blocage dans les mécanismes de commutation pas à pas, pour éviter un mouvement d'avance commande' par des incidents.Ces dispositifs sont également sensibles aux incidents lorsque l'on a une impulsion parasite, mécanique, extérieure au cours d'une opération de commutation. Les secousses et les chocs qui peuvent résulter des mouvements rapides dé la main au cours d'une activité sportive, ou dans un véhicule, se traduisent dans le cas d'horloges à dispositif oscillant par des perturbations d'une fréquence de 2,5 Hz, qui proviennent surtout de la résonance correspondant à une différence d'état de plusieurs secondes par minute. Pour cette raison, on ne peut pas synchroniser directement un balancier basse fréquence classique, pour les montres-bracelets, avec la sécurité nécessaire. Dans d'autres solutions connues, on utilise des dispositifs de réglage et d'arret qui nécessitent un convertisseur électromagnétique supplémentaire et par suite consomment beaucoup d'énergie. La présente invention a pour but de créer un appareil de maintenance du temps, notamment montrebracelet à quartz, comprenant un oscillateur à quartz avec des diviseurs de fréquence électroniques ainsi qu'un dispositif de maintenance du temps mécanique, à commande électronique, et un dispositif d'affichage, et qui permette des différences d'état par rapport au système à quartz de commande, ces différences étant de nouveau supprimées par réglage de la vitesse de rotation du dispositif d'affichage, en un temps relativement court. Les différences d'état des dispositifs de ce type peuvent rester très faibles et n'atteindre une grandeur décelable à l'oeil que pour des chocs mécaniques extérieurs importants, et peuvent de nouveau être compensées par le réglage, en des temps courts, que l'on peut déterminer. A cet effet, l'invention concerne un appareil du type indiqué ci-dessus, appareil caractérisé en ce que le dispositif d'affichage fonctionne au moins avec-deux vitesses de rotation, au moins l'une des vitesses de rotation étant supérieure et au moins l'autre étant inférieure à une vitesse de rotation de consigne correspondant à la fréquence du quartz, un élément de mémoire étant prévu, dont une entrée reçoit les impulsions provenant de la division de la fréquence du quartz et dont l'autre entrée reçoit les impulsions dérivées du dispositif d'affichage ou du dispositif mécanique de maintenance du temps, commandé électroniquement, et qui ont pratiquement la même fréquence récurrente que les impulsions résultant de la division de la fréquence du quartz, la ou les sorties de l'élément de mémoire commandant un organede commutation pour commuter la vitesse de rotation du dispositif d'affichage. Selon l'invention, on monte le dispositif à quartz très peu sensible aux perturbations ainsi que le moyen de réglage électronique, dans un dispositif d'affichage à commande électronique, invariable mécaniquement, de préférence dans un bracelet-montre. a' commande électronique, fabriqué en grande série. Un avantage de l'invention réside dans le fait que l'utilisation de l'appareil simple de maintenance du temps, ci-dessus combiné à une commande à quartz -électro- nique supplémentaire, donne une horloge à quartz de grande précision. Un autre avantage par rapport aux solutions connues réside dans le fait que le réglage de l'horloge peut se faire à chaque instant de façon simple du fait que le dispositif d'affichage (par exemple un mécanisme de bracelet-montre à commande électronique classique) peut être retenu mécaniquement et qu'en même temps les deux diviseurs de fréquence électroniques 2 et 8 peuvent être remis à zéro à l'aide d'un commutateur (remise à zéro). Lors du départ du mouvement du bracelet-montre à quartz à l'instant voulu, on met en mouvement le dispositif d'affichage et cela commande en même temps le commutateur du diviseur de fréquence. Suivant une caractéristique avantageuse de-l'invention, le dispositif d'affichage est entraîné par un dispositif oscillant mécanique à commande électronique, notamment un dispositif de balancier basse fréquence, par l'intermédiaire d'une transmission et les variations de vitesse de rotation sont provoquées par la variation de fréquence de ce système oscillant. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif d'affichage est entrainé par un moteur à commande électronique agissant par l'intermédiaire d'une transmission,.les variations de vitesse de rotation résultant d'une variation de l'énergie d'alihen- tation et/ou de l'énergie perdue. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les impulsions, par exemple des impulsions de commande ou d'entraînement du dispositif mécanique à commande électronique de maintenance du temps, sont envoyées à l'élément de mémoire par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence électronique de façon que la sortie du diviseur de fréquence fournisse toujours une impulsion lorsque par exemple l'aiguille des secondes du dispositif d'affichage a parcouru un angle déterminé proportionnel au nombre d'échelons du diviseur de fréquence binaire. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les impulsions du dispositif d'affichage sont créées par un convertisseur mécanique/ électrique, par exemple un contact ou un moyen électronique,- et sont transmises directement à l'élément de mémoire éventuellement par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence électronique. La présente invention sera décrite plus en détail, à titre d'exemples non limitatifs, à l'aide des dessins annexés, dans lesquels - La figure- 1 est un schéma-bloc d'une montre-bracelet à quartz comportant un dispositif d'affichage à commande électronique; - La figure 2 représente le profil chronologique des tensions aux entrées et à la sortie de la bascule bistable ainsi que la fréquence de mouvement - La figure 3 représente un exemple d'un montage -de commande et d'entraînement d'un mouvement à commutateur électronique pour commuter la fréquence de mouvement. L'oscillateur à quartz 1 commande le diviseur de fréquence 2. La sortie du diviseur de fréquence 2 est reliée à l'entrée El de la bascule bistable 3. Le dispositif d'affichage 4 (par exemple un mécanisme de balancier à commande électronique classique d'une montre-bracelet) se compose du mécanisme de mouvement 5, à commande électronique, qui attaque la t-ransmission 6 commandant le mouvement à l'affichage 7 (mécanisme d'affichage). Une seule pile, non représentée, alimente tous les éléments 1-9 représentés sur la figure 1. Le mécanisme 5 à commande électronique commande un autre diviseur de fréquence électronique 8 dont la sortie est reliée à l'entrée E2 de la bascule bistable 3. La sortie A de la bascule bis table 3 commande le commutateur électronique 9 qui agit sur le mécanisme de balancier à commande électronique 5. L'exemple de réalisation représenté - la figure l fonctionne comme décrit en relation avec la figure 2 L'oscillateur à quartz 1 travaille à la fréquence f Q = 2m Hz (par exemple m = 15; fQ = 32,768 kHz). Le diviseur de fréquence 2 attaqué par cette fréquence travaille avec un rapport de division 2n/1 (par exemple n = 21). Les impulsions de sortie sont envoyées à l'entrée El de la bascule bistable 3. Le mécanisme de balancier 5 à commande électronique, qui forme avec la transmission 6 et le dispositif d'affichage 7 un mouvement d'horlogerie à commande électronique classique d'une montre-bracelet, travaille à la fréquence méca nique fUM = 4 Hz + # fUM- Lors de chaque passage par zéro, le mécanisme, qui comporte de préférence un convertisseur dynamique à aimant permanent, reçoit une impulsion de tension induite. La fréquence de la suite des impulsions. électriques est égale à : f = 8 Hz + 2 a fUM- Dans cette relation 2 # fUM = fU1 = fU2 fU1 - fU2 fUM = 4 Hz + 2 Un étage de formation d'impulsions 5a transmet ses impulsions à un diviseur de fréquence 8 qui travaille suivant un rapport de division égal à 2q/l.Les impulsions de sortie de ce diviseur de fréquence 8, qui ont une fréquence f . 2P - q, commandent l'entrée E2 de la basculebistable 3. Les rapports de division des diviseurs de-fréquence 2 et 8 sont choisis de façon que les fréquences fE1 et fE2 appliquées aux deux entrées El et E2 de la bascule bistable 3 soient égales si l'on ne tient pas compte des différences positives ou négatives de fréquence. On en déduit les relations suivantes f El = f Q 2-n = 2(m-n)Hz fE2 = fU.2-q = 2(p-q)Hz fUl = fQ.2(q-n) + # fvi A fU1) > O fU2 = fQ.2(q-n) + # fU2 ; t fu2 m-n=p-q (exemple : m = 15; n = 21; p = 3; q = 9). La fréquence mécanique du mécanisme de balancier à commande électronique est commutée par un organe de commutation 9 commandé par la sortie A de la bascule bistable 3. On modifie la fréquence en branchant une résistance 10 en parallèle à la.capacité 12 par l'intermédiaire d'un transistor 11 fonctionnant en commutateur. Il en résulte qu'â l'aide du système magnétique triple et en déplaçant la caractéristique courant/tension négative qui se présente aux bornes de la bobine, on obtient une impulsion d'entraînement auxiliaire déphasée sur la bobine 14 lorsque le transistor 11 a commuté. Dans cet exemple, on obtient à l'aide d'une impulsion d'entraînement supplémentaire une augmentation de fréquence (correspondant à une variation de marche de l'ordre de 2 minutes/jour) du mécanisme de mouvement oscillant à commande électronique. Le mécanisme de mouvement est réglé mécaniquement de façon que, lorsque le transistor 11 est commuté, on obtienne une avance de la montre (c'est-à-dire une fréquence plus élevée) d'environ 1 minute/jour et que, lorsque le transistor 11 n'est pas commuté, on obtienne un retard (fréquence plus faiblej de l'ordre de 1 minute/jour. Pour les variations relatives de fréquence du mécanisme de mouvement, on a les relations suivantes Avance : Gv f = + 1 min/d fQ.2(q-n) # fU2 Retard : GN = fQ.2(q-n) = - 1 min/d Sur la figure 2, on a représenté un diagramme d'impulsions des tensions d'entrée uEi et uE2 ainsi que la tension de sortie uA de la bascule bistable en fonction du temps. La bascule bistable est ainsi commandée par les flancs positifs d'entrée des impulsions passant par les entrées E1 et E2. Lorsque la montré a' quartz fonctionne, on peut avoir les commutations ou les états logiques suivants sur la bascule bistable. a) On suppose que l'entrée A est commutée de façon que le mécanisme dé balancier se trouve à la fréquence fU1 (fréquence supérieure). L'impulsion dérivée du balancier arrive en avance à l'entrée El. Cela signifie ainsi que le mécanisme de balancier est en avance par rapport au système à quartz et il est basculé à la fréquence fU2 par le flanc positif de la dernière impulsion arrivée à l'entrée El de la bascule bistable. La fréquence de mouvement reste maintenue jusqu'à l'arrivée aux entrées du flanc de l'impulsion positive suivante. L'-état de commutation de la bascule bistable détermine à chaque fois la fréquence de balancier. b) Lorsqu'une impulsion fournie par l'oscillateur à quartz arrive à l'entrée El avant l'impulsion dérivée du balancier et arrivant à l'entrée E2, c'est-à-dire lorsque le mécanisme de balancier est en retard, le flanc positif de l'impulsion fournie par le mécanisme de balancier branche la fréquence de mouvement fUl c) Si, par suite de parasites extérieurs, le retard ou l'avance n'est pas supprimé dans l'intervalle dtune période de l'impulsion arrivant à la bascule bistable, on branche, pendant une durée réduite, une fréquence qui ne correspond pas à la fréquence de balancier recherchée-pour régler le dispositif mais la valeur moyenne en fonction du temps de la fréquence du balancier jusqu'à l'inversion suivante correspond à peu près à la fréquence de mouvement voulue. Des erreurs d'affichage provenant d'incidents mécaniques peuvent provisoirement aller jusqu'à une demi-période des impulsions arrivant à l'entrée El. Ces erreurs sont de nouveau corrigées dans un temps qui est inversement proportionnel aux variations de fréquence 4 fU-l ou A Comme une horloge à balancier, du fait de la répartition statistique des incidents, a déjà une très bonne stabilité de marche sur un temps prolongé, les variations de fréquence d fU1 et t fU2 sont tellement petites que l'affichage ne présente aucune erreur décelable. Ce n'est que pour des incidents mécaniques extérieurs importants quel'on a provisoirement des différences apparentes qui sont toutefois supprimées rapidement par le réglage. Une avance ou un retard rémanent, provenant des variations de fréquence fU1 ou fu2, et qui sont par exemple de l'ordre de 1 minute/jour, donnent après 74 secondes une différence d'état de l'ordre de 44 millisecondes, ce qui ne peut pas se déceler à l'oeil. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Appareil de maintenance du temps, notamment montre-bracelet à quartz, comprenant un oscillateur à quartz avec des diviseurs de fréquence électroniques ainsi qu'un dispositif de maintenance du temps mécanique à commande électronique et un dispositif d'affichage, appareil caractérisé en ce que le dispositif d'affichage fonctionne au moins avec deux vitesses de rotation, au moins l'une des vitesses de rotation étant supérieure et au moins l'autre étant inférieure à une vitesse de rotation de consigne correspondant à la fréquence du quartz, un élément de mémoire étant prévu, dont une entrée reçoit les impulsions provenant de la division de la fréquence du quartz et dont l'autre entrée reçoit les impulsions dérivées du dispositif d'affichage ou du dispositif mécanique de maintenance du temps commandé électroniquement et qui ont pratiquement la même fréquence récurrente que les impulsions résultant de la-division de la fréquence du quartz, lâ où les sorties de l'élément de mémoire commandent un organe de commutation pour commuter la vitesse de rotation du dispositif d'affichage. 20) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'affichage est entraîné par un dispositif oscillant mécanique à commande électronique, notamment un dispositif de balancier bas.se fréquence, par l'intermédiaire d'une transmission, et les variations de vitesse de rotation sont provoquées par la variation de fréquence de ce système oscillant. 30) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'affichage est entraîné par un moteur à commande électronique agissant par l'intermédiaire d'une transmission, les variations de vitesse de rotation résultant d'une variation de l'énergie d'alimentation et/ou de l'énergie perdue. 40) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions, par exemple des impulsions de commande ou d'entraînement du dispositif mécanique à commande électronique de maintenance du temps, sont envoyées à l'élément de mémoire par l'intermédiaire dtun diviseur de fréquence électronique de façon que la sortie du diviseur de fréquence fournisse toujours une impulsion lorsque par exemple l'aiguille des secondes du dispositif d'affichage a parcouru un angle déterminé proportionnel au nombre d'échelons du diviseur de fréquence binaire 50) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions du dispositif d'affichage sont créées par un convertisseur mécanique/électrique, par exemple un contact ou un moyen électronique, et sont transmises directement à l'élément de mémoire éventuellement par l'intermédiaire d'un diviseur de fréquence électronique. 60) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de mémoire se compose d'une bascule bistable avec deux entrées distinctes (El et E2) et deux sorties (Al et A2). 70) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commutation servant à commuter la vitesse de rotation ou la fréquence est un transistor monté en émetteur commun, et qui branche une résistance ohmique en parallèle à un condensateur à l'aide d'un montage de commande d'alimentation et de commande d'entraînement du dispositif oscillant électromagnétique ou du moteur, pour qu'une impulsion auxiliaire modifie la fréquence ou la vitesse de rotation 80) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une variation de la fréquence propre du dispositif oscillant à commande électronique est assurée par des bobines d'entraînement (21 et 22) décalées dans ltespace, qui se branchent par des moyens électroniques. 9 ) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la variation de la fréquence propre du dispositif oscillant mécanique à commande électronique résulte d'une variation de l'amplitude, par exemple d'une variation de l'alimentation en énergie ou d'un amortissement, de préférence par un dispositif oscillant à amplitudes non isochrones.