Brevet FR2206538A1 — publié le 19740607

La présente invention a pour objet un dispositif de synchronisation d'un balancier oscillant dans un mouvement d'horlogerie Il est connu d'utiliser dans des appareils d'horlogerie à oscillateur haute fréquence, notamment à quartz, un balancier comme organe moteur pour l'entraînement du mouvement de commande des aiguilles. Il existe en effet de multiples mouvements d'horlogerie dont le balancier spiral est entretenu par des moyens électromagnetiques et qui peuvent se preter à cet emploi. Une telle solution présente un intéret évident, du fait qu'elle conduit à la réalisation d'appareils d'horlogerie d'une haute précision qui est donnée par le quartz à un prix raisonnable et du fait de l'utilisation d'un mécanisme d'affichage de l'heure qui est déjà fabriqué économiquement par ailleurs en très grande série. La condition à remplir est l'asservissement sflr de la fréquence d'oscillation du balancier spiral à celle du quartz, cette dernière etant préalablement démultipliée. Bien.que divers procédés aient déjà été proposés pour atteindre ce but, on considèrera seulement le cas de balanciers dont le mouvement est entretenu par des dispositifs électrodynamiques, c'est-à-dire des balanciers tels que 1 (figure I) portant au moins deux aimants a, a' se déplaçant en regard d'une bobine fixe d sans fer. Il serait également possible d'utiliser une disposition inverse dans laquelle la bobine b serait mobile et les aimants a, a' seraient fixes. Suivant un procédé connu, il n'y a pas d'autoentretien du balancier ; la bobine reçoit les impulsions issues du générateur à quartz, lesquelles forcent le balancier à osciller par effet de résonnance. Ce procédé présente une solution simple mais qui comporte des inconvénients du fait que l'amplitude du balancier déprend étroitement de la différence entre sa fréquence naturelle et celle des impulsions du générateur, ladite amplitude pouvant devenir insuffisante pour assurer l'entratnement du rouage. De même, le démarrage après un arret peut n'être pas obtenu. Suivant un autre procédé connu utilisant un asservissement amplitude-fréquence, le balancier-spiral a un mouvement auto-entretenu. Moyennant certaines dispositions connues, on obtient un fort anisochronisme, c'est-à-dire que sa fréquence propre est fortement dépendante de son amplitude. Un circuit spé- cial permet d'effectuer une comparaison de sa fréquence instantanée à celle du générateur à quartz et de doser l'énergie d'entretien pour ramener la première à une valeur identique à celle du second. Ce procédé est complexe et présente-des risques de "pompage" et de "décrochage" de l'asservissement. Le dispositif suivant l'invention vise à synchroniser l'oscillation du balancier-spiral sur la fréquence du générateur haute fréquence à quartz par des moyens simples avec une grande sdreté de fonctionnement. Conformément à l'invention, on utilise un mouvement d'horlogerie dans lequel un balancier porte au moins un aimant, l'oscillation dudit balancier étant entretenue par un dispositif comprenant une bobine de commande et une bobine motrice, lesdites bobines étant reliées par un circuit de commutation, ladite synchronisation étant obtenue par un oscillateur haute fréquence, relié à un circuit pour l'entretien de ses oscillations et la démultiplication de fréquence caractérisé en ce que des impulsions de synchronisation émises à la sortie du circuit démultiplicateur de l'oscillateur haute fréquence sont appliquées directement à la bobine motrice, lesdites impulsions de synchronisation étant de même signe que les impulsions motrices et agissant sur le balancier dans la zone d'interaction aimant-bobines. Ce dispositif est de réalisation très simple du fait qu'on utilise un circuit d'auto-entretien d'un type connu qui est intégralement conservé sans aucune modification et du fait que les impulsions de synchronisation sont appliquées directement à la bobine motrice dudit circuit. Par ailleurs, ce dispositif présente une grande sûreté de fonctionnement. En effet, les impulsions de synchronisation agissent à un moment où le balancier est relativement loin de sa position de repos et présentent une efficacité maximale pour corriger sa fréquence naturelle d'oscillation et la verrouiller sur celle de l'oscillateur haute fréquence à quartz. L'amplitude du balancier est toujours maintenue à une valeur suffisante par le circuit d'auto-entretien contrebalançant sur le plan énergétique l'action du circuit de synchronisation. D'autres caractéristiques de l'invention apparattront à la lecture de la description qui va suivre et du dessin sur lequel - La figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un balancier-spiral entretenu par des moyens électrodynamiques. - Les figures 2a, 2b sont des vues en plan du dispositif aimant-bobines du balancier représenté à la figure 1. - La figure 3 est un schéma des circuits d'auto-entretien de l'oscillateur haute fréquence et de synchronisation. - Les figures 4a à 4d sont des graphiques représentant la tension aux bornes de la bobine motrice en ordonnée en fonction du temps en abscisse.. A la figure 1, on a représenté un balancier 1 de type connu muni d'un ressort spiral 2, et comportant un axe lc sur lequel sont montés des disques la, lb portant des aimants a, a' se dépraçant avec le balancier en regard de la bobine b suivant un mouvement aller A et retour R ainsi qu'il est représenté aux figures 2a, 2b. Aux figures 2a, 2b, on a représenté la bobine b et là position des aimants a, a' en trait interrompu lorsqu'ils se trouvent en position de repos. Cette position de repos corres pondant à un axe PM ou "point-mort qui est décalé par rapport à l'axe 0, 0' reliant le centre de la bobine b à l'axe du balancier 1, en vue de favoriser le démarrage des oscillations. (Au centre de la bobine la résultante des forces de Laplace entre le couple aimant-bobines est nulle). Le circuit connu d'auto-entretien du balancier 1 qui est représenté en trait fin à la figure 3 comprend une bobine motrice Bm et une bobine de commande Bc qui sont enroulées simultanément pour constituer la bobine b représentée aux figures 1 et 2. La bobine motrice Bm est montée entre la borne positive de la source de courant S et le collecteur 3 d'un transistor Trl dont l'émetteur 4 est relié à la borne négative de la source de courant S. La base 5, du transistor Trl est connectée par un condensateur C à la bobine de commande Bc et une résistance R est branchée entre le condensateur C et la source de courant S. Conformément à l'invention, on utilise un oscillateur haute fréquence qui est constitué par un quartz Q et un circuit de synchronisation qui sont représentés en trait fort sur la figure 3. Le quartz Q est branché sur un circuit intégré CI assurant l'entretien des oscillations du quartz et comportant des moyens de démultiplication de la fréquence du quartz permettant de ramener celle-ci, notamment de 2,621.440 Hz à 2,5 Hz. Ledit circuit de synchronisation est branché pour son alimentation aux bornes de la source S et sa sortie 6 qui délivre des impulsions de synchronisation est branchée sur la base 7 d'un transistor Tr2 dont le collecteur 8 est connecté à la bobine motrice Bm et l'émetteur 9 est relié à la borne négative de la source de courant S. Ainsi qu'il est représenté à la figure 4a lorsque le balancier 1 est mis manuellement en oscillation et que la source de tension est débranchée, il apparat une tension induite dans la bobine Bm suivant le sens aller A et retour R des aimants a, a' et du balancier. La zone d'interaction aimant-bobines est limitée a x y. A la figure 4b la tension induite est représentée en fonctionnement normal en régime auto-entretenu et il y a deux impulsions par période. Dans le sens aller A, l'impulsion motrice im a lieu au passage sur l'axe PM de point mort et dans le sens retour R elle est située au-delà. A la figure 4c, on a représenté un graphique représentant la tension induite dans la bobine lorsque le circuit de synchronisation comprenant le quartz Qi le circuit CI et le transistor '-2' est branché sur le circuit d'auto-entretien, ledit circuit de synchronisation délivre une impulsion is par période qui est de même signe que im. Au départ, l'impulsion de synchronisation is intervient à un moment quelconque et comme représenté à la figure 4c elle peut se produire en dehors de la zone x y et n'avoir dans ce cas aucune action sur le balancier. Par contre, dans le cas de la figure 4d, l'impulsion is se produit dans la zone x y d'interaction aimant-bobines et elle agit sur l'oscillation balancier-spiral. Si par exemple, on a choisi une disposition (sens du flux des aimants et champ dû au courant dans la bobine) telle que l'auto-entretien soit assuré par une action de répulsion du balancier, il en résulte que l'impulsion de synchronisation intervenant avant le passage des aimants a, a' sur l'axe PM, elle agit sur le balancier en modifiant la période dans le sens d'un retard, selon les lois classiques de la chronomètrie. Il suffit donc d'une part, que la période T1 du balancier soit plus courte que la période de T2 du générateur de synchronisation et que la durée de l'impulsion de synchronisation is soit suffisante pour que T1 soit asservie à T2. Il est bien entendu admis que T1 en régime autoentretenu seul, ne varie pas ou peu en fonction de l'amplitude, ce qui est le cas du mouvement d'horlogerie connu à balancier moteur. Dans le cas ou l'impulsion de synchronisation is coïncide au départ avec l'impulsion motrice im, elle n'a aucun effet sur le balancier, ladite impulsion de synchronisation étant de même signe que l'impulsion motrice et se confondant avec celleci. En raison du décalage initial de PM par rapport à 0, 0' l'intervalle entre deux impulsions im (figures 4a à 4c) est plus court dans le sens A que dans le sens R et du fait de cette dissymètrie, il est avantageux de n'assurer la synchronisation qu'une fois par période. Dans le sens R, l'action de synchronisation de l'impulsion is est minime car elle ne peut agir qu'au voisinage de PM et en conséquence ne modifier T1 que d'une manière limitée. Dans ce cas, le glissement relatif de T1 par rapport à T2 se poursuit jusqu'à ce que l'impulsion is se produise un peu 2 avant im de sens A. Dans le cas où l'auto-entretien du balancier est obtenu par attraction et non par répulsion des aimants, on obtient un mode de fonctionnement inverse de celui décrit ci-dessus, et la période T1 du balancier est supérieure à la période T2 du générateur de synchronisation. Le dispositif de synchronisation suivant l'invention est également applicable aux balanciers portant deux aimants, ou deux fois deux aimants, situés côte à côte, pour lesquels il y a une seule impulsion motrice im par période, par exemple dans le sens A, l'impulsion im dans le-sens R étant supprimée par des artifices connus. Bien entendu, on peut remplacer le circuit de commutation à transistor, par un circuit de commutation à contact mécanique d'un type connu. En dehors de la modification de période apportée par is, il est évident qu'un effet est également exercé sur le plan énergétique, se traduisant par un freinage du balancier. Le circuit d'auto-entretien intervient alors de par son mode d'action pour compenser automatiquement la diminution d'amplitude qui en résulte. De ce fait, cette dernière est toujours maintenue à une valeur suffisante pour l'entraînement du rouage d'affichage. L'énergie nécessaire à la synchronisation s'a joute à celle pour l'auto-entretien. L'énergie totale consommée reste cependant dans des limites acceptables, telles qu'une durée de marche d'au moins une année reste assurée avec une pile standard du modèle déjà employé pour les mouvements d'horlogerie à balancier-moteur. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation rappelés ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1) Dispositif de synchronisation d'un balancier oscillant dans un mouvement dthorlogerie, ledit balancier portant au moins un aimant et ayant son oscillation entretenue par un dispositif comprenant une bobine de commande et une bobine motrice, lesdites bobines étant reliées par un circuit de cammutation, ladite synchronisation étant obtenue par un oscillateur haute fré quence relié à un circuit pour ltentretien de ses oscillations et la démultiplication de fréquence, caractérisé en ce que l'auto-en- tretien étant assuré par une action de répulsion ou d'attraction du balancier, la période propre T1 du balancier est différente de la période T2 du générateur de synchronisation et l'impulsion de synchronisation intervient en dehors du passage au point mort en opposition d'action à l'impulsion motrice. 2) Dispositif de synchronisation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de synchronisation délivre une impulsion de synchronisation par période. 3) Dispositif de synchronisation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'auto-entretien étant assuré par une action de répulsion du balancier la période propre T1 du balancier est plus courte que la période T2 du générateur de synchronisation et l'impulsion de synchronisation intervient avant le passage au point mort. 4) Dispositif de synchronisation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'auto-entretien du balancier étant assuré par une action d'attraction, la période propre T1 du balancier est plus longue que la période T2 du générateur de synchronisation et l'impulsion de synchronisation intervient après le passage au point mort. 5) Dispositif de synchronisation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur haute fréquence est constitué par un quartz piézoélectrique. 6) Dispositif de synchronisation suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractétisé en ce que la sortie du circuit de démultiplication de l'oscillateur haute fréquence est reliée à la base d'un transistor dont le collecteur est connecté à la bobine motrice et l'émetteur est connecté à la borne négative de la source de courant. 7) Dispositif de synchronisation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commutation comprend un transistor dont la base est connectée par un condensateur à la bobine de commande, le collecteur étant relié à la bobine motrice et l'émetteur étant connecté à la borne négative de la source de courant. 8) Dispositif de synchronisation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commutation comprend un commutateur à contact mécanique.