Brevet FR2298131A1 — publié le 19760813

La présente invention concerne un procédé de mesure de l'amplitude d'oscillation du balancier d'un mouvement d'horlogerie et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans les appareils de mesure de cette grandeur actuellement connus, l'indication, qui peut se faire par exemple au moyen d'un tube à rayons cathodiques gradué sur lequel le spot passe à chaque alternance du mouvement d'horlogerie à contrôler ou au moyen d'un instrument à cadre mobile, ntest généralement pas parfaitement linéaire.En effet, la fonction mathématique qui décrit la relation entre l'amplitude A de l'oscillation du balancier, l'angle de le vée du balancier #, l'intervalle de temps AT séparant les instants de dégagement et de chute, et la pulsation du mouvement d'horlogerie S a la forme suivante (1) T = A sin ( aJ (w M 2 2 La transformation de cette fonction en une fonction équivalente mais adaptée pour pouvoir être obtenue au moyen de circuits électroniques analogiques qui ne soient pas excessivement compliqués, implique l'acceptation d'une non-linéarité de l'échelle de mesure qui entraxe une imprécision de la mesure. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient et à fournir un procédé de mesure pouvant être réalisé au moyen de circuits électroniques relativement simples tout en permettant une indication parfaitement linéaire de la valeur de l'amplitude mesurée. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à détecter et à transformer en signaux électriques les bruits engendrés par la marche du mouvement, à sélectionner les signaux correspondant aux dégagements et aux chutes dans l'échap pement, à produire à partir de ces signaux dtune part des signaux représentant l'intervalle de temps A T. séparant un dégagement et la chute correspondante et, d'autre part, des signaux représentant l'in- tervalle de temps T0 séparant deux alternances de l'oscillation du balancier, à produire à partir d'une source d'impulsions de référence à fréquence de répétition constante f0 deux séries d'impulsions de comptage, l'une ayant une fréquence de répétition fixe et l'autre ayant une fréquence de répétition proportionnelle ou inversement proportionnelle à la valeur numérique S::de l'angle de levée du balancier, à compter les impulsions de ces séries durant des intervalles de temps de ATi et de m. n. To, n et m étant plus grands ou égaux à 1, et à effectuer la division des nombres obtenus par les deux comptages, de manière à obtenir le quotient égal à la valeur numérique de l'angle représentant l'amplitude à mesurer. lie dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est ca ractérisé en ce qu'il comporte un circuit de formation de signaux recevant les signaux de marche du mouvement et fournissant des signaux de temps détermiiant les intervalles ATi et To, un générateur d'impulsions de référence, deux groupes de changeurs de fréquence connectés à la sortie du générateur, l'un de ces groupes comportant un changeur de fréquence variable connecté à un dispositif de présélection du rappprt de changement de fréquence selon la valeur de l'angle de levée r , un circuit logique de sélection et dé connexion agencé de manière à recevoir, d'une part, les signaux de temps et, d'autre part, les deux séries d'impulsions de comptage fournies par les deux groupes de changeurs de fréquence, et à alimenter deux compteurs électroniques connectés entre eux de manière à fournir à la sortie du deuxième compteur un nombre d'impulsions égal au quotient A. L'invention sera expliquée avec plus de détails sur la base d'une forme d'exécution d'un dispositif pour la mesure de l'amplitude décrit à titre d'exemple et représenté dans le dessin annexé dans lequel la figure 1 est un diagramme synoptique général du dispositif et les figures 2a, 2b et 2c constituent un schéma plus détaillé d'une partie de ce dispositif. lie procédé de mesure mis en oeuvre dans le présent dispositif est basé sur la forme linéarisée, dans l'intervalle T, de la relation (1) qui s'écrit, en remplaçant M par #, To étant l'inter To valle de temps qui sépare deux alternances de l'oscillation du balancier, (2) A = # .To # #T Pour obtenir ce rapport, le présent procédé consiste d' d'a- bord à compter d'une part pendant un intervalle de témps T0 ou un multiple n.m.T0 de cet intervalle, des impulsions d'une fréquence de récurrence f = 0 , et, d'autre part, pendant un ou plusieurs in$ervalles de temps T;, c'est-à-dire d'une façon générale pendant 10 des impulsions d'une fréquence de récurrence f1 = , in- versement proportionnelle a la valeur de l'angle de levée T, , qui est connue pour le mouvement d'horlogerie à contrôler.En effectuant la division Ny : Nx des nombres N et Ex ainsi comptés, on obtient y un nombre qui est égal à la valeur numérique de l'angle A de 1 'ampli- tude du balancier, exprimé dans les mêmes unités que l'angle de levée Zqui a été introduit danse dispositif. Dans le diagramme de la figure 1, le point 1 désigne l'entrée des signaux électriques obtenus par détection des bruits de la montre, qui s'effectue d'une manière bien connue en soi, au moyen d'un microphone non représenté, agencé pour capter et transformer ces bruits, d'une façon suffisamment fidèle, en impulsions électriques. lie point 2 désigne la sortie du dispositif de mesure proprement dit, qui fournit la valeur de mesure A sous forme d'un nombre d'impulsions correspondant. Cette valeur est ensuite indiquée par un dispositif d'indication approprié, non représenté, connecté à la borne 2. On peut notamment prévoir dans le cadre d'un tel dispositif d' indication un comptage du nombre d'impulsions A, une mémorisation de ce nombre, une sélection du mode d'affichage, par exemple un affichage de degré en degré, de cinq en cinq degrés ou de dix en dis degrés, et un dispositif d'affichage numérique ou analogique, par exem- ple sous forme d'une série de voyants lumineux disposés en ligne. lie dispositif d'indication peut bien entendu être constitué également par toutes sortes de machines de traitement d'informations. l'es signaux apparaissant en 1 sont appliqués à un circuit de mise en forme 3 qui produit une série d'impulsions rectangulai res de longueurs tS Ti espacés d'un intervalle T0 - h Ti, selon les définitions données plus haut. Ces impulsions AT. sont appliquées à un circuit 9 qui est un circuit logique de sélection et de connexion dont le fonctionnement sera décrit avec plus de détails en relation avec la fig. 2b. lie dispositif de la fig. 1 comporte un générateur d'impulsions de référence dont la fréquence de récurrence est stable et égale à fO. Ce générateur peut inclure un oscillateur à quartz par exemple. Les impulsions de fréquence f0 sont appliquées à deux groupes de changeurs de fréquence 5, 7, d'une part et 6 d'autre part. Dans la forme d'exécution préférée, décrite ici, la division 22 par 1r= 27 de la fréquence f y est remplacée par une division par 22 dans un diviseur de fréquence 6 et par une division par 7 dans le canal parallèle 5, 7. Ceci permet une simplification des circuits très intéressante pour la réalisation pratique du dispositif. En conséquence, la division dans le canal 6 fournit une série d'impulsions de fréquence f0 fy = m.22 où m est un facteur plus grand ou égal à 1, dont l'introduction sera expliquée plus loin. Dans le canal parallèle, un diviseur 5 effectue une division par 7 et un diviseur variable 7 effectue une division par de sorte qu'on obtient à la sortie de 7 une série d'impulsons de fréquence f f o x = lie nombre SS, qui correspond à la valeur de l'angle de levée donné, est préaffiché dans un sélecteur 8 couplé au diviseur va riable 7. lies deux séries d'impulsions f et f sont appliquées au I y circuit logique 9 qui alimente deux compteurs, un compteur d'impulsions 10 et un compteur de groupes d'impulsions 11, connectés entre eux de manière à ce que la sortie du compteur 11 représente le quotient N :: N1 des nombres d'impulsions fournis aux compteurs 11 et y 10 respectivement. lie circuit 9 est ainsi agencé pour transmettre d'une part au compteur 10 les N impulsions de fréquence f qui se produisent I I dans l'intervalle & T; considéré, ou dans l'ensemble des intervalles considérés pour la mesure, et d'autre part, au compteur 11 les N impulsions de fréquence f y qui se produisent dans un y intervalle n.m.TO. Dans ces conditions, le nombre d'impulsions A apparaissant au point 2 représente bien la grandeur à mesurer selon la formule susmentionnée. A la fin de chaque intervalle de mesure n.m.TO les compteurs sont remis à zéro à partir du circuit 9 par l'intermédiaire d'un conducteur 12. lies figures 2a, 2b et 2c donnent un schéma simplifié d'une forme d'exécution du circuit comprenant les blocs 5 à Il de la figure 1. lies trois parties de ce circuit représentées respectivement aux figures 2a, 2b et 2c sont reliées entre elles par des conducteurs communs désignés par a, b, c, d, e, f et g.Te schéma comprend plusieurs circuits logiques du type TTS tels qu'ils sont fabriqués par exemple par la société Texas Instruments (cf. "The TTL Data Book, supplement to CC-401" de Texas Instruments, 1973) ces circuits étant indiqués dans le dessin par des blocs désignés par les numéros correspondants et leurs bornes étant numérotées de la même façon que les circuits fabriqués, e.à.d. de 1 à 14 ou de 1 à 16. lies numéros de bornes n'ont bien entendu aucun rapport avec les chiffres de référence utilisés dans la présente description. Certains circuits TTl sont en outre représentés avec plus de détails pour faciliter la compréhension du schéma.Comme le montre la figure 2a, le diviseur 5 effectuant une division par 7 des impulsions de fréquence f0 est réalisé à partir d'un circuit SN 7490 N et le diviseur 7 effectuant la division suivante par5: utilise deux circuits SN 74192 N connectés à deux dispositifs de préaffichage 8' et 8" qui constituent le sélecteur 8. Ces dispositifs 8' et 8" sont du type "multiswitch" binaire bien connu dans cette technique et permettent de déterminer respectivement les unités et les dizaines de la valeur de 5 lieurs bornes sont désignées de manière conventionnelle par 1, 2, 4 et 8. La sortie du diviseur 5 est conditionnée par un circuit logique 15' commandé à partir du circuit 9 (conducteur c) pour des raisons de synchronisation. lies impulsions de sortie du diviseur 7 apparaissent sur un conducteur a, un conducteur b transmettant à ce circuit, à la fin de chaque intervalle de mesure, une impulsion de remise à zéro. lie diviseur 6 est agencé pour effectuer une division par m.22, m pouvant être égal à 1 ou à 2, pour permettre deux mesures différentes telles qu'elles seront expliquées plus loin. A cet effet, le diviseur 6 comporte un premier diviseur réalisé à partir d'un circuit SN 74107 N de manière à effectuer une division par deux ou par quatre selon la position d'un interrupteur 13 (Fig. 2b). Ce dernier commande, par l'intermédiaire d'un conducteur f, des circuits connectés entre ledit premier diviseur et un deuxième diviseur, réalisé à partir d'un circuit SN 7492 N, effectuant une division par 11. La sortie e du diviseur par 11 est conditionnée par un circuit logique 15 commandé par l'intermédiaire d'un conducteur d à partir du circuit 9. La figure 2b montre le schéma du circuit 9 qui comporte notamment deux diviseurs par deux, 23, qui reçoivent les impulsions ATi et commandent en particulier le circuit logique 15", déterminant ainsi la fourniture d'impulsions f au compteur 11 (sur la li y gne e). L'agencement représenté assure que pour chaque groupe, de quatre impulsions #Ti, les impulsions f ne soient fournies que du y rant les deux dernières périodes T0. lie circuit 9 comporte en outre des circuits logiques 16, 17 et 18 qui commandent la transmission des impulsions f1 au compteur 10 (par le conducteur g) de telle façon que pour le même groupe de quatre impulsions nTi, les impulsions f1 ne puissent être transmises par le conducteur g que durant les deux premières impul sions A T1 et #T.. Selon la position de l'interrupteur 13, le comp 1 2 tage sera effectué pendant la durée de l'une de ces impulsions ou pendant les deux impulsions, c.à.d. que n = 1 ou n = 2 respectivement. Dans le premier cas, un interrupteur 19 permet de déter miner l'impulsion à mesurer, c.à.d. & T1 ou & T2; la position de cet interrupteur 19 conditionne les circuits logiques 18 par l'intermédiaire d'un circuit formeur d'impulsion 20, réalisé dans une partie d'un circuit SN 74123 N de la manière représentée, et par l'intermédiaire de circuits de mémorisation 21, 22, réalisés à partir d'un circuit SN 74107 N. L'information sur l'état de l'interrupteur 19 est transmise aux circuits 18 à la fin de chaque groupe de quatre impulsions sous la commande d'une impulsion de transfert dérivée d'une manière non représentée du circuit 23 et apparaissant à la borne T r du schéma de la figure 2b. On peut ainsi effectuer la mesure de 1' amplitude de l'oscillation du balancier dans l'un ou l'autre sens du mouvement de celui-ci. Dans le cas de la mesure de T1 + T2 on détermine par contre la valeur moyenne de l'amplitude dans les deux sens. lies deux positions de l'interrupteur 13 qui permettent de passer de la mesure d'une levée à celle de deux levées, correspondent, dans la formule générale au cas où respectivement n = 1, m = 2 (1 levée) et n = 2, m = 1 (2 levées). lie fait que la mesure se réfère toujours à deux périodes T0 successives (m.n = 2) permet d'éliminer l'influence sur la mesure d'une éventuelle asymétrie des périodes T0 dans les deux sens de rotation du balancier. La figure 2c représente les deux compteurs 10 et 11, réalisés respectivement par trois circuits SN 7490 N et SN 74192 N. Elle montre également la connexion des conducteurs g et e fournissant les impulsions à compter, le conducteur 12 fournissant à la fin de chaque intervalle de mesure une impulsion de remise à zéro des compteurs, dérivée, d'une façon non représentée, du circuit 23 et transmise par le conducteur b au circuit 7, ainsi que la borne de sortie 2 fournissant le nombre d'impulsions A. Il ressort de ce qui précède que le procédé selon l'invention permet de réaliser un dispositif pour la mesure de l'amplitude d'un balancier utilisant une technique entièrement digitale. Le connp tage d'impulsions obtenues par l'intermédiaire de diviseurs à partir d'un générateur d'impulsions de référence très stable, l'utilisation de circuits logiques pour la définition des intervalles de temps de comptage et la division effectuée également par voie digitale, procurent non seulement une très grande précision et une linéarité parfaite de la mesure, mais permettent également une réalisation parti culièrement simple et économique tout en assurant une très grande flexibilité dans le choix des mesures à effectuer et des valeurs à afficher. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme-de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de mesure de l'amplitude d'oscillation du balancier d'un mouvement d'horlogerie, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter et à transformer en signaux électriques les bruits engendrés par la marche du mouvement, à sélectionner les signaux correspondant aux dégagements et aux chutes dans l'échappement, àpro- duire à partir de ces signaux d'une part des signaux représentant 1' intervalle de temps Q Ti séparant un dégagement et la chute corres- pondante et, d'autre part, des signaux représentant l'intervalle de temps T0 séparant deux alternances de l'oscillation du balancier, à produire à partir d'une source d'impulsions de référence à fréquen ce de répétition constante f deux séries d'impulsions de comptage, o l'une ayant une fréquence de répétition fixe et l'autre ayant une fréquence de répétition proportionnelle ou inversement proportionnelle à la valeur numérique 5gde l'angle de levée du balancier, à compter les impulsions de ces séries durant des intervalles de temps de et de m. n. T0, n et m étant plus grands ou égaux à 1, et à effectuer la division des nombres obtenus par les deux comptages, de manière à obtenir le quotient égal à la valeur numérique de l'angle représentant l'amplitude à mesurer. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la série d'impulsions de comptage à fréquence de répétition fixe est obtenue par division de la fréquence f0 par 22.m et la série dtim- pulsions de comptage à fréquence fonction de 2 est obtenue par divi sion de f par 7. S , ces deux séries d'impulsions étant comptées respectivement durant les intervalles de m.n.TO et 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sélectionne dans chaque intervalle de mesure n.m.T les intervalles h T. ayant une phase donnée par rapport à l'oscillation du balancier, de manière à mesurer l'amplitude pour le sens de rotation correspondant du balancier. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sélectionne dans chaque intervalle de mesure n.m.TO au moins deux intervalles & i ayant des phases alternantes par rapport à l'oscillation du balancier, de manière à mesurer l'amplitude moyen ne dans les deux sens de rotation du balancier. 5 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de formation de signaux recevant les signaux de marche du mouvement et fournissant des signaux de temps déterminant les intervalles Ti et To, un générateur d'impulsions de référence, deux groupes de changeurs de fréquence connectés à la sortie du générateur, l'un de ces groupes comportant un changeur de fréquence variable connecté à un dispositif de présélection du rapport de changement de fréquence selon la valeur de l'angle de levée , et un circuit logique de sélection et de connexion agencé de manière à recevoir, d'une part, les signaux de temps et, d'autre part, les deux séries d'impulsions de comptage fournies par les deux groupes de changeurs de fréquence, et à alimenter deux compteurs électroniques connectés entre eux de manière à fournir à la sortie du deuxième compteur un nombre d'impulsions égal au quotient A. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le changeur de fréquence variable est un diviseur de fréquence effectuant une division par 7 et par 7, la valeur de r étant déterminée par le dispositif de présélection formé par un commutateur connecté au diviseur par Z, et le changeur de fréquence fixe est un diviseur effectuant une division par 2.m.11. 7- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit logique de sélection et de connexion comporte un dispositif de réglage déterminant les nombres m et n. 8 - Dispositif selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le circuit logique de sélection et de connexion comporte deux interrupteurs commandant d'une part le div-iseur de fréquence fixe de manière à déterminer le nombre m et, d'autre part, un circuit logique (16, 17) connecté aux sorties du diviseur de fréquence fonction de rez du circuit de formation de signaux fournis sant des impulsions 4 Ti, de manière à déterminer le nombre et la phase des impulsions A T. entrant dans la mesure, le circuit logique de sélection et de connexion comportant en outre un diviseur qui reçoit les impulsions # Ti du circuit de formation de signaux et fi- xe le nombre de ces impulsions qui doivent former l'intervalle de mesure n.m.TO, et des moyens pour produire des impulsions de commande à la fin de l'intervalle de mesure pour bloquer la sortie du diviseur de fréquence fixe et pour remettre à zéro les compteurs d' impulsions.