Brevet FR2324038A1 — publié le 19770408

a présente invention se rapporte aux dispcsitifs de gardetemps à balancier entretenu électriquement et asservi à la période d'oscillation d'un autre oscillateur de plus grande stabilité. L'invention concerne plus rarticulièrement un perfectionnement de ces dispositifs permettant d'améliorer le rendement du dispositif synckronisant et,par conséquent,de prolonger la durée de vie de pile. De nombreux types de garde-temps à balancier entretenu et asservi à un oscillateur électrique sont connus. Parmi ceux-ci, on connaît un dispositif comportant un système induit bobinié et un système inducteur à aimants permanents B'un des systèmes induit ou inducteur est solidaire du balancier du dispositif de garde-temps mé canique à asservir et se déplace en regard de l'autre. le système inducteur comporte deux aimants adjacents (oui seront appelés aimants principaux dans la suite du texte) qui engendrent un champ d'induction magnétique comportant de ce fait trois points d'induc- tion nulle. la force électro-motrice induite dans la ou les bobines du système induit comporte par conséquent trois pointes successives de tension pour chaque alternance du balancier ; à savoir une poigte principale centrale (positive ou négative suivant l'alternance du balancier considérée) de grande amplitude, engendrée au moment de la coïncidence entre le centre du système induit et l'axe de symétrie du système inducteur (c'est-à-dire l'axe inter-aimant des deux aimants principaux) ainsi que deux pointes latérales de polarité inverse à la polarité de ladite pointe principale. les pointes latérales sont émises à des positions angulaires de l'oscillation du balancier qui sont symétriques par rapport à la position angulaire où est émise la pointe certrale,et cette dernière est émise dans le secteur angulaire où le gradient du champ d'induction magnétique est le plus grand. En conséquence, l'amplitude de cette pointe principale est nettement supérieure à celle des pointes latérales. les pointes principales et latérales sont utilisées pour l'entretien du balancier et sa synchronisation. Plus précisément, on conçoit le dispositif de commande pou.l que des impulsions de synchronisation ou d'entretien ne puissent etre appliquées au système eau'en colnci- dence de temps avec ces pointes.Ainsi, d'une façon bien connue, 11 énergie nécessaire pour 11 entre-tien du mou.Ter!ent oscillant peut etre appliquée au système d'entretien en coïncidence de temps avec la pointe principale (puisqu'on sait qu'une impulsion appl-quée au système induit à la position angulaire du point mort Le modifie pas ltisochronnsme du balancier), tandis aue 'énergIe nécessaire pour réaliser la synchronIsation en cas d'erreurde marche du balancier est appliquée en coïncidence de temps avec au moins l'une des pointes latérales dans le sens d'une accélération o- dtl-n ralentissement du mouvement oscillant. On a cependant constaté qu'un dispositif de garde-temps syn chromisé par de tels moyens était caractérisé par une perte d'énergie non négligeable lors de la transmission des impulsions de synchronisation. Ce mauvais rendement se traduit donc par une usure relativement rapide de la pile miniature intégrée dans le boîtier du gardetemps, ce qui constitue un inconvénient non négligeable pour l'utilisateur. L'invention se propose plus précisément, pour un tel type de garde-temps, d'améliorer le rendement de transmission des impulsions de synchronisation appliquées en colncidence de temps avec les pointes latérales précitées. Dans cet esprit, l'invention concerne donc plus précisément un dispositif de garde-temps comportant un oscillateur mécanique entretenu électriquement et asservi aux oscillations d'un autre oscillateur de plus grande stabilité, comportant par exemple un quartz, dont l'entretien et l'asservissement sont obtenus au moyen d'un système induit bobiné et- d'un système inducteur à aimants permanents, l'un desdits systèmes inducteur ou induit étant fixe et l'autre mobile solidaire dudit oscillateur mécanique et ledit système inducteur comportant deux aimants principaux disposés- côte-à-cote concentriquement au parcours dudit système mobile solidaire dudit oscillateur mécanique, avec leurs sens d'aimantation opposés, pour engendrer dans ledit système induit une pointe de tension principale de grande amplitude et deux pointes latérales, caractérisé en ce que ledit système inducteur comporte en outre deux aimants auxiliaires disposés respectivement de chaque coté des deux aimants principaux précités le long dudit parcours, chaque aimant azzllia-re étant disposé avec un sens d'aimantation inverse de celui de l'aimant principal qui lui est immédiatement adjacent. On a trouve en effet que le rendementp précité était de la forme : p = k e U e : étant l'amplitude instantanée de la tension induite donc l'amplitude des pointes latérales dans le cas de la synchronisation) U : étant la tension d'alimentation fournie par la pile. Ainsi, l'adjonction de deux aimants latéraux augmente le gra dient du champ d'induction magnétique au voisinage des positions angulaires où sont émises les pointes latérales ; ceci se traduit par une augmentation de l'amplitude de ces pointes, et donc par un amélioration du rendement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispo-sitif de garde-temps selon l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple, faite en référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente un dispositif de garde-temps à entretien et synchronisation électrique, selon l'invention, susceptible d'être synchronisé à un autre oscillateur de plas grande stabilité non représenté, ledit dispositif étant vu suivant la coupe I-I de la figure 2 - la figure 2 est une coupe II-II de la figure 1 - la figure 3 est un graphe illustrant la forme du champ d'an- duction magnétique engendré par le système inducteur ; ; - la figure 4 est un graphe illustrant la forme de la force électro-motrice résultante dans le système induit ; et - la figure 5 est un graphe illustrant le fonctionnement du dispositif d'asservissement. le dispcsitif de garde-temps représenté sur les figures 1 et 2 comprend un axe I autour duquel sont montés un spiral 12 et un-balancier cu serge 13. Tous ces éléments sont montés d'une façon très classique. Se Spiral 12 est fixé à l'axe I par l'une de ses extrémités, et au pont de balancier 23 par son autre extrémité 15. le balancier 13 est lui aussi solidaire de l'axe I et comporte un système induit 16 constitué d'une unique bobine plate 11 dont le cen tre 17 décrit un parcours en arc de cercle 18 (représenté en traits mixtes sur la figure 2) dans le plan du balancier.La bobine 11 est susceptible d'etre connectée, par tous moyens convenables connus, à un dispositif de synchronisation électrique non représenté, alimenté par pile, comportant notamment un oscillateur à qaartz, un circuit électronique diviseur de fréquence délivrant le signal de synchronisation, et des moyens d'asservissement de phase et/ou d'amplitude. Un système inducteur 19 est constitué de deux aimants principaux 20a, 20b et de deux aimants auxiliaires 21a , 21b disposés sur une plaque 22, en regard du système induit 16 le long du parcours 18. la direction d'aimantation de chaque aimant est parallèle à i'axe I et les deux aimants principaux ont leurs sens d'aimantation opposés, de sorte qu'on peut définir un axe inter-aimant principal Ix. D'autre part, selon l'invention, les aimants auxiliaires 21a, 21b sont disposés de chaque côté des deux aimants principaux 20a, 20b respecti vement, le long du parcours 18 ; chaque aimant auxiliaire est disposé sur la plaque 22 avec un sens d'orientation magnétique inverse de l'aimant principal qui lui est immédiatement adjacent.On définit ainsi deux axes inter-aimantslatéraux Ix1 et Ix2 pour lesquels la valeur du champ d'induction magnétique s'annule, et au voisinage desquels le gradient dudit champ d'induction est important. En outre, on peut remarquer que,-par construction, le centre 17 de la bobine 11 est positionné en regard de l'axe Ix lorsque le balancier 13 est ar reté et se trouve au point mort PM, ce qui constitue un avantage appréciable se traduisant par des simplifications notables, tant sur l-e plan mécanique que sur le plan de la conception des circuits électroniques de sazìchronisation. Comme le montrent les figures 3 et 4 où e désigne la position angulaire instantanée du balancier, les axes inter-aimants sont caractérisés par un champ B d'induction magnétique nul, et la force électro-motrice e correspondante présente une pointe positive ou négative au moment du passage du centre de la bobine 11 du balancier en regard de ses axes Ix, Ix1, et Ix2. Ainsi sont engendrées la pointe principale a et les deux pointes latérales b et b2 de polarité inverse,la pcinte princwale a étant utilisée pour l'entretien du mouvement et les pointes b1 et b2 pour la synchronisation.On peut remarquer que l'amplitude de chaque pointe b1, b2 est comparable à l'amplitude de la pointe a, puisque le gradient du champ d'fr- duction B est important au voisinage des axes Ix1 et Ig2 grâce à la présence des aimants auxiliaires 21a et 21b. les pointes C1 et C2 de moindre amplitude, engendrées lorsque la bobine 11 passe au-dela de aimants auxiliaires, ne-sont pas utilisées pour la synchronisP- tion.Dans la pratique, l'amplitude des pointes b et b2 peut etre légèrement inférieure à l'amplitude de la pointe a, puisque la vitesse de la bobine 11 au voisinage des axes Ix1 et Ix2 est monandre qu'au voisinage de l'axe Ix , le centre 17 de la bobine 11 étant en regard de l'axe Ix au point mort PM du balancier. Cependant, l'am- plitude des pointes b1 et b2 est suffisamment importante pour que les impulsions de commande de synchronisation soient transmises au dispositif dans les meilleures conditions de rendement énergétique et donc avec une usure moindre de la pile. On va maintenant décrire brièvement en référence a la figure 5 le mode de fonctionnement d'un type d'asservissement s'adaptant particulièrement bien au dispositif de garde-temps qui vient d'entre décrit. Bur la figure 5 sont représeltés des signaux de synchronisation engendrés à partir d'un circuit électronique diviseur de fréquence connecté à un oscillateur à quartz de très grande stabilité. Il est bien connu dans la technique toutes sortes de circuits divi seuls de fréquence constitués par une connexion en cascade de plu- sieurs bascules binaires, et c'est pourquoi ces dispositifs ne seront pas décrits plus en détail. La sortie du circuit électronique diviseur de fréquence fournit un signal périodique de période T et de rapport cyclique :#/T = , conforme par exemple à la courbe A de la figure 5 ; r : étant le temps pendant lequel ledit signal pé- iodique est à unniveau logique 1,et (X- T) étant le temps pendant lequel ce meme signal périodique est au niveau logique 0.Sur la figure 6 on a représenté, superposées à la-courbe A, les var--ons de la force électro-motrice e pendant plusieurs alternaces aller et retour du balancier t3, le point mort PM étant indiqué sur les pointes principales sus-mentionnées. les impulsions d'entretien et de synchronisation sont délivrées à la bobine par le dispositif d'asservissement en colncidence de temps avec les pointes a et b positives, elles-mêmes en coïncidence de temps, lorsque le fonctionnement est normal, avec un créneau pos-eJif (etat logique 1) du signal de synchronisation de la courbe k Ces impulsions ont une durée d caractéristique du système.Si, par suite d'une perturbation exté- rieurs, les deux signaux représentés superposés sur la figure 5 se trouvent diphasés l'un par rapport à l'autre, certaines pointes positives b1 ou b2,ou au moins une partie de celles-ci,vont Astre engendrées en coincidence de temps avec un état logique 0 du signal de synchrcnisation de la courbe A. Ceci est mis à profit par un dispositif électronique approprié pour provoquez une modulation de l'énergie transmise au balancier par les impulsions de commande de synchronisation réalisant ainsi l'asservissement. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vivent d'entre décrit. En particulier, il apparaitra clairertent à l'homme de l'art qu'on peut facilement envisager une ir- version de structure, le système inducteur devenant solidaire du balancier et le système induit devenant fixe. L'invention s'applique également à d'autres types de dispositifs de garde-temps comportant un système induit différent et notamment m système induit bien connu à deux bobines, l'une des bobines fournissant des impulsions utilisables pour la synchronisation et l'autre recevant des impulsions motrices d'entretien du mouvement du balancier. D'autre part, la succession des quatre aimants 21a, 20a, 20b, 21b disposés en arc de cercle pourrait être remplacée par un unique dispositif inducteur ou barreau magnétique courbe, a aimantation quadripolaire alterne C'est dire que l'invention couvre tous les équivalents techni quels des moyens mis en jeu,si ceux-ci le sont dans le cadre des re vendicaticns qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Dispositif de garde-temps comportant un oscillateur mécanique entretenu électriquement et asservi aux oscillations d'un autre oscillateur de plus grande stabilité comportant par exemple un quartz dont l'entretien et l'asservissement sont obtenus au moyen d'un système induit bobiré et d'fun système inducteur à aimants permanents, l'un desdits sytèmes inducteur ou induit étant fixe et l'autre mobile, solidaire dudit oscillateur mécanique, et ledit système inducteur comportant deux aimants principaux disposés côte-à-côte concentriquement au parcours dudit système mobile solidaire dudit oscillateur mécanique, avec leurs sens d'aimantation opposés, pour engendrer dans ledit système induit une pointe de tension principale de grande amplitude et deux pointes latérales, caractérisé en ce que ledit système inducteur comporte en outre deux aimants auxiliaires disposés respectivement de chaque côté des deux aimants principaux précités le long dudit parcours, chaque aimant auxiliaire étant disposé avec un sens dtaimantation inverse de celui de l'aimant principal qui lui est immédiatement adjacent. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit oscillateur mécanique est conçu par construction ou par réglage pour qu'à son point mort le centre du système induit précité se trouve ser.sibler-ent en coïncidence ~-çec l'axe o symétrie du système inducteur précité. 3 - Dispositif selon l'une des revendicaticns précédentes, caractérisé en cc que ledit oscillateur de plus grande stabilité comporte des ncyens pour engendrer un signal de sortie, de synchroni- sation, de rapport cyclique égal à 1 2 4 - Dispositif selon l'une des .-evendications précédentes, caractérisé er c-e que les aimants auxiliaire et principaux précités sont confondus dans une même structure d'inducteur à barreau ma gnétique courbe et à aimantation quadripolaire alternée.