(57)【要約】【課題】電子装置によって制御される機械式振動子を備える機械式ムーブメントを含む計時器を提案する。【解決手段】計時器は機械式振動子を備える。機械式振動子は、テンプと、圧電ヒゲゼンマイ（８）と、機械式振動子の周波数を制御するための制御装置から形成される。この制御装置は、時間分離型制御パルス（ＳCC）を生成可能なように構成される。各制御パルスは、圧電ヒゲゼンマイの２つの電極（２０、２２）間で制御システムによって印加される電気抵抗を公称電気抵抗に対して瞬時に減少することからなる。本制御装置は複数の制御パルスを識別可能な一連の修正時間の各時間中に、または連続した時間窓で中断なしに印加可能なように構成され、機械式振動子を修正周波数でそれぞれ同期するか、または機械式振動子に所望する周波数で同期する。修正周波数の値は検出された正または負の時間的ドリフトによって異なる。【選択図】図７
2020056784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械式振動子を備える機械式ムーブメントを含む計時器であって、前記機械式振動子はテンプ（４）とヒゲゼンマイ（８：７０）とによって形成され、前記機械式振動子は規定の所望する周波数Ｆ０ｃを有し、前記機械式ムーブメントの操作を計時するように構成され、前記計時器はまた、前記機械式振動子の中心周波数を制御可能なように構成される制御装置（５２、６２）と、補助タイムベース（４２、４４）とを含み、前記補助タイムベース（４２、４４）は補助電子振動子によって形成され、基準信号（ＳRef）を提供し、前記ヒゲゼンマイは少なくとも部分的に圧電素材と、少なくとも２つの電極（２０、２２；２０ａ、２２ａ）とによって形成され、前記機械式振動子の発振中に前記圧電素材が機械的応力を受けるとき、前記少なくとも２つの電極（２０、２２；２０ａ、２２ａ）は、その間に前記圧電素材によって誘発される電圧Ｕ（ｔ）を有することが可能なように構成され、前記２つの電極は前記制御装置に電気的に接続され、前記制御装置は、前記圧電素材と、前記少なくとも２つの電極と、前記制御装置とによって形成される前記制御システムのインピーダンスを変動可能なように構成され、前記制御装置（６２）は、前記２つの電極間に前記制御装置によって生成される電気抵抗を瞬時に変動可能なように構成され、それによって、少なくとも時には、識別可能であり、一定の期間（ＴP）を有する制御パルスを生成し、各制御パルスは、前記識別可能な制御パルス外で前記２つの電極間に前記制御装置によって生成される、公称電気抵抗に対する前記電気抵抗を順次に低減することからなり、前記制御装置は複数の前記制御パルスを各時間中に印加可能なように構成され、それによって、各複数の制御パルス中の任意の２つの連続制御パルスの開始の間に時間的距離ＤTが生じ、前記時間的距離ＤTは、前記時間に対して決定した制御周期Ｔｒｅｇの半分を乗じた数Ｎに等しく、つまり、数学的関係ＤT＝Ｎ・Ｔｒｅｇ／２が成り立ち、式中、Ｎは０より大きい正の整数であり、前記制御周期Ｔｒｅｇおよび前記数Ｎは、前記各時間中に、前記制御周波数Ｆｒｅｇ＝１／Ｔｒｅｇにおいて前記機械式振動子の同期が可能なように選択され、前記制御装置は、前記基準タイムベースによって、前記各制御パルスの開始を決定し、前記時間的距離ＤTと前記制御周期Ｔｒｅｇとの間の前記数学的関係を満たし、したがって前記制御周波数を決定するように構成されることを特徴とする、計時器。
【請求項２】
請求項１に記載の計時器であって、前記計時器はさらに、所望する周波数Ｆ０ｃに関連して、前記機械式振動子の機能において、時間的ずれを測定するための装置（５４、ＣＢ）を含むこと、前記制御装置（６２）は前記各時間以前に、前記制御周期Ｔｒｅｇに対して、少なくとも一定の正または負の時間的ずれが前記制御装置によって検出されるかどうかに基づいて、それぞれ第１の修正周期Ｔｃｏｒ１または第２の修正周期Ｔｃｏｒ２を選択するように構成され、前記第１の修正周期Ｔｃｏｒ１は所望する周期Ｔ０ｃより長く、前記所望する周波数の逆数と等しく、前記第２の修正周期Ｔｃｏｒ２は前記所望する周期より短いことおよび、前記各時間には同期段階を確立するための充分な期間が備えられ、前記同期段階において、前記機械式振動子の周波数は、関連する前記時間以前に前記少なくとも１つの一定の正の時間的ドリフトが検出されるとき、第１の修正周波数Ｆｃｏｒ１＝１／Ｔｃｏｒ１で同期され、または、関連する前記時間以前に前記少なくとも１つの一定の負の時間的ドリフトが検出されるとき、第２の修正周波数Ｆｃｏｒ２＝１／Ｔｃｏｒ２で同期されることを特徴とする、計時器。
【請求項３】
請求項２に記載の計時器であって、前記時間的距離ＤTは前記各時間に対して決定した前記制御周期Ｔｒｅｇの半分を乗じた奇数２Ｍ−１と等しく、つまり、数学的関係ＤT＝（２Ｍ−１）・Ｔｒｅｇ／２となり、式中Ｍはゼロより大きい正の整数であり、前記制御周期Ｔｒｅｇおよび前記数Ｍは、前記各時間中に、制御周波数Ｆｒｅｇ＝１／Ｔｒｅｇにおいて前記機械式振動子の同期が可能なように選択されることを特徴とする、計時器。
【請求項４】
請求項２に記載の計時器であって、前記少なくとも１つの一定の正または負の時間的ドリフトが検出されるとき、前記制御装置（６２）は、前記時間の次の時間中に、それぞれ第１のトリガ周波数ＦINF＝２・Ｆｃｏｒ１／Ｎまたは第２のトリガ周波数ＦSUP＝２・Ｆｃｏｒ２／Ｎを有する対応する複数の前記制御パルスを周期的に印加するように構成され、前記数Ｎは前記各時間中定数であり、事前に決定されるかまたは関連する前記次の時間以前に決定される、計時器。
【請求項５】
請求項３に記載の計時器であって、前記少なくとも１つの一定の正または負の時間的ドリフトが検出されるとき、前記制御装置（６２）は、前記時間の次の時間中に、それぞれ第１のトリガ周波数ＦINF＝２・Ｆｃｏｒ１／（２Ｍ−１）または第２のトリガ周波数ＦSUP＝２・Ｆｃｏｒ２／（２Ｍ−１）を有する前記対応する複数の前記制御パルスを周期的に印加するように構成され、前記数Ｍは前記各時間中定数であり、事前に決定されるかまたは関連する前記次の時間以前に決定されることを特徴とする、計時器。
【請求項６】
請求項４に記載の計時器であって、前記第１のトリガ周波数ＦINFが発生する前記各時間に対して、前記第１のトリガ周波数ＦINFは第１の限界周波数ＦL1（Ｎ、Ｋ）＝［（Ｋ−１）／Ｋ］・２・Ｆ０ｃ／Ｎよりも高く、式中Ｋ＞４０・Ｎであり、前記第２のトリガ周波数ＦINFが発生する前記各時間に対して、前記第２のトリガ周波数ＦINFは第２の限界周波数ＦL2（Ｎ、Ｋ）＝［（Ｋ＋１）Ｋ］・２・Ｆ０ｃ／Ｎより低く、式中Ｋ＞４０・Ｎであることを特徴とする、計時器。
【請求項７】
請求項５に記載の計時器であって、前記第１のトリガ周波数ＦINFが発生する各時間に対して、前記第１のトリガ周波数ＦINFは第１の限界周波数ＦL1（Ｍ、Ｋ）＝［（Ｋ−１）／Ｋ］・２・Ｆ０ｃ／（２Ｍ−１）よりも高く、式中Ｋ＞４０・（２Ｍ−１）であり、前記第２のトリガ周波数ＦSUPが発生する各時間に対して、前記第２のトリガ周波数ＦSUPは第２の限界周波数ＦL2（Ｍ、Ｋ）＝［（Ｋ＋１）／Ｋ］・２・Ｆ０ｃ／（２Ｍ−１）より低く、式中Ｋ＞４０・（２Ｍ−１）であることを特徴とする、計時器。
【請求項８】
請求項１に記載の計時器であって、前記時間は連続的であり、合わさって連続した時間窓を形成すること、前記制御装置（５２）は、前記制御パルスを前記連続した時間窓の間に印加するように構成され、それによって、前記連続した時間窓で発生する任意の２つの連続制御パルスが、それらの開始の間に、前記時間的距離ＤTを有することおよび、任意の初期移行段階後に、前記連続した時間窓の間、前記所望する周波数Ｆ０ｃで前記機械式振動子の周波数を連続して同期するために、前記制御周期Ｔｒｅｇは、前記所望する周波数Ｆ０ｃの逆数である所望する周期Ｔ０ｃに等しいことを特徴とする、計時器。
【請求項９】
請求項８に記載の計時器であって、前記時間的距離ＤTは前記所望する周期Ｔ０ｃの半分を乗じた奇数２Ｍ−１と等しく、つまり、数学的関係ＤT＝（２Ｍ−１）・Ｔ０ｃ／２となり、式中Ｍはゼロより大きい正の整数であり、前記数Ｍは前記機械式振動子が前記所望する周波数Ｆ０ｃ＝１／Ｔ０ｃで、任意の初期移行段階後に前記連続した時間窓の間に同期可能なように選択されることを特徴とする、計時器。
【請求項１０】
請求項８に記載の計時器であって、前記制御装置（５２）は、前記連続した時間窓の間に、トリガ周波数ＦD（Ｎ）＝２・Ｆ０ｃ／Ｎを有する前記制御パルスを周期的に印加するように構成され、前記数Ｎは、前記機械式振動子の機能として最大ずれ周波数と、前記所望する周波数との比率が（Ｋ−１）／Ｋと（Ｋ＋１）／Ｋとの間になるように選択され、数Ｎ＜Ｋ／４０であることを特徴とする、計時器。
【請求項１１】
請求項９に記載の計時器であって、前記制御装置（５２）は、前記連続した時間窓の間に、トリガ周波数ＦD（Ｎ）＝２・Ｆ０ｃ／（２Ｍ−１）を有する前記制御パルスを周期的に印加するように構成され、前記数Ｍは、前記機械式振動子の機能として最大ずれ周波数と、前記所望する周波数との比率が（Ｋ−１）／Ｋと（Ｋ＋１）／Ｋとの間になるように選択され、２Ｍ−１＜Ｋ／４０であることを特徴とする、計時器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の計時器であって、前記数Ｎは定数であり、前記連続した時間窓に対して事前に規定されていることを特徴とする、計時器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の計時器であって、前記数Ｍは定数であり、前記連続した時間窓に対して事前に規定されていることを特徴とする、計時器。
【請求項１４】
請求項２から請求項１３のいずれかに記載の計時器であって、各前記制御パルスは、前記所望する周期Ｔ０ｃの４分の１未満の期間（ＴR）を有することを特徴とする、計時器。
【請求項１５】
請求項２から請求項１３のいずれかに記載の計時器であって、前記制御パルスの前記期間（ＴR）は、前記所望する周期Ｔ０ｃの１０分の１未満、または前記所望する周期Ｔ０ｃに等しいことを特徴とする、計時器。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載の計時器であって、前記制御装置（５２、６２）は前記圧電ヒゲゼンマイの前記２つの電極（２０２２）間に配置されるスイッチ（６０）を含み、前記スイッチは制御回路（５６、６４）によって制御され、前記制御回路（５６、６４）は、前記スイッチの電源を入れる／前記スイッチを導電性にするために、前記制御パルス中に前記スイッチを瞬時に閉じるように構成され、前記制御パルスは次に短絡パルスを画成することを特徴とする、計時器。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれかに記載の計時器であって、前記ヒゲゼンマイ（７０）は中央のシリコン本体（７２）と、前記ヒゲゼンマイの温度補正のために前記中央の本体の表面に蒸着される酸化ケイ素層（７４）と、前記酸化ケイ素層に蒸着される導電層（７６）と、圧電層（７８）の形で前記導電層（７６）に蒸着される前記圧電素材とを含み、前記２つの電極（２０ａ、２０ｂ）は前記圧電層上に、それぞれ前記ヒゲゼンマイの２つの側面に配置されることを特徴とする、計時器。
【請求項１８】
請求項１７に記載の計時器であって、前記圧電層の第１および第２の部分（８０ａ、８０ｂ）は、それぞれ中央の本体（７２）の２つの側面上に延在し、それぞれ結晶構造を有し、前記２つの側面に平行である正中面（８４）に対して対称であることおよび、前記導電層（７６）は、前記中央の本体の前記２つの側面上に延在する単一で同一の内部電極を形成し、前記内部電極はそれ自体では前記制御装置と電気接触は持たないことを特徴とする、計時器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の計時器であって、前記圧電層（７８）は、前記導電層（７６）に垂直で、前記導電層からの結晶成長から形成される窒化アルミニウム結晶からなることを特徴とする、計時器。
【請求項２０】
請求項１から請求項１９のいずれかに記載の計時器であって、前記制御装置は、電力回路（６６）を含むか、または電力回路（６６）と組み合わされ、前記電力回路（６６）は機械式振動子が発振するとき、前記ヒゲゼンマイの２つの電極間に誘起される電圧Ｕ（ｔ）の整流器（６８）から形成され、前記制御装置に電力を提供するように構成され、それによって、前記制御装置および前記電力回路は自律ユニットを形成することおよび、前記自律ユニットは、前記、自律ユニットが固定される前記テンプによって保持されることを特徴とする、計時器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械式振動子を備える機械式ムーブメントを含む計時器に関する。機械式振動子は、テンプと、ヒゲゼンマイと、電子制御装置によって形成される。電子制御装置は機械式振動子の周波数を制御する。機械式振動子は機械式ムーブメントの操作を制御する。
【０００２】
具体的には、電子制御装置は電子型の補助振動子を含む。電子型の補助振動子は一般に、機械式振動子、具体的には水晶振動子よりも正確である。
【背景技術】
【０００３】
複数の文献が計時器内の機械式振動子の電子制御に関与する。具体的には、特許文献１は、テンプ／ヒゲゼンマイと、このテンプ／ヒゲゼンマイの発振周波数を制御するための電子回路とを含む計時器に関する。ヒゲゼンマイは圧電素材から形成されるか、またはシリコンのコア上に圧電素材の２つの側部層と、ヒゲゼンマイの側面上に配置される２つの外側部電極とを含む。これらの２つの電極は電子制御回路に接続される。電子制御回路は、並列に配置され、ヒゲゼンマイの２つの電極に接続される複数の切り替え可能な静電容量を含む。
【０００４】
図１から４を参照して、前述の特許文献１に開示される型の計時器を説明する。図を簡略化するために、図１は計時器の機械式ムーブメントの機械式共振器２のみを示す。この共振器はテンプ４を備える。テンプ４は幾何学的軸６およびヒゲゼンマイ８の周りを振動する。ヒゲゼンマイ８の末端の曲線１０は従来の様式で機械式ムーブメントのテンプ受け（不図示）と一体化されたスタッド１２を貫通して通過する。図２は概略的にヒゲゼンマイ８の一部を示す。このヒゲゼンマイは、中央のシリコン本体１４と、具体的には窒化アルミニウム（ＡＩＮ）である圧電素材の２つの側部層１６、１８と、２つの外部金属電極２０、２２によって形成される。２つの電極は、導線２６、２８（概略的に示す）によって電子制御回路２４に接続される。
【０００５】
図３（関連する従前の文献の図１に、図２および７からの追加情報を加えた）は、問題の計時器に組み込まれた制御装置３２、特に、電子制御回路２４の一般的な構成を示す。この回路２４は、圧電ヒゲゼンマイの２つの電極に接続される第１のコンデンサ３４と、第１のコンデンサと並列に配置される複数の切り替え可能なコンデンサ３６ａから３６ｄとを含み、それによって、ヒゲゼンマイの電極に接続される静電容量値を変動させ、したがって、同文献の教示によりヒゲゼンマイの剛性を変動させるための可変静電容量ＣVを形成する。回路２４はさらに比較器３８を含む。比較器３８の２つの入力はそれぞれ、ヒゲゼンマイ８の２つの電極に接続される。この比較器は論理信号を提供し、この論理信号の連続論理状態の変化によって、ヒゲゼンマイの２つの電極間の誘起電圧のゼロ交差を決定するように構成される。論理信号は論理回路４０に提供される。論理回路４０は、水晶共振器４４に関連するクロック回路４２からも基準信号を受信する。基準信号と、比較器３８から提供される論理信号との比較に基づき、論理回路４０は切り替え可能なコンデンサ３６ａから３６ｄのスイッチを制御する。
【０００６】
さらに、切り替え可能なコンデンサ回路の後に、ダイオード４個のブリッジから従来形成される全波整流回路４６が配置され、連続使用電圧ＶDCを提供し、蓄積コンデンサ４８を充填する。圧電ヒゲゼンマイから提供されるこの電気エネルギは装置３２に電力を提供する。したがって、このシステムは自律電気システムであり、電気エネルギが機械式共振器２に提供される機械エネルギに由来するという点で自己動力型である。機械式共振器２の圧電ヒゲゼンマイ８は、機械式共振器が発振するとき、電気機械変換器（発電機）を形成する。
【０００７】
特許文献１の００５２段落に記載するように、電子制御回路２４は可変静電容量ＣVの値を増加することによって、機械式共振器２の発振周波数を低減することのみができる。この所見は図４のグラフから確認される。図４のグラフは、可変静電容量ＣVの値に関して毎日の時間の誤差を示す曲線５０を表す。実際に、得られた毎日の時間の誤差は常にゼロ未満であり、可変静電容量の値が増加すると、絶対値で増加する。したがって、制御システムでは機械式振動子の固有周波数（規制がない場合の周波数）が機械式振動子の公称周波数（所望する周波数）より高いことが必要となる。つまり、固有周波数が所望する周波数より高い周波数に対応するように機械式振動子を調整することが意図される。制御回路の機能は、所望する周波数に対応するように、この固有周波数をある程度減少させることである。このように、このシステムの大きな欠点は、機械式ムーブメントの歩度が、電子調節がない場合に最適ではないことである。高精度の計時器ムーブメントでは、固有の機械式特徴を最適ではない設定で低下させることが実際に必要となる。このような電子制御システムは、標準的な品質の機械式ムーブメント、またはさらに、低品質な機械式ムーブメントにとってのみ意味を成すものと結論することができる。なぜならこれらの機械式ムーブメントの精度は電子制御システムに依存するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第２０１３／００５１１９１号
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、機械式共振器を備える計時器を提案することである。本計時器は少なくとも部分的に圧電素材から形成されるヒゲゼンマイと、圧電ヒゲゼンマイに関連する電子制御システムとを備え、前述の従来技術の計時器の欠点は有さない。本計時器は、具体的には、機械式ムーブメントに関連可能であって、その機能が最初に最適な方法で、つまり能力の最高値で設定される計時器である。したがって、本発明の目的は、電子制御システムを提供することである。電子制御システムは、圧電ヒゲゼンマイを用いることによって、別個の自律したシステムであり、機械式ムーブメントの最適な初期設定を損なうことなく、その精度を向上させるため、純粋に機械式ムーブメントを補完する。
【００１０】
そのため、本発明は、制御装置を含む計時器に関する。制御装置は機械式振動子の中心周波数を制御可能なように構成され、テンプと、ヒゲゼンマイとによって形成される。制御装置は計時器の動作を計時する。本制御装置は、補助電子振動子によって形成される補助タイムベースを含み、制御プロセス用の基準周波数信号を提供する。ヒゲゼンマイは少なくとも部分的に圧電素材と、少なくとも２つの電極によって形成される。少なくとも２つの電極は、機械的応力を受ける圧電素材によって誘起される電圧をその間に有するように構成され、制御装置に電気的に接続される。制御装置は、制御システムのインピーダンスを変動可能なように構成される。制御システムは圧電素材と、少なくとも２つの電極と、制御装置とによって形成される。制御装置は、少なくとも時には、識別可能でそれぞれ一定の期間ＴPを有する制御パルスを生成するために、制御装置によって生成される少なくとも２つの電極間の電気抵抗を瞬時に変動可能なように構成される。各制御パルスは、識別可能な制御パルス外部の２つの電極間に制御装置によって生成される、公称電気抵抗に対する前述の電気抵抗を瞬時に減少することからなる。制御装置は前述の時間のそれぞれの間、複数の制御パルスを適用可能なように構成される。それによって、各複数の制御パルスの中の任意の２つの連続制御パルスは、それぞれの開始の間に時間的距離ＤTを有する。時間的距離ＤTは、各時間に対して決定した制御周期Ｔｒｅｇの半分を乗じた数Ｎに等しい。つまり、数学的関係ＤT＝Ｎ・Ｔｒｅｇ／２が成り立つ。式中、Ｎは０より大きい正の整数である。制御周期Ｔｒｅｇおよび数Ｎは、各時間中に、制御周波数Ｆｒｅｇ＝１／Ｔｒｅｇにおいて機械式振動子の同期が可能なように選択される。制御装置は、基準タイムベースによって、各制御パルスの開始を決定し、時間的距離と制御周期との間の前述の数学的関係を満たし、したがって制御周波数を決定するように構成される。
【００１１】
有利な変形によれば、時間的距離ＤTは各時間に対して決定される制御周期Ｔｒｅｇの半分を乗じた奇数２Ｍ−１と等しい。つまり数学的関係ＤT＝（２Ｍ−１）・Ｔｒｅｇ／２となり、式中Ｍはゼロより大きい正の整数である。制御周期Ｔｒｅｇおよび数Ｍは各時間中に、制御周波数Ｆｒｅｇ＝１／Ｔｒｅｇにおいて機械式振動子の同期が可能なように選択される。
【００１２】
第１の主要な実施形態では、時間は連続的であり、あわせて連続した時間窓を形成する。制御装置は制御パルスを連続した時間窓の間に印加するように構成される。それによって、連続した時間窓で発生する任意の２つの連続制御パルスは、それらの開始の間に、時間的距離ＤTを有する。時間的距離ＤTでは、任意の初期移行段階後に、連続した時間窓の間、所望する周波数Ｆ０ｃで機械式振動子の周波数を連続して同期するために、制御周期Ｔｒｅｇは所望する周波数Ｆ０ｃの逆数である所望する周期Ｔ０ｃに等しい。
【００１３】
具体的な変形では、制御装置は、前述の一般的な変形において、連続した時間窓の間に、トリガ周波数ＦD（Ｎ）＝２・Ｆ０ｃ／Ｎを有する制御パルスを周期的に印加するように構成され、または同様に前述した有利な変形においてＦD（Ｍ）＝２・Ｆ０ｃ／（２Ｍ−１）を有する制御パルスを周期的に印加するように構成される。好ましい変形では、数ＮまたはＭは定数であり、連続した時間窓に対して規定である。
【００１４】
第２の主要な実施形態によれば、計時器はさらに、機械式振動子の操作において、所望する周波数Ｆ０ｃに対して時間的ずれを測定するための装置を含む。制御装置は各時間以前に、制御周期Ｔｒｅｇに対して、少なくとも一定の正または負の時間的ずれが前記制御装置によって検出されるかに基づいて、それぞれ第１の修正周期Ｔｃｏｒ１または第２の修正周期Ｔｃｏｒ２を選択するように構成される。第１の修正周期Ｔｃｏｒ１は所望する周期Ｔ０ｃより長く、所望する周波数の逆数と等しく、第２の修正周期Ｔｃｏｒ２は前記所望する周期より短い。各時間には同期段階を確立するための充分な期間が提供される。同期段階において、機械式振動子の周波数は、関連する時間以前に、少なくとも１つの一定の正の時間的ずれが検出されるとき、第１の修正周波数Ｆｃｏｒ１＝１／Ｔｃｏｒ１で同期され、または、関連する時間以前に、少なくとも１つの一定の負の時間的ずれが検出されるとき、第２の修正周波数Ｆｃｏｒ２＝１／Ｔｃｏｒ２で同期される。
【００１５】
好ましい変形によれば、少なくとも１つの一定の正または負の時間的ずれが検出されるとき、制御装置は、前述の時間の次の時間中に、それぞれ第１の周波数ＦINFを有する対応する複数の制御パルスを周期的に印加するように構成され、前述の変形では、ＦINF＝２・Ｆｃｏｒ１／ＮまたはＦINF＝２・Ｆｃｏｒ１／（２Ｍ−１）であり、または第２の周波数ＦSUPを有する対応する複数の制御パルスを周期的に印加するように構成され、前述の変形では、ＦSUP＝２・Ｆｃｏｒ２／ＮまたはＦSUP＝２・Ｆｃｏｒ２／（２Ｍ−１）である。具体的には、数ＮまたはＭは各時間中定数であり、事前に決定されるか、または関連する次の時間以前に決定される。
【００１６】
本発明による計時器の特徴の結果として、このように、制御パルスを通じて動作することによって、機械式ムーブメントの固有動作／操作における時間利得および時間損失を修正することが可能である。各制御パルスは限定された期間を有し、少なくとも部分的に圧電素材から形成される、ヒゲゼンマイの少なくとも２つの電極間の抵抗を変動させる。
【００１７】
第１の主要な実施形態では、識別可能な制御パルスが中断なく印加される。制御パルスがトリガされる時間は、機械式振動子の周波数が所望する周波数で永久に同期されるように決定される。それによって初期段階後に時間的ずれがなく、所望する同期が得られるようになる。この第１の実施形態は、電子回路の簡潔さから非常に有利である。
【００１８】
第２の主要な実施形態では、制御システムはヒゲゼンマイの２つの電極の間に誘起電圧を生成するという事実から有利である。それによって、機械式振動子の振動または周期を計測することが容易になり、そのため、計時器の操作における時間的ずれを計測することが容易になる。本事例では、制御パルスは、個別の時間でのみ、および一定の時間的ずれが検出されるときのみ、この時間的ずれが正または負かによって差別化した様式で印加され、時間的ずれを修正する。
【００１９】
本発明は、非限定的な例として、添付図を参照して下記に詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】前述のように、従来技術の機械式共振器を含む計時器を示す図である。機械式共振器は、テンプと、圧電ヒゲゼンマイと、圧電ヒゲゼンマイの両電極に接続される電子制御回路とから形成される。
【図２】図１の圧電ヒゲゼンマイの一部の拡大図である。
【図３】図１の計時器制御装置の電気回路図の部分図を示す。
【図４】圧電ヒゲゼンマイの２つの電極間に印加される可変静電容量に応じて、図１〜３の計時器の毎日の時間の誤差を示す。
【図５】制御パルスを様々なトリガ周波数で周期的に印加した際の機械式共振器の発振周波数の進化を示す。制御パルスのトリガ周波数は、計時器の機械式振動子の所望する周波数の２倍に等しい周波数の前後である。
【図６】本発明による計時器の第１の主要な実施形態の変形に組み込まれた制御装置の電気回路図を示す。
【図７】第１の主要な実施形態の好ましい変形に組み込まれた制御装置の電気回路図を示す。
【図８】本発明による計時器の第２の主要な実施形態の変形に組み込まれた制御装置の電気回路図を示す。
【図９】機械式共振器の角度位置に応じた圧電ヒゲゼンマイの２つの電極間の誘起電圧と、機械式共振器の発振周期を比較するために、ヒステリシス比較器から提供された信号のグラフを示す。
【図１０】本発明による計時器の機械式共振を形成する圧電ヒゲゼンマイの好ましい実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明による計時器は、前述の従来技術の計時器と同様に、機械式振動子を含む機械式計時器ムーブメントを備える。機械式振動子は、テンプと、たとえば図１および２に示す圧電ヒゲゼンマイとによって形成され、計時器ムーブメントの動作を計時するように構成される。本機械式振動子は、規定の所望する周波数Ｆ０ｃを有する。ヒゲゼンマイは少なくとも部分的に圧電素材から形成され、少なくとも２つの電極２０、２２を含む。機械式振動子の発振中に圧電素材が機械的応力を受けているとき、２つの電極２０、２２は、その間に圧電素材による電圧誘導を有することができるように構成される。計時器はまた制御装置を含む。制御装置は、機械式振動子の中心周波数を制御可能なように構成され、補助タイムベースを有し、補助電子振動子によって形成され、基準周波数信号を含む。ヒゲゼンマイの２つの電極は制御装置に電気的に接続される。制御装置は、制御システムのインピーダンスを変動可能なように構成される。制御システムは圧電素材と、２つの電極と、制御装置によって形成される。
【００２２】
本発明によれば、制御装置は、制御装置によって生成されるヒゲゼンマイの２つの電極間の電気抵抗を瞬時に変動し、少なくとも時には、識別可能であり、それぞれ一定期間のＴPを有する制御パルスを生成することを目的とするように構成される。各制御パルスは、制御パルス外部の２つの電極間に制御装置によって生成される、制御システムの電気抵抗、つまり公称電気抵抗に対する前述の電気抵抗を瞬時に減少することからなる。一般に、制御装置は少なくとも時には、前述の時間のそれぞれの間、複数の制御パルスを適用可能なように構成される。それによって、複数の制御パルスの中の任意の２つの連続制御パルスは、それぞれの開始の間に時間的距離ＤTを有する。時間的距離ＤTは、各時間に対して決定した制御周期Ｔｒｅｇの半分を乗じた数Ｎに等しい。つまり、数学的関係ＤT＝Ｎ・Ｔｒｅｇ／２が成り立つ。式中、Ｎは０より大きい正の整数である。以下で詳細に説明するように、制御周期Ｔｒｅｇおよび数Ｎは、各時間中に、制御周波数Ｆｒｅｇ＝１／Ｔｒｅｇにおいて機械式振動子の同期が可能なように選択される。制御装置は、基準タイムベースによって、各制御パルスの開始を決定し、時間的距離ＤTと制御周期Ｔｒｅｇとの間の前述の数学的関係を満たし、したがって制御周波数を決定するように構成される。
【００２３】
有利な変形では、時間的距離ＤTは各時間に対して決定される制御周期Ｔｒｅｇの半分を乗じた奇数２Ｍ−１と等しい。つまり、数学的関係ＤT＝（２Ｍ−１）・Ｔｒｅｇ／２となり、式中Ｍはゼロより大きい正の整数である。この変形は、前述の一般的な変形の中から、前述の数Ｎに対して可能な数のうち、奇数を選択する。これは、本発明者の所見によると、奇数を選択することで、数Ｎに偶数を用いる場合と比較して大きな制御効率が得られるため有利である。
【００２４】
好ましくは、複数の制御パルスが発生するたびに、制御装置は、トリガ周波数ＦD（Ｎ）＝２・Ｆｒｅｇ／Ｎを有する制御パルスを一般的な変形に適用し、ＦD（Ｍ）＝２・Ｆｒｅｇ／（２Ｍ−１）を前述の有利な変形に適用するように構成される。
【００２５】
本発明に至る発展の観点から、本発明者らは、テンプと圧電ヒゲゼンマイによって形成される機械式振動子に関する非常に顕著な物理的現象を解明した。本物理的現象によって、本発明によれば、機械式ムーブメントに組み込まれた機械式振動子の中心周波数を、前述の電子制御装置によって調節することができる。次に、本発明者らは本物理的現象に基づいて２種類の制御を画成し、これらの制御はそれぞれ、以下で詳細に説明する２つの主要な実施形態に組み込まれる。本物理的現象を説明するために、図５は、短い短絡パルスが周期的に印加される、前述した型の圧電ヒゲゼンマイを備える機械式振動子の挙動を示す。短絡パルスは、たとえば所望する周期Ｔ０ｃの１０分の１未満である（図示した事例では、短絡パルスの周期は１０ｍｓであり、つまり所望する周期Ｔ０ｃ＝２００ｍｓの２０分の１である）。機械式振動子と、機械式振動子を組み込んだ機械式ムーブメントは当然ながら、実質的に所望する周波数Ｆ０ｃで機能するように設計される。周波数Ｆ０ｃは本質的に、所望する周期の逆数に等しい。
【００２６】
図５に示す例では、機械式振動子の固有周波数Ｆ０は、まさに所望する周波数Ｆ０ｃ＝５Ｈｚと等しい。本発明による制御パルスを形成する短絡パルスは、本事例ではトリガ周波数ＦDと共に印加される。トリガ周波数ＦDが固有周波数の２倍、つまり、所望する周波数の２倍にまさに等しい特定の事例だけではなく、トリガ周波数ＦDは所望する周波数の２倍に近いが、２倍とは異なり、つまり、ＦD≒２・Ｆ０ｃとなることもある。複数の周期的短絡パルスが印加される時間において、様々な曲線は、様々なトリガ周波数の機械式振動子の周波数の時間発展を示す（前述のトリガ周波数ＦD（Ｎ）またはＦD（Ｍ）の式においてＮ＝Ｍ＝１）。
−曲線ＣF0は短絡パルストリガ周波数ＦD0＝１０．００Ｈｚに対応し、発振周波数は所望する周波数ＦS0＝Ｆ０ｃ＝５．００Ｈｚで安定することが観測される。
−曲線ＣF1およびＣF2はＦD0より高い短絡パルストリガ周波数、つまり、それぞれＦD1＝１０．０３ＨｚおよびＦD2＝１０．０８Ｈｚに対応する。発振周波数は、各短絡パルス印加時間の開始時に発生する移行段階後に、それぞれ同期周波数ＦS1＝５．０１５ＨｚおよびＦS2＝５．０４Ｈｚで同期されることが観測される。
−曲線ＣF3、ＣF4およびＣF5は、ＦD0より低い短絡パルストリガ周波数、つまり、それぞれＦD3＝９．９６Ｈｚ、ＦD4＝９．９４ＨｚおよびＦD5＝９．８８Ｈｚに対応する。発振周波数は、各短絡パルス印加時間の開始時に発生する移行段階後に、それぞれ同期周波数ＦS3＝４．９８ＨｚおよびＦS5＝４．９４Ｈｚで同期されることが観測される。
【００２７】
注目すべきことに、同一の同期周波数が、それぞれ前述のトリガ周波数ＦDXに等しい短絡パルストリガ周波数で得られている。トリガ周波数ＦDXは、Ｘ＝１から５であり、奇数２Ｍ−１によって除され、Ｍは０より大きい正の整数である。同期周波数と機械式振動子の固有周波数／所望する周波数との比率の範囲は、（Ｋ−１）／Ｋと（Ｋ＋１）／Ｋとの間であり、Ｋ＞４０・（２Ｍ−１）である。同様の結果が偶数２Ｍでの除算と、ＫとＭとの間の同様の条件によって得られたが、推測的に、短絡パルスの効果が少ないため、偶数の場合には同期は奇数の場合ほど効率的に確立されないように思われる。
【００２８】
これまでの観察および考察から、本発明者らは、固有周波数に近いが、同一ではない周波数でこのヒゲゼンマイの２つの電極間に周期的に短絡パルスを印加することによって、前述の圧電ヒゲゼンマイを有する機械式振動子を同期することが可能であると結論付ける。
【００２９】
このように、固有周波数が所望する周波数から通常の様式で逸脱する場合、つまり毎日１秒から約１５秒ずれる場合、完全な開ループ制御によって、適切に選択されるトリガ周波数と共に識別可能な制御パルスを継続して印加することで、機械式振動子の周波数を所望する周波数で同期することは容易である。この印加は第１の主要な実施形態の主題である。ヒゲゼンマイ電極間で誘起される電圧を用いることによって、機械式共振器が発振するとき、発振周期を数え、時間的ずれを決定することは容易であり、具体的には、一定の正または負の時間的ずれが達成されるときを検出することは容易である。次に、一定の修正時間中に、複数の識別可能な制御パルスを、前述のように適切に選択されるトリガ周波数と共に印加して、機械式振動子の発振を同期することができる。機械式振動子の発振は、所望する周波数とは異なる修正周波数ではあるが、同期可能なように、したがって、時間的ずれを修正するように、十分に所望する周波数に近い周波数である。この印加は、半開または半閉ループと考えることができ、第２の主要な実施形態の主題である。
【００３０】
図６は第１の主要な実施形態の第１の変形の電気回路図を示す。制御装置５２全体を形成する電子回路は非常に簡潔である。水晶共振器４４はクロック回路４２によって励起される。クロック回路４２は基準信号ＳRefを供給する。基準信号ＳRefは水晶周波数ＦQで提供され、好ましくは３２．７６８Ｈｚで設定された周波数か、または周波数ＦQの分数、たとえばＦQ／４および好ましくは当業者には既知の抑制回路によって設定された周波数の分数で供給される。基準信号ＳRefは周波数分割器６４に提供され、周波数分割器６４は制御信号Ｓcomをタイマ５８に出力する。制御信号に応じて、タイマ５８は短絡信号ＳCCを制御信号を課された周波数でスイッチ６０に提供する。スイッチ６０は圧電ヒゲゼンマイ８の２つの電極２０、２２の間（図６に概略的に示す）に配置される。このプロセスは、制御装置が作動している限り、つまり制御装置に電力が供給される限り継続する連続した時間窓内で中断なしに行われる。
【００３１】
圧電ヒゲゼンマイ８は、少なくとも部分的に圧電素材によって形成され、少なくとも２つの電極２０、２２（図２および１０参照）によって形成される。機械式振動子の発振中に圧電素材が機械的応力を受けるとき、少なくとも２つの電極２０、２２は、その間に圧電素材によって誘起される電圧Ｕ（ｔ）を有することが可能なように構成される（図９参照）。
【００３２】
制御信号Ｓcomは基準信号であり、一般的な変形において、トリガ周波数ＦD（Ｎ）＝２・Ｆ０ｃ／Ｎを有する。式中、数Ｎは０より大きい整数であり、機械式振動子の機能として最大ずれ周波数と、所望する周波数Ｆ０ｃとの間の比率は、（Ｋ−１）／Ｋと（Ｋ＋１）／Ｋとの間となるように選択される。この数ＮはＫ／４０より小さく、つまりＮ＜Ｋ／４０である。有利な変形では、制御信号Ｓcomは周波数信号であり、トリガ周波数ＦD（Ｍ）＝２・Ｆ０ｃ／（２Ｍ−１）を有する。数Ｍはゼロより大きい整数であり、機械式振動子の機能として最大ずれ周波数と、所望する周波数との間の比率は、（Ｋ−１）／Ｋおよび（Ｋ＋１）／Ｋとの間となるように選択される。２Ｍ−１はＫ／４０より小さく、つまり２Ｍ−１＜Ｋ／４０である。好ましくは、数ＮおよびＭは定数であり、連続した時間窓に対して規定である。連続した時間窓の間に、制御パルスを画成する短絡パルスが印加される。
【００３３】
制御信号の各パルスで、タイマ５８は時間間隔ＴRの間、スイッチ６０を閉鎖する（スイッチはオンになり、したがって導電性である）。それによって、各短絡パルスは期間ＴRを有する。期間ＴRは好ましくは、所望する周期Ｔ０ｃの４分の１未満である。有利な変形では、制御パルスの期間は、所望する周期Ｔ０ｃの１０分の１未満か、または実質的に等しい。このように、前述の時間窓の間に、制御装置の作動中の任意の移行段階後に、所望する周波数Ｆ０ｃでの機械式振動子の周波数の連続同期が得られる。
【００３４】
図７は、制御装置の電子回路図を示す。制御装置は前述したものと同一であり、電力回路６６と組み合わされる。電力回路６６は、機械式振動子が発振するとき、ヒゲゼンマイ８の２つの電極２０、２２間に誘起される電圧Ｕ（ｔ）の整流器６８から形成され、制御装置６２に電力を提供するように構成される。整流された電圧は蓄積コンデンサＣALに蓄積され、それによって、制御装置および電力回路は自律ユニットを形成する。有利な変形では、この自律ユニットは、自律ユニットが固定されるテンプ４によって保持される（図１参照）。
【００３５】
図８は、第２の主要な実施形態の有利な変形の電子回路図を示す。計時器は、電子制御回路６２ａと、補助タイムベースによって形成される制御装置６２を含む。補助タイムベースは補助振動子を含み、基準信号ＳRefを電子制御回路に提供する。このタイムベースは、たとえば、水晶共振器４４と、クロック回路４２とを含む。クロック回路４２は、第１の主要な実施形態に関して記載した基準信号ＳRefを、少なくとも２つのステージＤＩＶ１とＤＩＶ２とを有する分割器に供給する。この分割器は回路６２ａに含有される。圧電ヒゲゼンマイ８は第１の主要な実施形態で記載したものと類似し、２つの電極２０、２２は電子制御回路６２ａに電気的に接続される。
【００３６】
電子制御回路は、計時器ムーブメントの動作／操作において、機械式振動子の所望する周波数と比較して任意の時間的ずれを測定するための装置を含む。所望する周波数は補助タイムベース４２、４４によって決定される。測定装置はヒステリシス比較器５４によって形成される。ヒステリシス比較器５４の２つの入力は圧電ヒゲゼンマイ８の２つの電極２０、２２に接続される。図示される実施例において、電極２０は比較器５４の入力に、制御装置の塊を介して電気的に接続されることに留意されたい。ヒステリシス比較器は、デジタル信号「Ｃｏｍｐ」を提供する（図９参照）。デジタル信号「Ｃｏｍｐ」の論理状態は、機械式振動子が中立位置（ゼロに等しい角度位置θ（ｔ））を通過するたびに、その直後に変化し、したがって本機械式振動子を形成する機械式共振器の各ゼロ交差後に変化する。圧電ヒゲゼンマイによって生成される誘起電圧Ｕ（ｔ）は、機械式共振器が中立位置（角度位置「ゼロ」）を通過する間はゼロである。一方、２つの電極間に加えられる一定の負荷に対して、図９に示すように、機械式共振器が（中立位置の両側のそれぞれにおいて機械式振動子の振幅を画成する）２つの両極端な位置のいずれかにあるとき、誘起電圧Ｕ（ｔ）は最大になる。
【００３７】
信号「Ｃｏｍｐ」は、測定装置を形成する双方向カウンタＣＢの第１の入力「Ｕｐ」に提供される。双方向カウンタは、したがって、機械式振動子の発振周期ごとに（具体的には信号の各立ち上がりエッジで）一単位ずつ増加する。したがって、双方向カウンタは機械式振動子の発振周波数の瞬時測定を連続して受信する。双方向カウンタは第２の入力「Ｄｏｗｎ」で、周波数分割器ＤＩＶ１＆ＤＩＶ２によって提供されるクロック信号Ｓhorを受信する。このクロック信号は、機械式振動子の所望する周波数Ｆ０ｃに対応する。所望する周波数Ｆ０ｃは補助タイムベースの補助振動子で決定される。このように、双方向カウンタは制御論理回路５６ａに、機械式振動子の発振周波数と所望する周波数との間の経時累積誤差に対応する信号ＳDTによって形成される前記制御システムを提供する。この累積誤差は、補助振動子に対する機械式振動子の時間的ずれを画成する。
【００３８】
次に、制御装置６２はスイッチ６０を含む。スイッチ６０は、トランジスタによって形成され、ヒゲゼンマイ８の２つの電極２０、２２間に配置される。このスイッチは制御論理回路５６によって制御される。制御論理回路５６は、タイマ５８によって瞬時にスイッチを閉鎖可能なように構成される。それによってスイッチは制御パルスの間にオンになり／導電性を有する。制御パルスは次に、短絡パルスを画成する。制御回路は選択的に制御信号Ｓcomをタイマ５８に提供する。タイマ５８は、この制御信号に応答して、信号ＳCCを印加することによって瞬時にトランジスタ６０を閉鎖する。より具体的には、制御回路は、タイマを開始または再設定することによって（「タイマ」）各短絡パルスの開始時間を決定する。それによって、各短絡パルスの期間ＴRを決定するタイマを用いて、直ちにトランジスタ６０の電源を入れるか／導電性にする（スイッチ閉鎖）。各短絡パルスの終わりには、タイマはスイッチを再度解放し、トランジスタ６０は電源が切られ、つまり再度非導電性になる。一般的な変形では、各制御パルスは所望する周期Ｔ０ｃの４分の１未満の期間を有する。所望する周期Ｔ０ｃは機械式振動子の所望する周波数の逆数に等しい。好ましい変形では、制御パルスの期間は所望する周期の１０分の１未満か、実質的に等しい。
【００３９】
電子回路６２ａはさらに、前述した制御装置用の電力回路６６を含む。
【００４０】
制御装置６２によって実施され、制御論理回路５６に実装される第２の主要な実施形態による制御方法を以下で説明する。制御論理回路は、測定装置によって測定される時間的ずれが少なくとも一定の利得（ＣＢ＞Ｎ１）または少なくとも一定の損失（ＣＢ＜−Ｎ２）のいずれかに対応するかを決定可能なように構成される。Ｎ１およびＮ２は正の整数である。制御装置、具体的にはその制御論理回路は、提供された各識別可能な修正時間以前に、前述のように画成された制御周期Ｔｒｅｇに対して、少なくとも一定の正または負の時間的ずれが検出されるかに基づいて、それぞれ所望する周期Ｔ０ｃより長い第１の修正周期Ｔｃｏｒ１、または所望する周期より短い第２の修正周期Ｔｃｏｒ２を選択するように構成される。各修正時間には機械式振動子の周波数が同期される同期段階を確立するための充分な期間が提供される。同期段階において、検出された時間的ずれを修正するために、機械式振動子の周波数は、関連する時間以前に、少なくとも１つの一定の正の時間的ずれが検出されるとき、第１の修正周波数Ｆｃｏｒ１＝１／Ｔｃｏｒ１で同期され、または、関連する時間以前に少なくとも１つの一定の負の時間的ずれが検出されるとき、第２の修正周波数Ｆｃｏｒ２＝１／Ｔｃｏｒ２で同期される。
【００４１】
有利な変形では、制御論理回路５６は、各識別可能な修正時間における２つの短絡パルス間の時間的距離ＤTが、各時間に対して決定される制御周期Ｔｒｅｇの半分を乗じた奇数２Ｍ−１に等しくなるように構成される。つまり、数学的関係ＤT＝（２Ｍ−１）・Ｔｒｅｇ／２となり、式中Ｍはゼロより大きい正の整数である。制御周期Ｔｒｅｇおよび数Ｍは、各修正時間中に、制御周波数Ｆｒｅｇ＝１／Ｔｒｅｇにおいて機械式振動子の同期が可能なように選択される。
【００４２】
特定の変形では、少なくとも１つの一定の正または負の時間的ずれが制御論理回路５６によって検出されるとき、制御装置６２は、次の修正時間中に、それぞれ第１のトリガ周波数ＦINF＝２・Ｆｃｏｒ１／Ｎまたは第２のトリガ周波数ＦSUP＝２・Ｆｃｏｒ２／Ｎを有する対応する複数の制御パルスを周期的に印加するように構成される。数Ｎは好ましくは各修正時間中定数であり、事前に決定されるかまたは関連する次の修正時間以前に決定される。
【００４３】
各修正時間中に所望する同期が確実に得られるように、有利には、第１のトリガ周波数ＦINFが発生する各修正時間に対して、第１のトリガ周波数ＦINFは第１の限界周波数ＦL1（Ｎ、Ｋ）＝［（Ｋ−１）／Ｋ］・２・Ｆ０ｃ／Ｎよりも高く、式中Ｋ＞４０・Ｎであり、第２のトリガ周波数が発生する各修正時間に対して、第２のトリガ周波数は第２の限界周波数ＦL2（Ｎ、Ｋ）＝［（Ｋ＋１）／Ｋ］・２・Ｆ０ｃ／Ｎより低く、式中Ｋ＞４０・Ｎである。
【００４４】
特定の変形では、初期移行段階を最善に減少させるために、整数Ｎは各修正時間の初期段階の方が最終段階よりも低い。
【００４５】
好ましい変形では、少なくとも１つの一定の正または負の時間的ずれが制御論理回路５６によって検出されるとき、制御装置６２は、次の修正時間中に、それぞれ第１のトリガ周波数ＦINF＝２・Ｆｃｏｒ１／（２Ｍ−１）または第２のトリガ周波数ＦSUP＝２・Ｆｃｏｒ２／（２Ｍ−１）を有する対応する複数の制御パルスを周期的に印加するように構成される。具体的には、数Ｍは各修正時間中定数であり、事前に決定されるかまたは関連する次の修正時間以前に決定される。
【００４６】
各修正時間中に所望する同期が確実に得られるように、有利には、第１のトリガ周波数ＦINFが発生する各修正時間に対して、第１のトリガ周波数ＦINFは第１の限界周波数ＦL1（Ｍ、Ｋ）＝［（Ｋ−１）／Ｋ］・２・Ｆ０ｃ／（２Ｍ−１）よりも高く、式中Ｋ＞４０・（２Ｍ−１）であり、第２のトリガ周波数が発生する各修正時間に対して、第２のトリガ周波数ＦSUPは第２の限界周波数ＦL2（Ｍ、Ｋ）＝［（Ｋ＋１）／Ｋ］・２・Ｆ０ｃ／（２Ｍ−１）より低く、式中Ｋ＞４０・（２Ｍ−１）である。
【００４７】
特定の変形では、各修正時間の初期移行段階を最善に減少させるために、第１の制御パルスの開始は、関連する修正時間に提供される複数の制御パルスの中から、機械式振動子の角度位置に対して決定される。そのために、信号「Ｃｏｍｐ」は制御論理回路５６にも提供される。この特定の変形では、第１の制御パルスは信号「Ｃｏｍｐ」の立ち上がりエッジまたは立ち下りエッジによってトリガされる。
【００４８】
図１０を参照して、本発明による計時器の圧電ヒゲゼンマイ７０の好ましい実施形態を説明する。本ヒゲゼンマイ７０は断面図で示され、中央のシリコン本体７２と、ヒゲゼンマイの温度補正のために中央の本体の表面に蒸着される酸化ケイ素層７４と、酸化ケイ素層に蒸着される導電層７６と、圧電層７８の形で導電層７６に蒸着される圧電素材とを含む。２つの電極２０ａおよび２２ａは圧電層７８上に、それぞれヒゲゼンマイの２つの側面に配置される（２つの電極は部分的にヒゲゼンマイの上面または下面を覆ってもよいが、結合しない）。
【００４９】
図１０に示す具体的な変形では、圧電層の第１の部分８０ａと第２の部分８０ｂは、それぞれ中央の本体７２の２つの側面上に延在し、導電層７６からの成長を通じてそれぞれ結晶構造を有する。結晶構造は、これらの２つの側面に平行である正中面８４に対して対称である。このように、２つの側部部分８０ａおよび８０ｂにおいて、圧電層は、圧電層に垂直であり、対向する方向にある２つの同一の各圧電軸８２ａ、８２ｂを有する。したがって同一の機械的応力に対する内部電極と、２つの外部の各側部電極との間の誘起電圧の符号の逆転がある。したがって、ヒゲゼンマイが休止位置から収縮または拡大するとき、第１の部分８０ａおよび第２の部分と８０ｂとの間に機械的応力の逆転がある。つまり、これらの部分のうち１つは圧縮を受けるが、他方はけん引を受ける。また逆も同様である。最後に、これらの考察の結果として、第１および第２の部分の誘起電圧は、２つの側面に垂直な軸上で同一の極性を有する。それによって、導電層７６は、中央の本体７２の２つの側面から延在する単一で同一の内部電極を形成することができる。この内部電極はそれ自体では制御装置と電気接触はしない。具体的な変形では、圧電層は、導電層７６（内部電極）からの結晶成長によって形成され、導電層７６に垂直な窒化アルミニウム結晶からなる。
【符号の説明】
【００５０】
２          ：機械式共振器
４          ：テンプ
６          ：幾何学的軸
８          ：ヒゲゼンマイ
１２        ：スタッド
１４        ：シリコン本体
１６        ：側部層
２０        ：電極
２４        ：電子制御回路
２６        ：導線
３２        ：制御装置
３４        ：第１のコンデンサ
３８        ：比較器
４０        ：論理回路
４２        ：クロック回路
４４        ：水晶共振器
４６        ：全波整流回路
４８        ：蓄積コンデンサ
５２        ：制御装置
５４        ：比較器
５６        ：制御論理回路
５８        ：タイマ
６０        ：トランジスタ
６０        ：スイッチ
６２        ：制御装置
６２ａ      ：電子制御回路
６４        ：周波数分割器
６６        ：電力回路
６８        ：整流器
７０        ：ヒゲゼンマイ
７２        ：シリコン本体
７４        ：酸化ケイ素層
７６        ：導電層
７８        ：圧電層
８０ａ      ：第２の部分
８０ａ      ：第１の部分
８０ｂ      ：第２の部分
８２ａ      ：圧電軸
８２ｂ      ：圧電軸
８４        ：正中面
ＣAL      ：蓄積コンデンサ
ＣＢ        ：双方向カウンタ
ＣV        ：可変静電容量
ＤT        ：時間的距離
Ｆ０        ：固有周波数
Ｆ０ｃ      ：周波数
ＦD        ：トリガ周波数
ＦL1      ：第１の限界周波数
ＦL2      ：第２の限界周波数
ＦQ        ：水晶周波数
ＦS0      ：周波数
ＦS1      ：同期周波数
ＦS3      ：同期周波数
ＦSUP    ：第２のトリガ周波数
Ｆｃｏｒ１  ：第１の修正周波数
Ｆｃｏｒ２  ：第２の修正周波数
Ｆｒｅｇ    ：制御周波数
Ｎ          ：整数
ＳRef    ：基準信号
ＳCC      ：短絡信号
Ｓcom    ：制御信号
Ｓhor    ：クロック信号
Ｔｃｏｒ１  ：第１の修正周期
Ｔｃｏｒ２  ：第２の修正周期
Ｔｒｅｇ    ：制御周期
Ｕ          ：誘起電圧
θ          ：角度位置
【図１】
2020056784.tif 000003
【図２】
2020056784.tif 000004
【図３】
2020056784.tif 000005
【図４】
2020056784.tif 000006
【図５】
2020056784.tif 000007
【図６】
2020056784.tif 000008
【図７】
2020056784.tif 000009
【図８】
2020056784.tif 000010
【図９】
2020056784.tif 000011
【図１０】
2020056784.tif 000012
【外国語明細書】
2020056784000001.pdf