CN110874049A - 包括中频与基准电子振荡器的频率同步的机械振荡器的钟表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钟表，该钟表包括机械振荡器和辅助振荡器，该机械振荡器由机械谐振器(6)和用于维持振荡的维持装置形成，该辅助振荡器形成基准时基(22)。该钟表还包括同步装置(20)，该同步装置设置成使机械振荡器的中频依赖于辅助振荡器的频率。该同步装置包括电磁制动装置(26)，该电磁制动装置由线圈和至少一个永磁体形成，它们设置成使得在机械谐振器的振荡的每个半周期中在线圈的端子之间产生感应电压。同步装置设置成能够在不同的时间间隔期间瞬时减小线圈的端子之间的阻抗，任何两个连续的时间间隔在其各自的起点之间呈现基本上等于正整数乘以机械振荡器的设定点周期的一半的时间距离。

Description

包括中频与基准电子振荡器的频率同步的机械振荡器的钟表

技术领域

本发明涉及一种包括机械机芯的钟表，其中通过用于校正机械振荡器的对机械机芯的运行进行时间设定的运行中的潜在时间漂移的装置来增强运行。该钟表包括机械振荡器，其中中频与由辅助电子振荡器确定的设定点频率同步。

特别地，该钟表一方面由机械机芯形成，该机械机芯包括：

-至少一个时间数据项的指示机构，

-机械谐振器，其适于围绕对应于其最小势能状态的中性位置沿着大体振荡轴线振荡，

-机械谐振器的维持装置，其与机械振荡器一起形成，该维持装置设置成对指示机构的运行进行时间设定，

该钟表另一方面由同步装置形成，该同步装置设置成使机械振荡器的中频依赖于由基准时基决定的设定点频率。

背景技术

在一些现有文献中已经提出了在本发明的技术领域中定义的钟表。1977年公布的专利CH 597636提出了这种钟表，参考其图3。该机芯配备有由摆轮游丝和传统维持装置形成的谐振器，所述维持装置包括擒纵叉组件和与配备有发条的发条盒运动连结的擒纵轮。该钟表机芯还包括用于调节其机械振荡器频率的装置。该调节装置包括电子电路以及由扁平线圈和两个磁体形成的电磁制动器，该扁平线圈布置在一支承件上，该支承件布置在摆轮的外轮下方，所述两个磁体安装在摆轮上并且布置成彼此靠近以便两者在振荡器启动时都经过线圈。

该电子电路包括时基，该时基包括石英发生器并用于产生基准频率信号FR，将该基准频率与机械振荡器的频率FG进行比较。经由一对磁体在线圈中产生的电信号检测振荡器的频率FG。两个频率FG和FR之间的比较由双向计数器执行，该双向计数器在其两个输入端接收这两个频率，并输出确定对两个频率计数的周期差的信号。该电子电路还包括逻辑电路，该逻辑电路分析计数器的输出信号以根据该输出信号来控制制动脉冲施加电路，以便当逻辑电路检测到与比基准频率FR大的振荡器的频率FG的值相对应的时间漂移时制动平衡。制动脉冲施加电路适于经由电磁的磁体-线圈相互作用和连接到线圈的可切换负载在摆轮上诱导瞬时制动转矩。

发明内容

本发明的一个目的是尽可能简化同步装置的电子电路，该同步装置设置成使机械机芯的机械振荡器的中频依赖于由辅助电子振荡器确定的设定点频率，但不损失配备有这种同步装置的钟表的运行的精确性。

在本发明的范围内，通常寻求提高机械钟表机芯的运行精度，即减小该机械机芯的最大日误差，并且更加全局地非常显著地减少在更长的时期(例如一年)内可能的时间漂移。特别地，本发明试图为机械钟表机芯实现这种目标，其中最初最佳地调节运行。实际上，本发明的总体目的是找到一种用于针对如下形式校正机械机芯的运行的装置，即该机械机芯的自然操作将导致一定日误差并因此导致时间漂移增加(累积误差增加)，但依然能够以它可以借助于其特定特征——即在没有校正装置的情况下或者当校正装置不工作时——而具有的最佳可能的精度自主地起作用。

为此，本发明涉及一种如在发明领域中定义的钟表，并且其中同步装置包括机械谐振器的电磁制动装置，该电磁制动装置由至少一个线圈和至少一个永磁体形成，所述线圈和永磁体设置成使得对于机械振荡器的可用操作范围，在机械振荡器的振荡的每个半周期中，在线圈的两个端子之间产生感应电压，该同步装置设置成能够瞬间减小线圈的两个端子之间的阻抗。该钟表的显著之处在于，同步装置设置成在不同的时间间隔T_P期间减小线圈的两个端子之间的阻抗，并且使得在不同的时间间隔之中的任何两个连续的时间间隔的起点在它们之间呈现等于正整数N乘以机械振荡器的设定点周期T0c的一半的时间距离DT，即DT＝N·T0c/2。特别地，同步装置设置成借助于基准时基来确定基于每个不同时间间隔的起点，以便满足时间距离D_T与设定点周期T0c之间的上述数学关系。

借助于本发明的特征，出乎意料地，钟表机芯的机械振荡器有效且快速地依赖于辅助振荡器，这将从下文对本发明的详细描述中变得显而易见。机械振荡器(从动机械振荡器)的振荡频率与由辅助振荡器(主振荡器)确定的设定点频率同步，无需闭环伺服控制且无需机械振荡器的振荡运动的测量传感器。因此，同步装置以开环起作用，并且可以校正机械机芯的自然运行中的提前和延迟，如下文所述。该结果绝对是显著的。

术语“与主振荡器同步”表示从动机械振荡器对主振荡器的伺服控制(开环，因此没有反馈)。同步装置的操作是这样的，即时间间隔发生的频率(其中连接到线圈的两个端子的电路的阻抗减小)被强加在对时间数据项指示机构的运行进行时间设定的从动机械振荡器上。更一般地，甚至不需要以给定频率周期性地发生这种不同时间间隔的连续，因为这些不同时间间隔之中的任何两个连续时间间隔的起点(或等效地，中点时刻)仅需在它们之间呈现如上文定义的时间距离D_T，其中正整数N可以随时间变化。这不包括强制振荡器的标准情况，或甚至耦合振荡器的情形。

在本发明中，对于预定的设定点周期T0c，可能的时间距离D_T决定机械振荡器的中频并因此决定机构的时间设定。由于时间距离由特定的辅助振荡器决定，因此中频由该辅助振荡器决定，使得机构的运行精度与辅助振荡器的精度直接相关。术语“对机构的运行进行时间设定”表示在操作时设定该机构的运动部件的运动步速，特别是确定其轮的旋转速度并因此确定时间数据项的至少一个指标。

在一个主实施例中，机械谐振器由围绕振荡轴线振荡的摆轮形成，并且同步装置设置成周期性地触发具有相同值的不同时间间隔T_P，并且使得这些不同时间间隔的触发频率F_D等于设定点频率F0c的两倍除以正整数M，即2·F0c/M，其中所述设定点频率F0c定义为等于设定点周期T0c的倒数，所述不同时间间隔T_P的值小于设定点半周期，即T_P<T0c/2。在一优选的替代实施例中，设想不同时间间隔TP的值小于设定点周期T0c的四分之一，即T_P<T0c/4。

附图说明

下面将使用附图详细描述本发明，附图通过决非限制的示例给出，其中：

-图1示出了根据本发明的钟表的第一实施例，

-图2是根据图1的第一实施例的局部视图，

-图3示出了根据本发明的电磁制动装置的控制电路的第一替代实施例的电子线路图，

-图4示出了根据本发明的电磁制动装置的控制电路的第二替代实施例的电子线路图，

-图5A、5B和5C是针对设定点频率F0c与机械振荡器的固有频率F0之间的各种关系(分别为F0>F0c，F0<F0c，F0＝F0c)提供第一实施例的机械振荡器和同步装置的多种物理参数的随时间的进展的曲线图，

-图6示出了第一制动脉冲在机械谐振器经过其中性位置之前在其振荡的特定半周期中施加至机械谐振器，以及在发生第一制动脉冲的时间间隔内摆轮的角速度和其角位置，

-图7是类似于图6中的图，但针对第二制动脉冲在机械振荡器已经过其中性位置之后在机械振荡器的振荡的特定半周期中的施加，

-图8A、8B和8C分别示出了在振荡周期期间摆轮游丝的角位置；根据摆轮游丝的角位置，对于恒定制动转矩的三个值，针对固定持续时间的制动脉冲获得的钟表机芯的运行的变化；以及相应的制动功率，

-图9、10和11分别示出了在根据本发明的钟表中的校正装置互锁之后的初始阶段中易于出现的三种不同情形，

-图12是在根据本发明的钟表中的校正装置互锁之后产生并且导致对其中从动机械振荡器的固有频率大于设定点频率的情形寻求的同步的物理过程的说明图，

-图13表示在图12的情形中，对于在每个半周期中发生制动脉冲的替代实施例，从动机械振荡器的振荡和稳定的同步阶段中的制动脉冲，

-图14是在根据本发明的钟表中的校正装置互锁之后产生并且导致对其中从动机械振荡器的固有频率小于设定点频率的情形寻求的同步的物理过程的说明图，

-图15表示在图14的情形中，对于在每个半周期中发生制动脉冲的替代实施例，从动机械振荡器的振荡和稳定的同步阶段中的制动脉冲，

-图16和17分别针对图12和14的两种情形提供了对于其中每四个振荡周期发生一次制动脉冲的校正装置操作模式而言机械振荡器的角位置和相应振荡周期，

-图18和19分别是图16和17的局部放大图，

-图20与前两个图类似地表示机械振荡器的频率等于制动频率的特定情形，

-图21示意性地示出了第二实施例的机械振荡器和电磁装置，

-图22在第二实施例的范围内提供了机械振荡器的角位置以及取决于该电磁装置在静止状态下的控制信号的电磁装置的线圈中的感应电压随时间的进展的曲线图，

-图23示意性地示出了第三实施例的机械振荡器和电磁装置，

-图24在第三实施例的范围内提供了机械振荡器的角位置以及取决于该电磁装置在静止状态下的控制信号的电磁装置的线圈中的感应电压随时间的进展的曲线图，

-图25类似于图24针对于在第三实施例的范围内的电磁装置的控制的一个替代实施例，

-图26是第四实施例的机械振荡器和电磁装置的截面图，

-图27是沿着图26的机械振荡器和电磁装置的线A-A的横截面图，以及

-图28A、28B和28C是针对设定点频率F0c与机械振荡器的固有频率F0之间的各种关系(分别为F0>F0c，F0<F0c，F0＝F0c)提供第四实施例的机械振荡器和同步装置的各种物理参数的随时间的进展的曲线图。

具体实施方式

将参考图1至4和5A至5C描述根据本发明的钟表的第一实施例。在图1中部分示意性地示出了包括机械机芯4的钟表2，机械机芯4包括时间数据项的至少一个指示机构12。指示机构12包括由发条盒14致动的齿轮系16(该机构在图1中部分地表示)。该机械机芯还包括由摆轮8和游丝10形成的机械谐振器6，其布置在限定机械谐振器的支承件的机板5上，以及由擒纵机构18形成的用于维持该机械谐振器的装置，该维持装置与该机械谐振器一起形成机械振荡器，该机械振荡器对指示机构的运行进行时间设定。擒纵机构18通常包括擒纵叉组件和擒纵轮，擒纵轮经由齿轮系16与发条盒运动学连接。机械谐振器适于沿着圆形轴线(该轴线的半径不重要，因为摆轮沿着该轴线的位置由角度给出)围绕与其最小势能状态相对应的中性位置(空转位置/零角位置)振荡。该圆形轴线限定大致的振荡轴线，其指示机械谐振器的运动的性质，在又一实施例中，该机械谐振器例如可以是线性的。

机械谐振器的每次振荡限定由两个半周期形成的振荡周期，每个半周期在振荡的两个端部角位置之间并且沿彼此相反的方向旋转。当机械谐振器到达限定振荡幅度的端部角位置时，其旋转速度为零且旋转方向反向。每个半周期具有两个四分之一周期(其持续时间可根据干扰事件而不同)，即在机械谐振器通过其中性位置之前发生的第一四分之一周期和在这种通过其中性位置之后发生的第二四分之一周期。

钟表2包括用于使由机械谐振器6和擒纵机构18形成的机械振荡器与由辅助振荡器形成的基准时基22同步的装置20，辅助振荡器包括石英谐振器35和时钟电路36，时钟电路36维持石英谐振器并传输基准频率信号SR。石英振荡器限定主振荡器。基准时基与同步装置的控制装置24相关联，基准时基向该控制装置24提供信号S_R。应该注意，可以设想其它类型的辅助振荡器，特别是完全集成在具有控制电路的电子电路中的振荡器。通常，辅助振荡器本质上或设计上比布置在钟表机芯中的机械振荡器更精确，该机械振荡器限定本发明范围内的从动振荡器。作为一般规则，如下文将理解的，同步装置20设置成使机械振荡器的中频依赖于由辅助振荡器确定的设定点频率。

然后，同步装置20包括机械谐振器6的电磁制动装置26。术语“电磁制动”表示经由机械谐振器或该机械谐振器的支承件承载的至少一个永磁体与分别由支承件或机械谐振器承载并与电子电路相关联的至少一个线圈之间的电磁相互作用产生的机械谐振器的制动，在所述电子电路中可以产生由磁体在线圈中感应的电流。作为一般规则，电磁制动装置因此由至少一个线圈28和至少一个永磁体形成，所述线圈和永磁体布置成使得对于机械振荡器的可用操作范围在机械谐振器的振荡的每个半周期时在线圈28的两个端子28A、28B之间产生感应电压。线圈28属于晶片类型(圆盘的高度小于其直径)，没有铁磁芯。在第一实施例中，设想了多个双极磁体30、32，它们以并置方式布置在摆轮的外轮9上，其中磁极沿着振荡轴线34的方向交替。在一个等效的替代实施例中，设想具有轴向磁化的环形磁体，其具有与双极磁体30、32相对应的连续扇区，这些连续扇区具有交替的极性并且各自在中心限定具有基本上相同的值的角度(角“孔径”)。在所示的替代实施例中，双极磁体30、32限定八个磁化的环形扇区，每个扇形区具有45°的角距离和交替的磁极性。在第一实施例的情况下，存在偶数个2N个磁化的环形扇区，N是正整数，这些扇区以圆形方式特别是布置在形成机械谐振器6的摆轮8的外轮9上。

线圈28布置在机板5上，以便在摆轮振荡时由来自双极磁体/磁化环形扇区的磁通量横穿。有利地，设想线圈28的直径使得其基本上包括在相对于振荡轴线的角孔径中，该角孔径基本上等于由每个双极磁体/磁化环形扇区限定的角孔径。然而，在又一些替代实施例中，可以设想线圈28的直径更大并且例如具有与磁化环形扇区的角孔径的两倍基本上对应的角孔径。此外，在又一替代实施例中，设想了多个晶片线圈，其间成对地呈现对应于全部数量的磁周期的角度滞后(磁周期由两个相邻的磁化环形扇区的角距离给出)。这些线圈因此不具有电磁相移(即，相移是360°的整数倍)，这些线圈中的感应电压各自具有彼此相同且同时的随时间变化，使得感应电压被叠加在一起。多个线圈可以串联或并联布置。根据为了实现机械振荡器的所需伺服控制而寻求的电磁相互作用的强度来选择磁化环形扇区的数量、线圈的数量及其特征尺寸。

根据本发明，同步装置设置成能够瞬时减小线圈的两个端子之间的阻抗。根据在本发明的同步装置中实施的总体同步模式，该同步装置设置成在不同的时间间隔T_P期间减小线圈的两个端子之间的阻抗，并且使得这些不同的时间间隔之中的任何两个连续的时间间隔的相应起点在它们之间呈现时间距离D_T，其等于正整数N乘以机械振荡器的设定点周期T0c的一半(即，设定点半周期)，即D_T＝N·T0c/2。同步装置设置成借助于基准时基22来确定每个不同时间间隔的起点以便满足时间距离D_T与设定点周期T0c之间的上述数学关系。

在所描述的实施例中，机械谐振器由绕振荡轴线旋转的摆轮形成。在图5A至5C和28A至28C所示的同步装置中实施的同步模式中，设想周期性地触发不同的时间间隔T_P，在此期间线圈的端子之间的阻抗减小，即，设想这些时间间隔之间的时间距离T_D是恒定的。这些不同时间间隔的触发频率F_D等于设定点频率F0c的两倍，定义为等于设定点周期T0c的倒数除以正整数M，即F_D＝2·F0c/M。于是，优选地，不同的时间间隔T_P具有相同的值，设想其小于设定点半周期，即T_P<T0c/2。最后，同步装置设置成在不同的时间间隔T_P期间在线圈28的两个端子28A和28B之间产生短路，以减小该线圈的两个端子之间的阻抗。

在借助于图5A至5C描述的第一实施例的替代实施例中，整数M等于2(M＝2)，使得触发频率F_D等于设定点频率F0c并且连续时间距离T_D等于设定点周期T0c。于是，不同时间间隔T_P的值有利地小于设定点周期T0c的四分之一，即T_P<T0c/4。在该第一实施例中，如在图5A至5C可见，电磁装置26设置成使得对于机械谐振器6在由该机械谐振器形成的机械振荡器的可用工作范围内的任何振荡基本上连续地在线圈28中产生感应电压。

在更详细地考虑图5A至5C之前，将首先概述承受短持续时间的制动脉冲的机械振荡器的行为，尽管在下文中给出关于该主题的更详细描述。观察到，当在半周期的起点与谐振器在该交替中通过其中性位置之间产生制动脉冲时，这种制动脉冲在谐振器的振荡器中引起负时间相移。因此，所讨论的交替的持续时间相对于机械振荡器的自然振荡期间的交替的持续时间T0/2增加。因此，这导致机械振荡器的频率的孤立降低，并且使得可以引起钟表运行的一定延迟，以在需要时校正该机械振荡器采用的提前。另一方面，当在谐振器在一次交替中通过其中性位置与该交替的端点之间产生制动脉冲时，这种制动脉冲在谐振器的振荡器中引起正时间相移。因此，所讨论的交替的持续时间相对于机械振荡器的自然振荡期间的交替的持续时间T0/2减少。因此，这引起机械振荡器的频率的孤立增加，并且使得可以引起钟表运行的一定提前以在需要时校正该机械振荡器所采用的延迟。

在图5A至5C中，在由根据本发明的同步装置获得的同步的稳定阶段中示出了摆轮游丝6的角位置和角速度的曲线以及在控制电路24中产生并供应给开关40的数字控制信号S_C，开关40设置成在限定不同时间间隔T_P的脉冲58期间使线圈28的两个端子28A、28B短路(见图3和4)。此外，在这些图中示出了由机械谐振器6的振荡和短路脉冲58产生的线圈28中的感应电压的信号，以及在短路脉冲期间施加到机械谐振器的制动转矩的信号。应注意，这里示出的稳定阶段在下文描述的过渡阶段(初始阶段)之后发生。特别地，在稳定阶段(也称为同步阶段)期间，机械谐振器的振荡频率依赖于设定点频率F0c，并且短路脉冲58的第一和第二部分T_B和T_A具有基本恒定和限定的比率。在该稳定阶段，同步装置在没有传感器测量机械谐振器6的振荡参数并且没有反馈回路的情况下将该机械谐振器的振荡频率自动稳定在设定点频率F0c。

图5A对应于如下情形：钟表的机械振荡器的固有频率F0大于设定点频率F0c，使得没有同步装置的该钟表将表现出与钟表运行的提前相对应的正时间漂移。观察到短路脉冲58出现在端部角位置附近，即不同的时间间隔T_P包括在振荡的交替A2和交替A1之间发生的振荡运动的方向的反转，同时转速(角速度)为零。振荡周期等于设定点周期T0c，但应注意，形成每个振荡周期的两个交替A1和A2不相等。实际上，交替A1在此持续比交替A2更长，因为在机械谐振器经过其中性位置(角度0°)之前的交替A1中发生的制动大于在机械谐振器通过其中性位置之后的交替A2中发生的制动。应当注意，在机械谐振器在交替A1中通过其中性位置之后，或者在机械谐振器在交替A2中通过其中性位置之前，没有制动转矩施加到机械谐振器。

制动脉冲由两个小凸角50和凸角52形成，凸角50分别位于机械谐振器通过其端部角位置的时刻的两侧，相对于该时刻呈现中心对称(两个凸角50的相反数学符号源于振荡运动方向的变化)，凸角52在机械谐振器通过其中性位置之前的第一四分之一周期中具有在每个振荡周期的交替A1中出现更大振幅。两个凸角50的效果相互补偿，因此在机械谐振器的振荡中总体上不会产生任何相移，而在每个半周期A1中由凸角52引起的制动转矩引起其持续时间的增加，使得所讨论的振荡周期的持续时间等于设定点周期T0c的持续时间。因此，瞬时振荡频率等于设定点频率F0c，如所示，设定点频率F0c小于机械振荡器的固有频率F0。仅仅在交替A1中出现凸角52是由于短路脉冲58的中点时间相对于机械谐振器通过经由其端部角位置以一定延迟发生的事实，这源于机械振荡器的固有频率F0大于设定点频率F0c的事实。实际上，脉冲58的在机械谐振器通过端部位置之前发生的部分T_B小于脉冲58的在该通过之后发生的部分T_A。

图5B对应于如下情形：钟表的机械振荡器的固有频率F0小于设定点频率F0c，使得没有同步装置的该钟表将表现出与钟表运行的延迟相对应的负时间漂移。再次观察到短路脉冲58发生在端部角位置附近并且交替A1持续的时间比交替A2长，因为在这里在机械谐振器通过其中性位置之后(角度0°)的交替A2中发生的制动大于在机械谐振器通过其中性位置之前的交替A1中发生的制动。如在前一情形中那样，在机械谐振器在交替A1中通过其中性位置之后，或者在机械谐振器在交替A2中通过其中性位置之前，没有制动转矩施加到机械谐振器。这里制动脉冲由分别位于端部角位置的两侧的两个小凸角50和在机械谐振器通过其中性位置之后的第二四分之一周期中在每个振荡周期的交替A2中出现较大振幅的凸角54形成。

两个凸角50的效果仍然相互补偿，而在每个半周期A2中由凸角54引起的制动转矩引起其持续时间的减少，使得所讨论的振荡周期的持续时间等于设定点周期T0c的持续时间。因此，瞬时振荡频率等于设定点频率F0c，如图所示，设定点频率F0c大于机械振荡器的固有频率F0。凸角54仅在交替A2中出现是由于以下事实：短路脉冲58的中点时间在此相对于机械谐振器通过其端部角位置以一定提前发生，该提前源于机械振荡器的固有频率F0小于设定点频率F0c的事实。实际上，脉冲58的在机械谐振器通过端部位置之后发生的部分T_A小于脉冲58的在该通过之前发生的部分T_B。

为了全面，在图5C中示出了一种情形，其中钟表的机械振荡器的固有频率F0等于设定点频率F0c。从这种情形得出的结果是，脉冲58的在机械谐振器通过端部角位置之后发生的部分T_A等于脉冲58的在该通过之前发生的部分T_B，使得制动脉冲的在紧接在机械谐振器通过其端部位置之前的交替A2中发生的部分50A具有与制动脉冲的在紧接在该通过之后的交替A1中发生并且因此相对于通过所讨论的端部角位置的时间表现出的中心对称性的部分50B相同的轮廓，数学符号相反。因此，在每个短路脉冲58的过程中并且因此在每个不同的时间间隔T_P中发生的制动脉冲的部分50A和50B的效果相互补偿，使得在该特定情况下，同步装置不影响钟表的运行，钟表的运行是精确的，因为它与基准时基22自然地同步。

图3是示出同步装置20的控制电路24的第一替代实施例24A的图。控制电路24A一方面连接到时钟电路36，另一方面连接到线圈28。时钟电路维持石英谐振器35并继而以特别是等于2¹⁵Hz的基准频率产生时钟信号S_R。时钟信号S_R被连续提供给两个分路器DIV1和DIV2(这两个分路器能够形成同一分路器的两级)。分路器DIV2将周期信号S_D直接提供给定时器38(“定时器”)。每当检测到周期信号S_D中的特征转变时，定时器通过向线圈28提供具有与周期性信号S_D的触发频率相同的触发频率F_D的控制信号S_C来使开关40在时间间隔T_P导通，以使线圈28短路，这周期性地触发定时器38。由于在此设想制动脉冲的持续时间(对应于短路脉冲的持续时间)小于T0_C/4(例如T0_C＝250ms)并且在所讨论的情况下甚至大大小于该值，特别是在10ms和30ms之间，所以计数器38接收来自分路器DIV1的定时信号。

例如，在设定点频率F0c＝4Hz并且触发频率F_D等于该设定点频率的情况下，与在图5A至5C中给出的示例一样，分路器DIV2将触发脉冲以频率F_D＝4Hz直接提供给定时器。如果设想每秒(即每四个振荡周期)提供一个短路脉冲，且因此在其中线圈的端子28A和28B之间的阻抗减小的不同时间间隔T_P之间具有时间距离D_T＝1s，则可以使用传统钟表分路电路的终端输出，其在链末级的输出端处提供以将频率为1Hz的周期信号一分为二。对于上面提到的触发频率F_D＝4Hz，也可以使用传统的钟表分路器电路，但是采用在分离链中的末端输出之前分两级提供的信号作为输出。应当注意，同步装置的控制电路24A非常简单。它可以容易地小型化且其电耗非常低。无需微控制器。

应当注意，在特定的同步模式中，可以设想分组产生短路脉冲，例如在四个连续的振荡周期中有四个脉冲的连续序列，然后十秒(即对于频率F0c＝4Hz为40个周期)没有脉冲。在又一同步模式中，可以设想改变时间间隔T_P(因此改变短路脉冲的持续时间)，例如通过设想初始阶段中的较长持续时间，以引起比在随后的名义状态下大的制动转矩。应当注意，同步方法是稳妥的。例如，没有必要精确地测量时间间隔T_P，即以与这些时间间隔的起点之间的时间距离D_T相同的精度。因此，可以设想具有其自身的不如基准时基22那么精确的定时电路的定时器。

在图4所示的同步装置20的控制电路24的第二替代实施例24B中，分路器DIV1和DIV2一起形成传统的钟表分路器电路，该电路因此提供频率等于1Hz的周期信号S_D作为输出。该信号S_D被提供给在N处的计数器，该计数器定义附加分路器，该分路器产生提供给定时器38的周期信号S_P。由定时器提供给开关40的控制信号S_C的触发频率F_D等于周期信号S_P的触发频率。因此，在机械振荡器的设定点频率F0_C等于4Hz(F0_C＝4Hz)并且数量N等于8的示例中，周期信号S_P和S_C的触发频率F_D于是为1/8Hz，这意味着设想每32个设定点周期T0_C有一个制动脉冲(短路脉冲)，即在固有频率F0接近设定点频率F0_C的情况下，在机械振荡器的32个周期之后有大约一个脉冲。

在图4中，同步装置还包括由整流电路46(单或双交替型)和接地的存储电容器C_AL(同步装置的基准电位)形成的电源装置44。整流电路在输入端恒定地连接到线圈的端子，使得在短路脉冲之外，它可以通过永磁体30、32对线圈28中感应的电压进行整流。这种整流并存储在存储电容器中的感应电压用于在机械振荡器的可用操作范围内对同步装置供电。同步装置的控制电路24B非常简单和自主。它具有低功耗并且从机械振荡器获取最少的能量以有效地执行根据本发明的同步。

下面将参考图6和7描述在得到本发明的开发范围内强调并在根据本发明的钟表中实现的同步方法中涉及的特别的物理现象。理解这种现象将可以更好地理解通过调节机械机芯的运行的同步装置获得的同步。

在图6和7中，第一曲线图示出了时刻t_P1，在该时刻，制动脉冲P1或P2被施加到所讨论的机械谐振器，以对通过由该谐振器形成的机械振荡器进行时间设定的机构的运行进行校正。后两幅曲线图分别示出了机械谐振器的振荡构件(以下也称为“摆轮”)的随时间推移的角速度(以弧度/秒为单位的值：[rad/s])和角位置(以弧度为单位的值：[rad])。曲线90和92分别对应于在制动脉冲发生之前自由振荡(以其固有频率振荡)的摆轮的角速度和角位置。在制动脉冲之后示出了速度曲线90a和90b，其分别对应于谐振器分别在被制动脉冲干扰的情形和非干扰情形中的行为。类似地，位置曲线92a和92b分别对应于谐振器分别在被制动脉冲的情形和非干扰情形中的行为。图中，发生制动脉冲P1和P2的时刻t_P1和t_P2对应于这些脉冲的中点的时间位置。然而，制动脉冲的起点及其持续时间被认为是在时间方面定义制动脉冲的两个参数。

术语“制动脉冲”表示力偶对机械谐振器的瞬时施加，该施加制动其振荡构件(摆轮)，即与该振荡构件的振荡运动对向。在可变的不同于零的力偶的情况下，脉冲的持续时间通常定义为该脉冲具有显著的力偶以制动机械谐振器的部分。应当注意，制动脉冲可能表现出显著的变化。它甚至可能波动并形成一系列较短的脉冲。

机械振荡器的每个自由振荡周期T0限定第一半周期A0¹，接着是第二半周期A0²，每个半周期发生在限定该机械振荡器的振荡幅度的两个端部位置之间，每个半周期具有相同的持续时间T0/2并且表现为机械谐振器在中间时刻通过其零位置。两次连续的振荡半周期限定了两个半周期，在此期间摆轮分别维持沿一个方向的振荡运动以及随后沿另一方向的振荡运动。换句话说，半周期对应于摆轮在其限定振荡幅度的两个端部位置之间在一个方向或另一方向上的振荡。作为一般规则，观察到制动脉冲发生的振荡周期的变化，并因此观察到机械振荡器的频率的孤立变化。事实上，时间变化涉及在此期间发生制动脉冲的唯一交替。术语“中间时刻”表示基本上在交替的中点发生的时刻。当机械振荡器自由振荡时尤其如此。另一方面，对于在此期间发生调节脉冲的交替，由于由调节装置引起的机械振荡器的干扰，该中间时刻不再精确地对应于这些交替中的每一个的持续时间的中点。

现在将描述机械振荡器在其振荡频率的第一校正情形中的行为，其对应于图6中所示的情形。在第一周期T0之后，新的周期T2或新的半周期A1随后开始，在此期间发生制动脉冲P1。在初始时刻t_D1开始半周期A1，谐振器14占据对应于端部位置的最大正角位置。然后，制动脉冲P1在时刻t_P1处发生，该时刻位于谐振器经过其中性位置的中间时刻t_N1之前，因此也在非干扰振荡的相应中间时刻t_N0之前。最后，半周期A1在结束时刻t_F1结束。制动脉冲在标记半周期A1开始的时刻t_D1之后的时间间隔T_A1之后触发。持续时间T_A1小于四分之一周期T0/4减去制动脉冲P1的持续时间。在所给出的示例中，该制动脉冲的持续时间远小于四分之一周期T0/4。

在第一种情况下，制动脉冲因此在半周期的起点与谐振器在该半周期中通过其中性位置之间产生。在制动脉冲P1期间，角速度的绝对值减小。这在谐振器的振荡中引起负时间相移T_C1，如图6中通过角速度的两条曲线90a和90b以及角位置的两条曲线92a和92b所示，即相对于无干扰的理论信号的延迟(用虚线表示)。因此，半周期A1的持续时间增加了时间间隔T_C1。因此，包括半周期A1的振荡周期T1相对于值T0延长。这引起机械振荡器的频率的孤立降低和相关机构的瞬时减速，所述相关机构运行由该机械振荡器进行时间设定。

参考图7，下面将描述机械振荡器在其振荡频率的第二校正情形中的行为。在第一周期T0之后，然后开始新的振荡周期T2或半周期A2，在此期间发生制动脉冲P2。半周期A2在初始时刻t_D2开始，机械谐振器然后处于端部位置(最大负角位置)。在对应于四分之一周期的四分之一周期(T0/4)之后，谐振器在中间时刻t_N2到达其中性位置。然后，制动脉冲P2在时刻t_P2发生，该时刻位于谐振器经过其中性位置的中间时刻t_N2之后的半周期A2中。最后，在制动脉冲P2之后，该半周期A2在结束时刻t_F2结束，在该结束时刻谐振器再次占据端部位置(周期T2中的最大正角位置)并且因此也在非干扰振荡的相应结束时刻t_F0之前。制动脉冲在半周期A2的初始时刻t_D2之后的时间间隔T_A2之后触发。持续时间T_A2大于四分之一周期T0/4并且小于半周期T0/2减去制动脉冲P2的持续时间。在所给出的示例中，该制动脉冲的持续时间远小于四分之一周期。

在所讨论的第二种情形中，制动脉冲因此在谐振器经过其中性位置(零位置)的中间时刻与该半周期结束的结束时刻之间的一个半周期中产生。在制动脉冲P2期间，角速度的绝对值减小。值得注意的是，制动脉冲在此引起谐振器振荡中的正时间相移T_C2，如图4中通过角速度的两条曲线90b和90c以及角位置的两条曲线92b和92c所示，即相对于无干扰的理论信号的提前(用虚线表示)。因此，半周期A2的持续时间减少了时间间隔T_C2。因此，包括半周期A2的振荡周期T2短于值T0。这引起机械振荡器频率的孤立增加和相关机构的瞬时加速，所述相关机构的运行由该机械振荡器进行时间设定。这种现象令人惊讶且不明显，这也是本领域技术人员过去忽略它的原因。实际上，通过制动脉冲获得机构的加速原则上是出乎意料的，但是当这种运行由机械振荡器进行时间设定并且制动脉冲施加到其谐振器时确实是这种情况。

上述用于机械振荡器的物理现象在根据本发明的钟表中实施的同步方法涉及。与钟表领域的一般教导不同，不仅可以利用制动脉冲降低机械振荡器的频率，而且还可以利用制动脉冲增加这种机械振荡器的频率。本领域技术人员将预计实际上仅只能利用制动脉冲降低机械振荡器的频率，并且通过推论，只能通过在供电时向机械振荡器施加驱动脉冲来增加所述振荡器的频率。已经在钟表领域中被确信并且因此是本领域技术人员首先想到的这种直观的想法证明对于机械振荡器是不正确的。因此，如下文详细描述的，可以经由定义主振荡器的辅助振荡器同步此外非常精确的机械振荡器，无论它是否暂时具有稍微过高或过低的频率。因此，仅借助于制动脉冲就可以校正过高的频率或过低的频率。总之，在摆轮游丝的振荡半周期期间施加制动功率偶根据所述制动转矩是在所述摆轮尤其通过其中将位置之前还是之后施加而在该摆轮游丝的振荡中引起负或正相移。

下面描述所得的结合在根据本发明的钟表中的校正装置的同步方法。在图8A中示出了在250ms的振荡周期期间以300°的振幅振荡的钟表机械谐振器的角位置(以度为单位)。在图8B中示出了在机械谐振器的连续振荡周期中根据其在这些周期内的施加时间并且因此根据机械谐振器的角位置施加的一毫秒(1ms)的制动脉冲所产生的日误差。这里基于以下事实：机械振荡器以4Hz的固有频率下自由地工作(无干扰情形)。对于每个制动脉冲施加的三个力偶(100nNm，300nNm和500nNm)分别给出三条曲线。结果证实了上述物理现象，即在第一四分之一周期或第三四分之一周期中发生的制动脉冲引起源于机械振荡器频率降低的延迟，而在第二四分之一周期或第四四分之一周期中发生的制动脉冲引起源于机械振荡器的频率增加的提前。然后，观察到，对于给定的力偶，对于在谐振器的中性位置处发生的制动脉冲，日误差等于零，该日误差在接近振荡的端部位置时增加(绝对值)。在谐振器的速度经过零并且移动方向改变的该端部位置处，日误差的符号突然反转。最后，在图8C中根据在振荡周期期间施加制动脉冲的时刻给出了上述三个力偶值所消耗的制动功率。随着速度在接近谐振器的端部位置时降低，制动功率降低。因此，虽然在接近终点位置时引起的日误差增加，但所需的制动功率(以及因此振荡器损失的能量)显著减小。

图8B中引起的误差事实上可以对应于对机械振荡器具有不对应于设定点频率的固有频率的情形的校正。因此，如果振荡器具有过低的固有频率，则在振荡周期的第二或第四四分之一中发生的制动脉冲可以实现由对自由(非干扰)振荡所采用的延迟的校正，该校正或多或少与振荡周期内的制动脉冲的时刻基本对应。另一方面，如果振荡器具有过高的固有频率，则在振荡周期的第一或第三四分之一周期中发生的制动脉冲可以实现对自由振荡所采用的提前的校正，这种校正或多或少与振荡周期内的制动脉冲的时刻基本对应。

上面给出的教导使得可以理解通过以有利地对应于设定点频率F0_C除以正整数的两倍的制动频率F_FR(即F_FR＝2·F0_C/N)对从动机械谐振器仅周期性施加制动脉冲来使主机械振荡器(从动振荡器)与形成主振荡器的辅助振荡器同步的特别现象。因此，制动频率与主振荡器的设定点频率成比例，并且一旦给出正整数N仅取决于该设定点频率。由于设想设定点频率等于小数乘以基准频率，因此制动频率与基准频率成比例并由该基准频率决定，该基准频率由辅助振荡器提供，该辅助振荡器本质上或在设计上比主机械振荡器更精确。

现在将借助于图9至22更详细地描述通过结合在根据本发明的钟表中的校正装置获得的上述同步。

在图9中在上部曲线图中示出了自由振荡(曲线100)和以制动振荡(曲线102)的从动机械谐振器、特别是钟表谐振器的摆轮游丝的角位置。自由振荡的频率大于设定点频率F0C＝4Hz。第一制动脉冲104(下文也称为“脉冲”)在此每个振荡周期在通过端部位置与通过零位置之间的四分之一周期中发生一次。该选择是任意的，因为所设想的***不检测机械谐振器的角位置；因此，这仅仅是下文将分析的可能的假设。因此，这里观察到机械振荡器减速的情况。这里设想的第一制动脉冲的制动转矩大于最小制动转矩，以补偿自由振荡器在振荡周期内所采用的提前。这导致第二制动脉冲在这些脉冲发生的四分之一周期内稍微发生在第一制动脉冲之前。给出机械振荡器的瞬时频率的曲线106实际上表示瞬时频率低于第一脉冲的设定点频率。因此，第二制动脉冲更靠近前一端部位置，使得制动效果随随后的脉冲增加等等。在过渡阶段中，振荡器的瞬时频率因此逐渐降低，并且脉冲逐渐靠近振荡的端部位置移动。在一定时间之后，制动脉冲包括通过端部位置，在该端部位置机械谐振器的速度改变方向，然后瞬时频率开始增加。

制动的特征在于，无论谐振器的移动方向如何，它都对抗谐振器的移动。因此，当谐振器在制动脉冲期间经过其振荡方向的反转时，制动转矩在该反转时自动改变符号。这给出了制动脉冲104a，其针对制动转矩具有带第一标记的第一部分和带与第一标记相对的第二标记的第二部分。在这种情形中，信号的第一部分因此发生在端部位置之前并且对抗在该端部位置之后发生的第二部分的效果。虽然第二部分降低了机械振荡器的瞬时频率，但第一部分增加瞬时频率。然后，校正减小以最终稳定并相对迅速地稳定在振荡器的瞬时频率等于设定点频率(在此对应于制动频率)的值。因此，过渡阶段接着稳定阶段(也称为同步阶段)，其中振荡频率基本上等于设定点频率，并且制动脉冲的第一和第二部分具有基本恒定和确定的比率。。

图10中的曲线图与图9中的曲线图相同。主要区别在于自由机械振荡器的固有频率值小于设定点频率F0_C＝4Hz。第一脉冲104在与图9中相同的四分之一周期中发生。如所预期的，观察到由曲线110给出的瞬时频率的降低。因此，包括制动108的振荡在过渡阶段暂时采用较多延迟，直到脉冲104b开始涵盖谐振器通过端部位置。从此时起，瞬时频率开始增加，直到达到设定点频率，因为脉冲的在端部位置之前发生的第一部分增加了瞬时频率。这种现象是自动的。实际上，虽然振荡周期的持续时间大于T0_C的持续时间，但是脉冲的第一部分增加而第二部分减小，因此瞬时频率继续增加到稳定状态，其中设定点周期基本上等于振荡周期。因此，获得了期望的同步。

图11中的曲线图与图10中的曲线图相同。主要区别在于第一制动脉冲114发生在与图10的另一四分之一周期中，即在通过零位置与通过端部位置之间的四分之一周期中。如上所述，在过渡阶段中，这里观察到由曲线112给出的瞬时频率的增加。在此设想第一制动脉冲的制动转矩大于最小制动转矩，以补偿自由机械振荡器在振荡周期内采用的延迟。这导致第二制动脉冲稍微在这些脉冲发生的四分之一周期内的第一四分之一周期之后发生。曲线112实际上示出了振荡器的瞬时频率从第一脉冲增加到设定点频率以上。因此，第二制动脉冲更接近随后的端部位置，使得制动效果随随后的脉冲增加等等。在过渡阶段中，包括制动114的振荡的瞬时频率因此增加，并且制动脉冲逐渐靠近振荡的端部位置移动。在一定时间之后，制动脉冲包括通过端部位置，其中机械谐振器的速度改变方向。从那时起，观察到与上述类似的现象。然后，制动脉冲114a具有两个部分，并且第二部分降低瞬时频率。由于与参考图9和10给出相同的原因，瞬时频率的这种降低持续到其具有等于设定点值的值为止。当瞬时频率基本上等于设定点频率时，频率的这种降低自动停止。于是获得机械振荡器的频率在同步阶段中稳定在设定点频率。

借助于图12至15，将描述机械振荡器在振荡周期期间发生第一制动脉冲的任何时间的过渡阶段中的行为，以及对应于振荡频率稳定在设定点频率的同步阶段的最终情形。图12表示具有机械谐振器的位置曲线S1的振荡周期。在这里讨论的情形中，自由机械振荡器(没有制动脉冲)的固有振荡频率F0大于设定点频率F0_C(F0>F0_C)。振荡周期通常包括第一半周期A1，接着是第二半周期A2，各自在对应于振荡幅度的两个端部位置(t_m-1，A_m-1；t_m，A_m；t_m+1，A_m+1)之间。然后，在第一半周期中，示出了制动脉冲“Imp1”，其中中点时间位置出现在时刻t₁，而在第二半周期中，示出了另一制动脉冲“Imp2”，其中中点时间位置出现在时刻t₂。脉冲Imp1和Imp2表现出T0/2的相移，并且它们的特征在于，对于给定的制动转矩曲线，它们对应于引起***的两种不稳定平衡的校正。由于这些脉冲分别发生在振荡周期的第一和第三四分之一处，因此它们将机械振荡器制动到一定程度，使得可以精确地校正自由机械振荡器的过高固有频率(针对制动脉冲的施加选择制动频率)。应当注意的是，脉冲Imp1和Imp2都是第一脉冲，每个脉冲在没有另一个脉冲的情况下被认为是独立的。应该观察到脉冲Imp1和Imp2的效果是相同的。

如果第一脉冲发生在时刻t₁或t₂，因此在理论上将在下一个振荡周期期间重复这种情形并且振荡频率等于设定点频率。对于这种情况，应该注意两件事。首先，尽管可能，第一脉冲恰好发生在时刻t₁或t₂的概率相对较低。其次，如果出现这种特殊情形，它不会持续很长时间。实际上，由于各种原因(振荡幅度，温度，空间取向的变化等)，钟表中的摆轮游丝的瞬时频率随时间略微变化。尽管这些原因代表了在高级制表中通常寻求最小化的干扰，但事实仍然是，在实践中，这种不稳定的平衡不会持续很长时间。应当注意，制动转矩越高，时刻t₁和t₂越接近机械谐振器分别在此后通过其中性位置的两个通过时刻。应该进一步注意，固有振荡频率F0与设定点频率F0_C之间的差值越大，时刻t₁和t₂也越接近机械谐振器分别在此后通过其中性位置的两个通过时刻。

现在让我们考虑在施加脉冲期间当稍微偏离时间位置t₁或t₂时会发生什么。根据参考图8B给出的教导，如果在区域Z1a中在脉冲Imp1的左侧(先前时间位置)发生脉冲，则校正增加，使得在随后的周期期间，前一个端部位置A_m-1将逐渐接近制动脉冲。另一方面，如果在脉冲Imp1的右侧(随后的时间位置)发生脉冲，则在零位置的左侧，校正减小，使得在随后的周期期间脉冲向该零位置漂移，其中校正变为零。实际上，脉冲的效果改变并且发生瞬时频率的增加。由于固有频率已经过高，脉冲将迅速漂移到端部位置A_m。因此，如果脉冲发生在区域Z1b中的脉冲Imp1的右侧，则随后的脉冲将逐渐接近随后的端部位置A_m。在第二次半周期A2中观察到相同的行为。如果在区域Z2a中在脉冲Imp2的左侧发生脉冲，则随后的脉冲将逐渐接近前一端部位置A_m。另一方面，如果在区域Z2b中在脉冲Imp2的右侧发生脉冲，则随后的脉冲将逐渐接近随后的端部位置A_m+1。应该注意的是，该公式是相对的，因为实际上制动脉冲的施加频率由主振荡器(给定制动频率)设定，使得振荡周期变化，因此它是接近制动脉冲的施加时刻的所讨论的端部位置。总之，如果在除t₁之外的时间在第一半周期A1中发生脉冲，则瞬时振荡频率在随后的振荡周期期间的过渡阶段中进行，使得该第一半周期的两个端部位置中的一个(机械谐振器的运动方向反转的位置)逐渐接近制动脉冲。这同样适用于第二半周期A2。

图13示出了对应于在上述过渡阶段之后发生的最终稳定状态的同步阶段。如前所述，一旦通过终点位置在制动脉冲期间发生，该终点位置将与制动脉冲对准，尽管这些制动脉冲配置(力偶和持续时间)成能够至少以视情况而定恰好在端部位置之前或之后完全发生的制动脉冲充分校正自由机械振荡器的漂移。因此，在同步阶段，如果在第一半周期A1中发生第一脉冲，则振荡的端部位置A_m-1与脉冲Imp1a对准，或者振荡的端部位置A_m与脉冲Imp1b对准。在基本恒定的力偶的情况下，脉冲Imp1a和Imp1b各自具有第一部分，其中持续时间短于其第二部分的持续时间，以便精确地校正从动主振荡器的过高的固有频率与由主辅助振荡器设定的设定点频率之间的差异。类似地，在同步阶段中，如果在第二半周期A2中发生第一脉冲，则振荡的端部位置A_m与脉冲Imp2a对准，或者振荡的端部位置A_m+1与脉冲Imp2b对准。

应注意，脉冲Imp1a或Imp1b、Imp2a和Imp2b占据相对稳定的时间位置。实际上，由于外部干扰，这些脉冲之一的向左或向右轻微偏离将具有使随后的脉冲返回到初始相对时间位置的效果。于是，如果机械振荡器的时间漂移在同步阶段期间变化，则振荡将自动维持轻微的相移，使得脉冲Imp1a或Imp1b、Imp2a和Imp2b的第一部分和第二部分之间的比率分别以使由制动脉冲引起的校正适应新的频率差的程度变化。根据本发明的钟表的这种行为确实非常显著。

图14和15类似于图12和13，但针对于振荡器的固有频率小于设定点频率的情形。因此，对应于由制动脉冲进行的校正中的不稳定平衡情形的脉冲Imp3和Imp4分别位于第二和第四四分之一周期中(时刻t₃和t₄)，其中脉冲引起振荡频率的增加。这里将再次详细说明，因为***的行为源于前面的考虑。在过渡阶段(图14)中，如果在区域Z3a中在脉冲Imp3左侧的半周期A3中发生脉冲，则前一个端部位置(t_m-1，A_m-1)将逐渐接近随后的脉冲。另一方面，如果在区域Z3b中在脉冲Imp3的右侧发生脉冲，则随后的端部位置(t_m，A_m)将逐渐接近随后的脉冲。类似地，如果在区域Z4a中在脉冲Imp4左侧的半周期A4中发生脉冲，则前一端部位置(t_m，A_m)将逐渐接近随后的脉冲。最后，如果脉冲发生在区域Z4b中的脉冲Imp4的右侧，则随后的端部位置(t_m+1，A_m+1)将在过渡阶段期间逐渐接近随后的脉冲。

在同步阶段(图15)，如果在第一半周期A3中发生第一脉冲，则振荡的端部位置A_m-1与脉冲Imp3a对准，或者振荡的端部位置A_m与脉冲Imp3b对准。在基本恒定的力偶的情况下，脉冲Imp3a和Imp3b各自具有第一部分，其中持续时间长于其第二部分的持续时间，以便精确地校正从动的主振荡器的过低的固有频率与由主辅助振荡器设定的设定点频率之间的差异。类似地，在同步阶段，如果在第二半周期A4中发生第一脉冲，则振荡的端部位置A_m与脉冲Imp4a对准，或者振荡的端部位置A_m+1与脉冲Imp4b对准。在以上参考图12和13描述的情形的范围内做出的其它考虑通过类比适用于图14和15的情形。总之，无论自由机械振荡器的固有频率是太高还是太低并且无论振荡周期内施加第一制动脉冲的时间如何，根据本发明的校正装置都是有效的并且快速地使对机械机芯的运行进行时间设定的机械振荡器的频率与由主辅助振荡器的基准频率决定的设定点频率同步，该主辅助振荡器控制制动脉冲施加到机械振荡器的谐振器的制动频率。如果机械振荡器的固有频率变化并且即使在某些时间段内大于设定点频率，而在其它时间段中，它小于该设定点频率，则仍然如此。

上面给出的教导和借助于根据本发明的钟表的特征获得的同步也适用于施加制动脉冲的制动频率不等于设定点频率的情形。在每个振荡周期施加一个脉冲的情况下，在不稳定位置(t₁，Imp1；t₂，Imp2；t₃，Imp3；t₄，Imp4)发生的脉冲对应于用以补偿单个振荡周期内的时间漂移的校正。另一方面，如果所设想的制动脉冲具有足够的效果来校正多个振荡周期期间的时间漂移，则可以在每个时间间隔施加等于多个振荡周期的单个脉冲。然后将观察到与每个振荡周期产生一个脉冲的情形相同的行为。考虑到发生脉冲的振荡周期，存在与上述情形中相同的过渡阶段和相同的同步阶段。此外，如果在每个制动脉冲之间存在整数个的半周期，则这些考虑也是正确的。在奇数个半周期的情况下，视情况而定，交替地进行图12到15中的从半周期A1或A3到半周期A2或A4的转换。由于通过一个半周期偏移的两个脉冲的影响是相同的，所以可以理解的是，对于两个连续制动脉冲之间的偶数个半周期执行同步。总之，如已经陈述的，一旦制动频率F_FR等于2F0_C/N，就观察到参考图12至15描述的***的行为，F0_C是振荡频率的设定点频率，N是正整数。

虽然不是太重要，但应当注意，对于大于设定点频率的两倍(2F0)的制动频率F_FR，也就是对于等于N(其中N>2)倍F0的值，也获得同步。在一替代实施例中，其中F_FR＝4F0，***中仅存在能量损失而在同步阶段中没有影响，因为每两个脉冲中有一个发生在机械谐振器的中间点处。对于较高的制动频率F_FR，同步阶段中不是在端部位置处发生的脉冲成对地抵消其效果。因此可以理解，这些是没有重大实际意义的理论情形。

图16和17示出了一个替代实施例的同步阶段，其中制动频率F_FR等于设定点频率的四分之一，因此每四个振荡周期发生一个制动脉冲。图18和19分别是图16和17的局部放大图。图16涉及其中主振荡器的固有频率大于设定点频率F0_C＝4Hz的情形，而图17涉及其中主振荡器的固有频率大于该设定点频率的情形。观察到仅其中发生制动脉冲Imp1b或Imp2a、或Imp3b或Imp4a的振荡周期T1*和T2*呈现相对于自然周期T0*的变化。制动脉冲仅在相应的周期中引起相移。因此，瞬时周期在此围绕一平均值振荡，该平均值等于设定点周期的平均值。应当注意，在图16至19中，瞬时周期是从通过振荡信号的上升边缘上的零位置到这样的后续通过测量到的。因此，在端部位置处出现的同步脉冲完全包括在振荡周期中。为了全面，图20示出了其中固有频率等于设定点频率的特定情形。在这种情况下，振荡周期T0*全都保持相等，制动脉冲Imp5恰好出现在自由振荡的终点位置，这些脉冲的第一和第二部分具有相同的持续时间(恒定制动转矩的情况)，使得第一部分的效果被第二部分的相反效果抵消。

在一增强的替代实施例中，同步装置设置成使得制动频率可以采用多个值，优选同步装置的操作的初始阶段中的第一值和初始阶段后的正常运行阶段中的小于第一值的第二值。特别地，将选择初始阶段的持续时间，使得正常操作阶段在同步阶段可能已经开始的状态下发生。更一般地，初始阶段在同步装置接合之后至少包括第一制动脉冲，并且优选地包括大部分过渡阶段。通过增加制动脉冲的频率，过渡阶段的持续时间减少。此外，该替代实施例一方面可以在初始阶段期间优化制动效率以执行导致同步的物理过程，并且另一方面使制动能量最小化并因此使主振荡器在同步装置尚未停用且机械机芯正在运行的同时保持的同步阶段期间的主能量损失最小化。第一制动脉冲可以发生在谐振器的中性位置附近，其中制动效果在对主振荡器的振荡引起的时间相移时较小。另一方面，一旦建立了同步，制动脉冲就发生在该振荡的端部位置附近，其中制动效果最大。

参考图21和22，将描述本发明的第二实施例的第一替代实施例，其通过其电磁制动装置的简单性而出乎意料。该第二实施例与第一实施例的不同之处主要在于电磁制动装置的磁***，其在第一替代实施例中由机械谐振器6A的摆轮8A承载的单个双极磁体60形成，而在第二替代实施例中由一对双极磁体形成。在第一替代实施例中，当谐振器6A处于其中性位置时(图21中示出的情形)，从振荡轴线34开始并经过磁体60的中心的基准半轴62限定以振荡轴线为中心并相对于钟表机芯的底板固定的极坐标系中的零角位置(“0”)。除了磁***之外完成电磁制动装置的线圈28刚性地连接到底板并且相对于零角位置具有角度滞后。优选地，线圈的角度滞后基本上等于180°，如图21所示。

在图22中示出了所讨论的机械振荡器的可用操作范围内根据时间的摆轮8A的角位置的曲线70(所述机械振荡器在该范围内呈现大于180°且优选大于200°的振幅(所示的情形)，以及同步装置的操作的同步阶段中的感应电压的曲线72。因此，在机械谐振器6A的每个振荡半周期中，观察到具有基本上正弦周期形状的两个感应电压脉冲74_A和74_B。观察到脉冲74_A和74_B通过在线圈28中没有感应电压的时域成对地分开。在确保钟表运行时的良好稳定性的替代实施例中，由在设定点频率F0c产生并因此在每个振荡周期中发生的短路脉冲58A限定的不同时间间隔T_P在机械谐振器在可用工作范围内的两个端部位置附近基本上等于或大于(所示的情形)在线圈中没有感应电压的时域。然而，如下文所述，这种条件不是必需的，因为时间间隔TP可以小于这些没有感应电压的时域的持续时间。

据观察，尽管钟表的自然时间漂移保持在同步装置已经设计的名义范围内，并且通常在同步装置启用后的过渡阶段之后，该钟表进入稳定且同步的阶段，并且其中机械振荡器呈现设定点频率F0c，这里在该设定点频率F0c下产生短路脉冲58A，而不论在第一短路脉冲期间摆轮8A的角位置如何。图22对应于机械振荡器的固有振荡频率F0略小于设定点频率F0c的情形。由此情形得出，在每个振荡周期T0c中，第一不同制动脉冲——其在每个短路脉冲的初始区域中由感应电压脉冲74_A产生并且发生在第二半周期A2的第二四分之一周期A2₂(在不同时间间隔T_P的起点处)中——强于第二不同制动脉冲，该第二不同制动脉冲在每个短路脉冲的最终区域中由感应电压脉冲74_B产生并且发生在第一半周期A1的第一四分之一周期A1₁(在不同时间间隔T_P的端点处)中。当两个制动脉冲由持续时间不等于零的时间间隔分开时，它们是不同的。

因此，在同步阶段中，在发生线圈短路的每个时间间隔T_P期间，由每个四分之一周期A2₂中的电压脉冲74_B产生的正相移大于由每个四分之一周期A1₁中的电压脉冲74_A产生的负相移，使得钟表运行的校正在此在每个振荡周期中发生，以在基准时基上执行机械振荡器的同步。如上所述，在设定点频率处产生短路脉冲是一种特定情形。在又一替代实施例中，产生具有对应于设定点频率的一部分的较低频率的短路脉冲。更一般地，设想分离任何两个连续短路脉冲的相同特征时间的时间距离D_T满足数学关系D_T＝M·T0c/2，M是任何正整数。因此，在周期性地产生制动脉冲的情况下，选择这些制动脉冲的触发频率F_D以满足数学关系F_D＝2·F0c/M(注意在每个时间间隔T_P或在两个感应电压脉冲74_A和74_B出现时中产生的两个不同的制动脉冲在时间距离和触发频率方面一起被认为是相同的制动脉冲)。本领域技术人员将能够选择足够高的频率，并因此选择不太高的M值来执行期望的同步。

在第二实施例的第二替代实施例中，电磁制动装置包括由一对具有轴向磁化和相反极性的永磁体形成的磁***，这两个磁体相对于摆轮的基准半轴对称布置，并且彼此足够靠近以增加在该对磁体与线圈相对地经过时它们分别产生的两个感应电压波瓣。当机械谐振器处于其中性位置时，基准半轴限定零角位置。线圈呈现相对于零角位置的角度滞后，使得至少在基本上在机械谐振器通过其中性位置之前或之后的每个振荡周期的半周期中，当机械振荡器在可用的工作范围内振荡时，该线圈中出现感应电压。线圈的角度滞后也优选等于180°。机械谐振器在可用工作范围内的端部角位置的绝对值大于定义为零角位置与线圈中心的角位置之间的最小角距离的角度滞后。该第二替代实施例对应于图23中所示的电磁装置，但没有第二对磁体66、67，其涉及下文中将描述的第三实施例。

在图23至25所示的第三实施例中，电磁制动装置的磁***包括第一对双极磁体64、65和第二对双极磁体66、67以及线圈28，两对双极磁体均由机械摆谐振器6B的摆轮8B承载。每对磁体具有相反极性的轴向磁化。第一对中的两个磁体相对于摆轮8B的基准半轴62A对称布置，该基准半轴在机械谐振器处于其中性位置时限定零角位置。在图23中，应注意摆轮处于等于90°的角位置θ(θ＝90°)。与第二实施例中一样，线圈28相对于零角位置呈现角度滞后，该滞后优选地基本上等于180°；但是在其它替代实施例中可以设想其它的角度滞后。机械谐振器振荡时线圈中产生的感应电压曲线76在图24中示出，在给出摆轮8B的角位置的曲线70上重叠。

线圈28以180°的角度定位(图23中示出的替代实施例)是一优选的替代实施例，因为由具有第一对磁体64、65的线圈形成的电磁***在每个半周期中产生两个感应电压脉冲78_A和78_B，其相对于谐振器6B通过其中性位置的时间对称。因此，在每个第二四分之一周期A1₁、A2₁中存在脉冲78_A，并且在每个第二四分之一周期A1₂、A2₂中存在脉冲78_B。因此，感应电压脉冲78_A和78_B具有基本相同的振幅并且各自都位于距机械谐振器6B通过端部角位置的相同时间距离处，使得它们适合于在线圈短路期间产生相同强度的制动转矩和机械谐振器的振荡的相同值的相移(视情况而定为正或负)。然后，如上所述，应该注意的是，180°的角度滞后还具有高效率产生制动脉冲的优点。此外，应该注意的是，通常设想在机械振荡器的可用操作范围内的摆轮振幅大于180°，因此能够通过减小线圈28的两个端子之间的阻抗以校正钟表的运行来产生感应电压脉冲并因此产生制动脉冲。

在图24所示的第一替代实施例中，不同时间间隔T_P的值基本上等于或大于机械振荡器的可用工作范围内在机械谐振器的每个端部角位置附近在线圈28中没有感应电压的时域的持续时间。然而，设想不同时间间隔T_P的该值小于设定点半周期，即TP<T0c/2。在根据该第一替代实施例的同步方法的同步阶段中，短路脉冲58B在涵盖端部角位置的两个感应电压脉冲78_A、78_B之间对准，并且两个不同的制动脉冲分别在每个时间间隔T_P的起点和端点处发生，这两个不同的制动脉冲对应于从机械谐振器中提取的可根据所讨论的机械振荡器的正或负时间漂移变化的两种能量(一种能量的变化与另一种能量的变化相反，使得如果两种能量中的一种增加或减少，另一种分别减少或增加)。应当注意，图24对应于以下特定情形：机械振荡器的固有频率等于设定点频率，使得上述两种能量在本文中相同的。

在图25中，类似于图24，示出了第二替代实施例，其中不同时间间隔T_P的值小于在机械谐振器的每个端部角位置附近在线圈28中没有感应电压的时域的持续时间。还获得了所需的同步。实际上，在同步阶段，短路脉冲58C也保持在由涵盖端部角位置的两个感应电压脉冲78_A、78_B构成时间窗口中。如果机械振荡器的固有频率非常类似于设定点频率，特别是如果它围绕该值的变化非常小，则至少在过渡阶段的(脉冲58C₁)的末端部分期间或在同步阶段不同时间间隔T_P的时间位置可以在该时间窗内变化。通常，在同步阶段，根据机械振荡器的时间漂移是负还是正，观察到分别在振荡周期的四分之一周期A1₂和A2₁中分别与感应电压脉冲78_B和78_A部分同时地发生的短路脉冲58C₂或58C₃，使得它们在相应的四分之一周期中产生制动脉冲。只有由线圈和第一对磁体形成的上述电磁***介入以在同步方法的同步阶段中执行所需的同步，第二对磁体于是才对该同步方法没有影响。

在机械谐振器的振荡的每个半周期中与线圈28瞬间耦合的第二对双极磁体66、67主要用于同步装置的供电，尽管它可以在该同步方法的过渡阶段(同步装置的激活之后的初始阶段)介入。该钟表包括电源电路，该电源电路由线圈中的感应电压的整流电路和存储电容器形成，并且第二对双极磁体具有在其两个磁体之间的中点半轴68，该中点半轴由于线圈28相对于基准半轴62A表现出的角度滞后而偏移，使得当机械谐振器处于其空闲位置时，该中点轴线与线圈的中心对准。电源电路一方面连接到线圈的端子，另一方面，当机械谐振器经过其中性位置时，至少周期性地连接到同步位置的基准电位，但优选是恒定的。第二对磁体在摆轮8B通过零角位置时产生感应电压脉冲80_A和80_B，这些脉冲的振幅大于第一对磁体产生的脉冲，并用于存储电容器的供电，该存储电容器的电压由图24中的曲线82表示。

参考图26、27和28A-28C，下面将描述本发明的第四实施例。该第四实施例与其它实施例的不同之处主要在于磁***的布置。摆轮8C的轴82在底板5与摆轮桥夹板7之间围绕振荡轴线34枢转。具有径向磁化的双极磁体84布置在轴82上并且放置在由高磁导率材料、特别是铁磁材料制成的底板86的开口87中。底板86限定具有芯部89的磁路，线圈28C以传统的钟表电机的方式布置在该芯部89周围。底板86在开口87的高度处具有两个峡部88，其部分地防止来自磁体的磁通量在不经过线圈芯部的情况下自行闭合。然而，优选地，设想这些峡部比在钟表电机的情况下薄，以根据其旋转角度来限制永磁体84的磁势能量的变化。

图28A至28C类似于图5A至5C，但针对于第四实施例。图28A和28B中的感应电压曲线对应于振荡幅度基本上等于180°的特定情形。对于更大的振幅，线圈28C中的感应电压曲线对应于图28C中所示的曲线。后一幅图涉及机械振荡器的固有振荡频率F0等于设定点频率的特定情形。由于制动脉冲50C产生的制动弱，所以谐振器6C的振荡幅度略大于图28A和28B中出现的振荡幅度，其中制动脉冲56或57分别引起更明显的制动。脉冲50C不会引起机械谐振器的振荡中的时间相移，前提是它们相对于谐振器6C通过制动转矩曲线图上的端部角位置的时刻具有中心对称性。应当注意，分别在谐振器6C通过端部角位置的时刻的两侧出现的不同时间间隔T_P的两个部分T_B和T_A在这里是相等的，因为固有频率等于设定点频率。因此，相邻的四分之一周期A2₂和A1₁具有相同的持续时间。

在此提醒，时间间隔T_P由短路脉冲58限定，短路脉冲58在其相应的起点之间具有由基准时基决定的时间距离D_T。在本例中，以等于设定点频率的触发频率FD产生短路脉冲58，使得时间距离D_T在此等于设定点周期T0c。

在固有频率F0太高的情况下，远距离时间间隔T_P的第一部分T_B小于第二部分T_A并且在这些远距离时间间隔期间通过相应的短路脉冲产生的制动脉冲56基本上(在所示的特定示例中几乎完全)在第一四分之一周期A1₁中发生，使得它们降低机械振荡器的频率以使其与基准时基的辅助振荡器同步，从而将设定点频率F0c应用于该机械振荡器。在固有频率F0太低的情况下，远距离时间间隔T_P的第一部分T_B大于第二部分T_A并且在这些远距离时间间隔期间通过相应的短路脉冲产生的制动脉冲57基本上(在所示的特定示例中同样几乎完全)在第二四分之一周期A2₂中发生，使得它们增加机械振荡器的频率以使其与辅助振荡器同步。

Claims (13)

1.一种包括机械机芯(4)的钟表(2)，所述钟表包括：

-至少一个时间数据项的指示机构(12)，

-机械谐振器(6，6A，6B，6C)，所述机械谐振器适于沿着大致振荡轴线围绕对应于其最小势能状态的中性位置振荡，

-所述机械谐振器的维持装置(18)，该维持装置与所述机械谐振器一起形成机械振荡器，该机械振荡器设置成对所述指示机构的运行进行时间设定，

-辅助振荡器(35)，所述辅助振荡器形成基准时基(22)，并且确定所述机械谐振器的设定点频率，该设定点频率的倒数限定设定点周期T0c；

所述钟表还包括同步装置(20)，所述同步装置设置成使该机械振荡器的中频依赖于所述设定点频率，所述同步装置包括所述机械谐振器的电磁制动装置，该电磁制动装置由至少一个线圈(28，28C)和至少一个永磁体(30，32；60；64，65；84)形成，所述至少一个线圈和所述至少一个永磁体布置成使得在所述机械振荡器的可用工作范围内，在振荡的每个半周期中在所述线圈的两个端子之间产生感应电压；所述同步装置设置成能够瞬间减小所述线圈的两个端子之间的阻抗；

其特征在于，所述同步装置设置成在不同时间间隔T_P期间减小所述线圈的两个端子之间的阻抗，并且使得所述不同时间间隔之中的任何两个连续的时间间隔的起点之间具有等于正整数N乘以所述机械振荡器的设定点周期T0c的一半的时间距离D_T，即数学关系D_T＝N·T0c/2，所述同步装置设置成借助于所述基准时基来确定所述不同时间间隔中的每一个的起点，以便满足所述时间距离D_T与所述设定点周期T0c之间的所述数学关系。

2.根据权利要求1所述的钟表，其特征在于，所述同步装置设置成周期性地触发具有相同值的所述不同时间间隔T_P，并且使得触发频率F_D等于设定点频率F0c的两倍除以正整数M，即F_D＝2·F0c/M，其中所述设定点频率F0c定义为等于所述设定点周期T0c的倒数，所述不同时间间隔T_P的值小于设定点半周期，即T_P<T0c/2。

3.根据权利要求2所述的钟表，其特征在于，所述机械谐振器由绕振荡轴线(34)振荡的摆轮(8，8A，8B，8C)形成。

4.根据权利要求3所述的钟表，其特征在于，所述摆轮承载所述至少一个永磁体，并且所述机械谐振器的支承件(5)承载所述至少一个线圈。

5.根据前述权利要求中任一项所述的钟表，其特征在于，所述电磁制动装置设置成使得对于所述机械谐振器在所述机械振荡器的可用操作范围内的任何振荡，基本上连续地在所述至少一个线圈中产生感应电压。

6.根据权利要求5所述的钟表，其特征在于，所述不同时间间隔T_P的值有利地小于所述设定点周期T0c的四分之一，即T_P<T0c/4。

7.根据权利要求4所述的钟表，其特征在于，所述电磁制动装置包括由所述摆轮承载并由具有轴向磁化和相反极性的一对双极磁体(64，65)形成的磁***，这两个双极磁体相对于所述摆轮的基准半轴线(62A)对称地布置，该基准半轴线在所述机械谐振器处于其中性位置时限定零角位置；并且所述线圈相对于零角位置具有一定角度滞后，使得当所述机械振荡器在所述可用工作范围内振荡时，交替地在所述机械谐振器通过半周期中的其中性位置之前和之后的每个半周期中，该线圈中显著产生感应电压，所述机械谐振器在所述可用工作范围内的端部角位置的绝对值大于所述角度滞后，所述角度滞后被定义为所述零角位置与所述线圈的中心的角位置之间的最小角距离。

8.根据权利要求7所述的钟表，其特征在于，在所述机械振荡器的可用工作范围内，所述不同时间间隔T_P基本上等于或大于在所述机械谐振器的两个端部位置附近在所述线圈中没有感应电压的时域。

9.根据权利要求7所述的钟表，其特征在于，所述角度滞后基本上等于180°。

10.根据权利要求1至4和7至9中任一项所述的钟表，其特征在于，所述钟表包括电源电路(44)，所述电源电路由存储电容器和通过至少一个永磁体在所述机械谐振器振荡时在所述线圈中感应出的电压的整流电路形成。

11.根据权利要求10所述的钟表，其特征在于，所述电源电路一方面始终连接到所述线圈的端子，另一方面连接到所述同步装置的基准电位；并且所述至少一个永磁体产生由所述整流电路整流的感应电压，所述线圈和所述电源电路设置成使得，在所述机械振荡器的可用操作范围内，存储在所述存储电容器中的电能足以为所述同步装置供电。

12.根据权利要求7所述的钟表，其特征在于，该钟表包括由存储电容器和通过另一对永磁体(66，67)在所述机械谐振器振荡时在所述线圈中感应的电压的整流电路形成的电源电路(44)，所述另一对永磁体具有在其两个永磁体之间的中点轴线(68)并且在所述机械谐振器的每个半周期中与所述线圈瞬时耦合，所述中点轴线相对于所述基准半轴(62A)以所述角度滞后大幅偏离，使得当所述机械谐振器处于其中性位置时，该中点轴线与所述线圈的中心基本上对准；并且所述电源电路一方面连接到所述线圈的一个端子，另一方面在所述机械谐振器通过其中性位置时至少周期性地连接到所述同步装置的基准电位。

13.根据权利要求1至4和7至9中任一项所述的钟表，其特征在于，所述同步装置设置成在所述不同时间间隔期间在所述线圈的两个端子之间产生短路。

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