EP0806710B1 - Stabilisation d'un circuit électronique de régulation du mouvement mécanique d'une piéce d'horlogerie - Google Patents

Stabilisation d'un circuit électronique de régulation du mouvement mécanique d'une piéce d'horlogerie Download PDF

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EP0806710B1
EP0806710B1 EP97107371A EP97107371A EP0806710B1 EP 0806710 B1 EP0806710 B1 EP 0806710B1 EP 97107371 A EP97107371 A EP 97107371A EP 97107371 A EP97107371 A EP 97107371A EP 0806710 B1 EP0806710 B1 EP 0806710B1
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EP
European Patent Office
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pulses
braking
rotor
inhibition
pulse
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EP97107371A
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EP0806710B2 (fr
EP0806710A1 (fr
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Ermanno Bernasconi
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Asulab AG
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Asulab AG
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Publication of EP0806710A1 publication Critical patent/EP0806710A1/fr
Publication of EP0806710B1 publication Critical patent/EP0806710B1/fr
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00—Arrangements of electric power supplies in time pieces
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means

Definitions

  • the present invention relates to a timepiece comprising an electrical energy generator comprising a rotor and means for supplying electrical energy in response to a rotation of the rotor, and being regulated by a electronic circuit comprising means for braking the generator rotor according to the preamble of claim 1.
  • a source of mechanical energy drives an energy generator electric to supply the electronic circuit.
  • the generator rotor itself can be braked by the electronic circuit to regulate movement mechanical by slaving it for example, on the frequency of a quartz.
  • the interest of these timepieces is to have a very precise movement, regulated by quartz or other, without the need for a time battery or accumulator limited life.
  • Such a timepiece is described for example in US-A-3,937,001 in which the pulsation of the alternator voltage of the generator is compared to the frequency of a quartz.
  • the rotor is braked by short-circuiting the generator by a resistor. But when the movement takes a certain advance, the duration of braking generator rotor can become very large, risk of seeing the supply voltage from the generator become insufficient for the circuit electronic.
  • Figures 1 to 4 illustrate the shape of the voltage alternative Ug and SM measurement pulses obtained with two state of the art threshold comparators. Of measurement results performed with a threshold comparator of zero voltage are illustrated in Figures 1 and 2.
  • the Figure 1 represents the evolution of Ug voltage in function of time, the value 0 of the corresponding voltage at the zero threshold.
  • FIG. 2 represents as a function of time, the SM pulses at the output of the zero threshold comparator, the measurement signal SM varying from a state "0" to a state "1" according to the result of the comparison.
  • an electrical parasite on Ug voltage, at the moment t1 causes the appearance of a parasitic pulse I1 on the measurement signal SM. This electrical parasite can be simply carry over mass noise.
  • the threshold of the comparator must meet two contradictory conditions. Firstly, it must be high enough to hide the parasitic pulses. On the other hand, it must be enough low so that the braking pulses appear when the generator voltage is low, as we have seen previously.
  • An object of the present invention is to stabilize the operation of a timepiece with movement mechanical regulated by an electronic circuit.
  • an object of the invention is to to know the origin of such dysfunctions and to remedy.
  • Another goal is to make a timepiece miniature with a simple electronic circuit and reliable.
  • the thresholds of the circuits used previously depends in fact on the value of the supply voltage. Surprisingly, when braking the rotor, the weakening of the voltage of the generator is enough to derive the threshold of the comparator which then generates a new pulse. So for a current comparator such as a amplifier Schmidt with a low positive Uth threshold and a low negative Utb threshold, the comparator delivers duplicates pulses instead of delivering just one. Indeed, the drop in Ug voltage supplied by the generator can reach a value greater than the positive threshold Uth of comparator, thus triggering the appearance of a parasitic pulse. This phenomenon only occurs when braking, so right after the appearance of the first impulse.
  • a part timepiece including an electric power generator comprising a rotor and means for providing said electrical energy in response to a rotation of said rotor, a source of mechanical energy mechanically coupled to said rotor to drive it in rotation, measuring means coupled to said generator to generate pulses of measurement of the pulsation of an alternating voltage supplied by the generator which corresponds to the pulsation of the rotor, braking means responding to a command to braking to apply a braking torque to said rotor, and an electronic circuit comprising means for reference to produce a signal having a frequency of reference, and control means arranged at control said braking means when said measurement pulses are ahead of said reference signal so the reference frequency regulates the pulsation of said rotor and said source mechanical, this part being characterized in that said electronic circuit further comprises means synchronous inhibition (Inh) of the measurement pulses and arranged so that a duplication of said pulses of measure be deleted.
  • Inh synchronous inhibition
  • the detection of the measuring pulses is inhibited, so as to remove such duplication pulses without significantly delaying braking by relation to the change in sign of the tension of the generator.
  • the invention provides that the means of inhibition are correlated with a command of braking provided by the control loop.
  • a preferred embodiment is characterized in that that the means of inhibition generate a command for braking, the timing of this command being controlled by the servo loop.
  • Another embodiment provides that the means inhibit have a time base and respond to the appearance or disappearance of an impulse from measured.
  • the electromechanical part of the timepiece according to the invention is shown schematically in the figure 5. It includes a source 2 of mechanical energy like a spiral spring, coupled through gear trains 4 symbolized by mixed lines at means for displaying the time, such as dial, the source 2 of mechanical energy being coupled also to a rotor 3a of an energy generator electric 3.
  • the generator 3 also includes a coil 3b inductive, the rotor 3a comprising a bipolar magnet conventionally represented by an arrow. This part will not be described in detail as it may be carried out in various ways, well known to specialists.
  • the source 2 of mechanical energy causes the rotation of the rotor 3a and there appears an alternating voltage Ug at the terminals B0, B1 of the coil 3b.
  • the terminal B0 is considered as the reference terminal having a reference potential V 0 .
  • This alternating voltage Ug is applied to a rectifier 5 for supplying DC voltage to a circuit motion control electronics 1.
  • a rectifier 5 for supplying DC voltage to a circuit motion control electronics 1.
  • An example of preferred embodiment of rectifier will be indicated later.
  • the electronic circuit 1 can regulate the mechanical movement of the workpiece by acting on braking means of the rotor 3a of the generator 3 provided for this purpose.
  • the watch movement will indicate the current time when the rotor turns at a given speed, that we will call normal speed.
  • the timepiece still has means for measuring the speed of movement. They are preferably made up of means for measuring the rotor pulsation.
  • the invention seeks to obtain measurement pulses which correspond well to each rotor pulse, for example one pulse per revolution. These measurement pulses are in fact processed by the electronic circuit 1 in order to measure the drift of the movement and optionally provide a command for braking. These measurement means and the processing of pulses will be detailed with the electronic circuit.
  • Braking is obtained by short-circuiting the coil 3b of generator 3.
  • the electric current then flowing in this derivation indeed causes the appearance of a magnetic field opposing the cause of the current therefore opposing the movement of the rotor.
  • the preferred embodiment of the invention provides an electronic switch K connected directly between the two terminals B0, B1 of the coil 3b of the generator. This gives very powerful braking.
  • the electronic switch K is advantageously consisting of a bipolar or field effect transistor, as explained in document EP-A-0 679 968 mentioned above. Other equivalents being well known to specialists. The operation of this switch electronics K will not be detailed here.
  • Figure 3 already described above, shows by example the appearance of the Ug alternating voltage during a braking cycle, to compare with figure 1 representing Ug voltage in the absence of braking.
  • t0-t6 there is a time interval t4-t5, during which the braking is controlled, the short-circuited generator supplies all its energy to switch K.
  • the document EP-A-0 679 968 indicates that the command for braking must be applied at times when the voltage Ug is close to 0 and for a short time, preferably less than 1/8 of the pulsation of the alternating voltage Ug.
  • the rotor 3a thus has a normal speed of four revolutions per second and the duration of braking pulses applied to switch K is limited to approximately 5 ms, i.e. 1/50 of the 250 ms pulse of Ug voltage.
  • the electronic movement regulation circuit 1 of the timepiece consists mainly of an Oscillator Osc providing a signal having a base frequency FO, of means of measurement, referenced Trig and Inh, of the pulsation rotor 3a and a frequency control circuit, controlling a rotor brake control.
  • the frequency control circuit controls the braking when IN measurement pulses supplied by the measurement means Trig, Inh, and having a frequency corresponding to the rotor pulsation, are ahead by compared to pulses, referenced FR, provided by the oscillator Osc, and having a reference frequency from the base frequency FO of the oscillator Osc, by example by dividing the FO signal in order to obtain a signal having the reference frequency.
  • control circuit includes, preferably a Div frequency corrector which forms the signal having a base frequency FO and delivers pulses at a reference frequency FR.
  • the Div corrector can be simply a divider circuit of frequency, well known to specialists and therefore will not be detailed here.
  • pulses of F1 intermediate frequencies can be extracted from such circuits.
  • the oscillator Osc is a quartz having a natural frequency FO of 32,768 Hz.
  • the Div divider divides the signal having the FO frequency to obtain a series of FR pulses having a reference frequency of 4 Hz corresponding to normal rotor pulsation.
  • F1 pulses with an intermediate frequency of 4,096 Hz can also be extracted from the divider.
  • these values are given only as an example.
  • F1 pulses which here therefore have a period of 0.244 ms, are intended to serve as a time base or delay to the aforementioned brake control and to clock all the logic.
  • the servo circuit further includes a comparator, referenced Cmp, delivering an AV signal indicating the advance (or delay) of the movement with respect to the reference frequency FR.
  • This comparator Cmp can for example be an up-down counter, or reversible counter, totaling the difference of the number of measurement pulses IN, received on its input + " , and of the number of reference pulses FR received on its input" - ", as described in the aforementioned document EP-A-0 679 968.
  • the state or the level of the signal AV available at the output of the comparator Cmp then indicates whether the pulsations of the rotor are ahead or not on the reference frequency FR .
  • the servo circuit finally includes a timer Tmr, or register, delivering pulses fixed term.
  • a first of the two entries of the Tmr timer is connected to the circuit output Inh, and the other input receives the Div Fi pulses used to determine the duration of output pulses.
  • the timer still has a validation terminal receiving the AV signal from the comparator Cmp.
  • the timer Tmr delivers on its exit braking pulses, referenced IF, of fixed duration after the appearance of a measurement pulse IN, if however the AV signal indicates that the rotor pulses are in advances on the FR reference frequency.
  • the braking will have although a duration of less than 5 ms, by programming a Tmr internal timer counter counting twenty F1 pulses having a period of 0.244 ms to generate an IF braking pulse therefore having a duration of 4.88 ms.
  • FIG. 6 represents an example of a timing diagram of the alternating voltage Ug delivered by the generator 3 when braking pulses are applied.
  • the Uth threshold is positive, slightly higher than the reference value 0 of the alternating voltage Ug.
  • the Utb threshold is negative, from preferably symmetrical to the threshold Uth with respect to the voltage 0.
  • the invention in fact provides that the pulse measurement means include a Schmidt hysteresis amplifier or "trigger", referenced Trig in Figure 5.
  • Figure 7 shows a timing diagram of pulses obtained at the output of the Trig amplifier.
  • the IM output of the amplifier goes to a first level (state 0) at from time b2 at which the input voltage Ug becomes below the lower threshold Utb; IM output remains at this first level as long as the Ug tension is not above the upper threshold Uth.
  • the Ug voltage exceeding this threshold Uth, and the output IM changes to a second level (state "1"), thus generating a pulse H3 which reciprocally lasts until time b4 when the voltage Ug drops below the lower threshold Utb.
  • Schmidt rocker also called Schmidt rocker or "Schmidt-trigger
  • Trig trigger to double threshold Uth, Utb does not record the parasites of voltage lower than the difference in thresholds Uth - Utb.
  • Schmidt trigger with positive threshold Uth and negative threshold Utb should not be sensitive to return of the Ug voltage to the value 0 during the periods braking.
  • the electronic circuit 1 has preferably a symmetrical continuous supply V-, V0, V +.
  • a good balanced diet includes a mid-point generator and a rectifier simple with a capacitor between two outputs V + and V-, the reference output V0 being taken at the midpoint.
  • This solution has the disadvantage of halving the amplitude of the measurable alternating voltage Ug, already low amplitude across a 3b coil miniature.
  • the preferred embodiment of the invention comprises a symmetrical rectifier 5 as illustrated in the Figure 5.
  • This rectifier includes in particular an output of Vo reference connected to the B0 reference terminal of the generator 3, and two capacitors arranged respectively between a voltage output V + or V-, and the V0 output.
  • the operation of the rectifier circuit 5 intended to regulate the continuous supply of the circuit electronics 1 will not be described in detail since it can be achieved in various ways well known to specialists.
  • each capacitor is recharged at each alternation substantially at the level of the peak value of the alternating voltage Ug.
  • the value of the rectified voltage V + weakens. This drift from the supply voltage seems to cause drift of Uth and Utb thresholds of the Trig trigger. So we found that, at the next braking pulse F4, the fall in the Ug voltage can reach a value above the threshold Uth thus triggering the appearance of an impulse H5 parasite shown in Figure 7.
  • the phenomenon can also be caused by the existence of a certain tension of waste at the terminals of switch K (see Figure 5). This waste voltage could prevent Ug voltage from return to a strictly zero value.
  • the invention provides means for synchronous inhibition of the measurement pulses.
  • the electronic circuit 1 further comprises an inhibition circuit synchronous Inh receiving IM measurement pulses delivered by the Trig threshold comparator, all thus constituting the means for measuring the pulsation of the rotor 3a.
  • synchronous inhibition will be understood as inhibition triggered by signals, preferably by impulses internal to the system formed by the timepiece, its generator, the circuit electronics and its oscillator.
  • inhibition of measurement pulses may be synchronized with the pulses themselves, a first pulse triggering the inhibition of the appearance of following pulses.
  • this request covers all "synchronous inhibition" without specifying the source of synchronization.
  • the inhibition circuit Inh comprises a time base (internal or external) and, normally, it transmits the measurement pulses IM coming from the amplifier Trig directly to the timer Tmr. However, when the inhibition circuit Inh is activated, the circuit no longer transmits the IM ⁇ pulses during an inhibition period.
  • the inhibition begins when a pulse appears and / or disappears, i.e. the inhibition circuit reacts on the rising and falling edges of the IM pulses, and its duration activation t i is timed by its time base.
  • FIG. 6 and to FIGS. 7, and 8 which respectively represent the different pulses transmitted by the amplifier Trig (FIG. 7) and by the inhibition circuit Inh (FIG.
  • the circuit of inhibition normally transmits the measurement pulses H1, H3 and H7, respectively as pulses M1, M3 and M5, because their transitions at times b2, h3, b4, h7 are separated by time intervals greater than the inhibition time ti. But this inhibition circuit does not transmit the parasitic pulse H5 which appears during the inhibition time ti starting at the falling edge (time b4) of the pulse H3, see Figure 8.
  • the inhibition circuit generates a pulse normal IN of determined duration at each pulse edge IM measurement unless this front appears during a normal pulse IN.
  • Such an inhibition circuit can be performed analogously to the timer Tmr cited above.
  • the Inh circuit includes for example a monostable multivibrator sensitive to transitions of IM measure applied to its input. On the rising front of IM pulse, the monostable thus outputs a normal pulse IN of fixed duration. Similarly, at falling edge of an IM pulse, the monostable delivers another normal pulse IN of fixed duration.
  • a monostable delivers two pulses normal IN at each pulse of the rotor, so that the normal pulse frequency IN should be compared to a double FR reference frequency.
  • other equivalent inhibition circuits well known to specialists can also be used.
  • the muting circuit receives on an input IF pulses, shown in Figure 11, each being a brake control for braking the rotor of the generator, from timer Tmr and inhibition corresponds to the braking time tf, see figure 11.
  • the parasitic impulses of splitting only appear during braking. We thus achieve a synchronous inhibition with the advantage simplicity.
  • the preferred embodiment of the invention however includes a duration II inhibit command superior to the IF brake control, and covering all braking moments.
  • the inhibition pulse II thus covers the moments following the end of the pulse braking IF and the appearance of pulse II precedes possibly the appearance of this IF pulse. This "overflow" guaranteed that propagation delays of inhibition or braking or Ug voltage does not still trigger parasitic pulses.
  • the timer Tmr has two outputs that deliver a pulse inhibition II and a correlated IF braking pulse.
  • correlation refers to the appearance simultaneous, or with a time delay substantially constant of two physical phenomena like signals or impulses. Note however that these two phenomena may have different durations. For example temporarily correlated pulses may have different widths, which is well known to the man of the job.
  • the timer Tmr receives the F1 pulses of period 0.244 ms on a first input connected to the output of the Div divider.
  • a normal IN pulse appears on the other input, which is connected to the output of the means inhibition, and if the state of the AV advance signal control by means of an impulse on the input of validation of the timer (see Figure 5), the Tmr timer immediately delivers a pulse inhibition II.
  • An IF braking pulse appears also at the exit of the timer Tmr with a delay 0.244 ms F1 period at the start of the pulse inhibition II and an internal counter limits its duration to 21 F1 pulses, i.e. 5.124 ms. Indeed, the counter internal must ensure that the braking time is around 5 ms. Another internal counter limits the duration of pulse II at 25 F1 pulses, or 6.1 ms. The inhibition pulse II therefore ends 0.732 ms after the end of the braking pulse IF.
  • the circuit shown is a logic circuit receiving the pulse signals of intermediate frequency F1, the AV signal of advance (or delay) and pulses of aforementioned IM measurement and delivering pulse signals braking IF, inhibition pulses II and of normal pulses IN mentioned above.
  • the logic circuit of FIG. 12 includes a shift register Reg, receiving the F1 pulses in clock input, the register having four outputs R0, R1, R2 and R3, on which appear successively impulse.
  • the F1 pulses have a period of 0.244 ms.
  • the R3 exit thus generates pulses having a period of 0.976 ms, similar but delayed by 0.244 ms compared to R2 output pulses.
  • the Reg register has an activation terminal S which is connected to the exit from an "AND” gate, referenced And, performing the logical AND operation between the advance signal AV and the IM measurement pulse signal.
  • terminal S passes in state "1”
  • the register Reg is activated and the output R1 goes to state "1”.
  • the output R2 goes to state "1", output R1 being reset "0".
  • the output R3 is connected to a counter Cptr which goes to limit the duration of the IF, II and IN pulses.
  • the counter can for example increment until the value five, a holding output Q passing to state "1" after a count of five R3 pulses.
  • the count is initialized and the Q output is reset to "0" if the initialization terminal R is in state "1".
  • the Q output of Cptr counter is connected to the clock input of a Fli flip-flop, of flip-flop type D. This flip-flop comprises another data entry receiving the state "0".
  • a terminal S to set allows to force the state of outputs Q and NQ respectively to states "1" and "0".
  • the S terminal to one is also connected to the door output logic And.
  • This second Flo flip-flop receives on its input from given the output signal Q of the flip-flop Fli. However, the output signal R2 of the shift register Reg is applied to the clock input of the Flo flip-flop. The transfer of the data Q on the output of the flip flop will be delayed until the next transition from signal R2. The two outputs Q of the flip-flops Fli and Flo are also applied to the two inputs of a door And performing the logical AND operation. The exit from the door And finally provides the IF brake pulse signal.
  • the signal transition R2 occurs 0.244 ms after the moment h. So the IF braking pulse appears 0.244 ms after the appearance of the pulse inhibition II.
  • the NQ output of the flip-flop is connected to the initialization terminal R of the counter Cptr.
  • the counter is activated and starts counting pulses R3 from the Reg register.
  • the output Q of the counter Cptr will go to state "1". This transition on entry clock leads the Fli flip-flop to reproduce at Q output the "0" state of the data.
  • the NQ output then goes to the state "1” by initializing the Cptr counter and its Q output. outputs Q of the counter Cptr and the flip-flop remain then in state "0", this situation lasting as long as one transition from state "0" to "1" does not appear on the terminal S of setting of the flip-flop.
  • the counting of the counter Cptr is synchronized with the signal R3 O, 488 ms after time h. Counting lasts 4.88 ms as shown previously. So 5.368 ms after time h, the output Q of the counter Cptr goes to state "1". Immediately outings Q and NQ of flip-flop return to states “0" and "1" respectively. The counter is reset and the rest until a new IM measurement pulse. The signal brake pulse IF thus returns to state "0" at the instant h + 5.368 ms.
  • this transition is produces 0.732 ms after counter reset Cptr, i.e. at time h + 6.1 ms.
  • the impulse inhibition II thus disappears 0.732 ms after the disappearance of the IF braking pulse.
  • Tmr timer circuit signals remain in this state as long as a new IM measurement pulse does not appear.
  • timer circuit Tmr delivers inhibition II and braking pulses Correlated IFs, the duration of an inhibition pulse II covering and exceeding the duration of the braking pulse IF to avoid any error during switching.
  • the circuit of FIG. 12 also illustrates a realization of inhibition circuit Inh.
  • the inhibition circuit Inh is a flip-flop of type D sensitive to the state of the validation input E.
  • the inhibit pulse signal II is applied to this input E, the data input receiving the pulses from IM measurement and the data output delivering the pulses normal IN.
  • the output of normal pulses IN of such a circuit Inh copies the state of the signal IM measurement pulse only if the input of validation E is in state "0".
  • the inhibition signal II is in the state "1" (between time h and time h + 6.1 ms, depending on example), the state of the output is unchanged regardless of signal transitions of IM measurement pulses.
  • the rectifier capacitors 5 can advantageously have relatively low capacities since it is no longer necessary to supply voltages of threshold rigorously stable to the measurement means.
  • durations of IF braking pulses can be modulated according to the importance of the advance of the IM measurement pulses over the FR reference pulses.
  • This variant applies particularly good at a servo circuit comprising a phase locked loop, the circuit providing an AV signal whose level may vary proportional to the phase shift of the IN pulses by compared to IF braking pulses, and the level of AV signal then modulating the pulse duration of IF braking provided by the timer Tmr.

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Description

La présente invention concerne une pièce d'horlogerie comprenant un générateur d'énergie électrique comportant un rotor et des moyens pour fournir l'énergie électrique en réponse à une rotation du rotor, et étant régulé par un circuit électronique comprenant des moyens de freinage du rotor du générateur, selon le préambule de la revendication 1.
Généralement, dans de telles pièces, une source d'énergie mécanique entraíne un générateur d'énergie électrique pour alimenter le circuit électronique. Le rotor du générateur lui-même, peut être freiné par le circuit électronique afin de réguler le mouvement mécanique en l'asservissant par exemple, sur la fréquence d'un quartz. L'intérêt de ces pièces d'horlogerie est d'avoir un mouvement très précis, régulé par quartz ou autre, sans nécessiter de pile ou d'accumulateur à durée de vie limitée.
Une telle pièce d'horlogerie est décrite par exemple dans le brevet US-A-3 937 001 dans laquelle la pulsation de la tension alternative du générateur est comparée à la fréquence d'un quartz. Dans ce dispositif, lorsque les pulsations du générateur prennent de l'avance par rapport aux impulsions du quartz, on freine le rotor en court-circuitant le générateur par une résistance. Mais quand le mouvement prend une certaine avance, la durée de freinage du rotor du générateur peut devenir très importante, au risque de voir la tension d'alimentation issue du générateur devenir insuffisante pour le circuit électronique.
Le document EP-A-0 679 968 décrit une autre pièce d'horlogerie palliant cet inconvénient, en prévoyant de freiner le rotor pendant de brefs intervalles de temps fixes par rapport à sa période de rotation. Le document démontre notamment que le freinage doit être déclenché aux instants où la valeur de la tension alternative issue du générateur est faible. Des impulsions de freinage sont ainsi appliquées dès l'instant où la tension alternative change de signe, ce qui est détecté par un comparateur dont le seuil est fixé au potentiel de référence, la tension nulle.
On constate malheureusement que de telles pièces d'horlogerie se dérèglent. Une agitation de ces pièces ou des chocs angulaires répétés provoque ainsi l'apparition d'un retard non corrigé par l'asservissement.
Les figures 1 à 4 illustrent l'allure de la tension alternative Ug et d'impulsions de mesure SM obtenues avec deux comparateurs à seuil de l'état de la technique. Des résultats de mesure effectuées avec un comparateur à seuil de tension nulle sont illustrés aux figures 1 et 2. La figure 1 représente l'évolution de la tension Ug en fonction du temps, la valeur 0 de la tension correspondant au seuil nul. La figure 2 représente en fonction du temps, les impulsions SM en sortie du comparateur à seuil nul, le signal de mesure SM variant d'un état "0" à un état "1" selon le résultat de la comparaison. On voit notamment qu'un parasite électrique sur la tension Ug, à l'instant t1 provoque l'apparition d'une impulsion I1 parasite sur le signal de mesure SM. Ce parasite électrique peut être simplement un report du bruit de masse.
Ainsi les dysfonctionnements constatés semblent dus à une impulsion parasite I1 enregistrée par le circuit électronique comme des pulsations normales I2 ou I3 du rotor.
Pour supprimer ces impulsions parasites, on peut prévoir un filtre de lissage du signal. Mais le filtrage retarde l'apparition des impulsions normales. Or, les impulsions de freinage doivent être appliquées sans retard, tant que la tension Ug est faible, comme on l'a vu ci-dessus. Cette solution nécessite en outre d'encombrants condensateurs de filtrage qui s'opposent à la miniaturisation et à l'intégration du circuit électronique.
Une autre solution envisageable consiste à élever le seuil du comparateur. Cependant le seuil du comparateur doit remplir deux conditions contradictoires. D'une part, il doit être suffisamment élevé pour masquer les impulsions parasites. D'autre part, il doit être assez faible pour que les impulsions de freinage apparaissent quand la tension du générateur est faible, comme on l'a vu précédemment.
Aux figures 3 et 4 sont représentés de façon similaire aux figures 1 et 2 des résultats de mesure obtenues avec un comparateur à seuil élevé. De manière équivalente, le comparateur pourrait être un amplificateur de Schmidt à deux seuils de valeurs écartées. Le seuil Ut est représenté en pointillés sur le chronogramme de la tension Ug du générateur, voir figure 3. On voit ainsi un affaiblissement de la tension du générateur Ug lors du freinage à l'instant t4, et l'apparition de doubles impulsions I4 et I5 (voir figure 4), ce qui est à l'opposé du but recherché.
Un but de la présente invention est de stabiliser le fonctionnement d'une pièce d'horlogerie à mouvement mécanique régulé par un circuit électronique.
En particulier, un but de l'invention est de connaítre l'origine de tels dysfonctionnements et d'y remédier.
Un autre but est de réaliser une pièce d'horlogerie miniature dont le circuit électronique est simple et fiable.
En cherchant à atteindre ces buts, la Demanderesse a identifié un phénomène surprenant au cours d'expérimentations délicates sur ces pièces d'horlogerie.
En effet, on a constaté que les seuils des circuits de détection utilisés auparavant dépendent en fait de la valeur de la tension d'alimentation. De façon surprenante, lors du freinage du rotor, l'affaiblissement de la tension du générateur suffit à faire dériver le seuil du comparateur qui génère alors une nouvelle impulsion. Ainsi pour un comparateur courant tel qu'un amplificateur de Schmidt ayant un faible seuil Uth positif et un faible seuil Utb négatif, le comparateur délivre des doubles impulsions au lieu de ne délivrer qu'une seule. En effet, la chute de la tension Ug fournie par le générateur peut atteindre une valeur supérieure au seuil positif Uth du comparateur, ainsi déclenchant l'apparition d'une impulsion parasite. Ce phénomène se produit uniquement lors de la commande de freinage, donc juste après l'apparition de la première impulsion.
C'est l'identification de ce problème méconnu qui a permis la Demanderesse de le résoudre par une pièce d'horlogerie comprenant un générateur d'énergie électrique comportant un rotor et des moyens pour fournir ladite énergie électrique en réponse à une rotation dudit rotor, une source d'énergie mécanique couplée mécaniquement audit rotor pour l'entraíner en rotation, des moyens de mesure couplés audit générateur pour générer des impulsions de mesure de la pulsation d'une tension alternative fournie par le générateur qui correspond à la pulsation du rotor, des moyens de freinage répondant à une commande de freinage pour appliquer audit rotor un couple de freinage, et un circuit électronique comportant des moyens de référence pour produire un signal ayant une fréquence de référence, et des moyens d'asservissement agencés à commander lesdits moyens de freinage lorsque lesdites impulsions de mesure sont en avance par rapport audit signal de référence de sorte que la fréquence de référence régule la pulsation dudit rotor et ladite source mécanique, cette pièce étant caractérisée en ce que ledit circuit électronique comporte en outre des moyens d'inhibition (Inh) synchrone des impulsions de mesure et agencés de sorte qu'un dédoublement desdites impulsions de mesure soit supprimé.
Ainsi, selon l'invention, pendant la commande de freinage, la détection des impulsions de mesure est inhibée, de façon à supprimer de tels dédoublements d'impulsions sans retarder sensiblement le freinage par rapport au changement de signe de la tension du générateur.
De façon avantageuse, l'invention prévoit que les moyens d'inhibition sont corrélés avec une commande de freinage fournie par la boucle d'asservissement.
Un mode de réalisation préféré se caractérise en ce que les moyens d'inhibition génèrent une commande de freinage, la temporisation de cette commande étant contrôlée par la boucle d'asservissement.
Un autre mode de réalisation prévoit que les moyens d'inhibition comportent une base de temps et répondent à l'apparition ou à la disparition d'une impulsion de mesure.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description suivante et des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs; parmi les dessins annexés :
  • les figures 1 à 4, précédemment décrites, représentent des chronogrammes de la tension alternative et d'impulsions de mesure obtenues sur des pièces d'horlogerie à mouvement mécanique régulé par un circuit électronique de l'état de la technique;
  • la figure 5 représente un schéma de principe de circuit électronique de régulation du mouvement mécanique d'une pièce d'horlogerie selon l'invention;
  • la figure 6 représente un chronogramme de la tension alternative aux bornes d'un générateur de la pièce d'horlogerie de la figure 5;
  • les figures 7 à 11 représentent des chronogrammes d'impulsions obtenues en divers points du circuit de la figure 5, et
  • la figure 12 représente schématiquement un mode de réalisation de circuit électronique de temporisateur Tmr du circuit électronique de régulation de la figure 5.
La partie électromécanique de la pièce d'horlogerie selon l'invention est représentée schématiquement à la figure 5. Elle comporte une source 2 d'énergie mécanique comme un ressort spiral, couplée par l'intermédiaire de trains d'engrenages 4 symbolisées par des traits mixtes à des moyens d'affichage de l'heure, comme des aiguilles de cadran, la source 2 d'énergie mécanique étant couplée également à un rotor 3a d'un générateur d'énergie électrique 3. Le générateur 3 comprend encore une bobine 3b inductive, le rotor 3a comportant un aimant bipolaire représenté conventionnellement par une flèche. Cette partie ne sera pas décrite en détail car elle peut être réalisée de diverses manières, bien connues des spécialistes.
En fonctionnement, la source 2 d'énergie mécanique entraíne la rotation du rotor 3a et il apparaít une tension alternative Ug aux bornes B0, B1 de la bobine 3b. Dans la présente, la borne B0 est considérée comme la borne de référence ayant un potentiel de référence V0. La tension Ug du générateur sera mesurée sur la borne B1, par rapport au potentiel de référence V0=0 Volt de la borne B0 (voir figure 5).
Cette tension alternative Ug est appliquée à un redresseur 5 pour alimenter en tension continue un circuit électronique 1 de régulation du mouvement. Un exemple de réalisation préférée de redresseur sera indiqué plus tard.
Comme nous allons le voir, le circuit électronique 1 peut réguler le mouvement mécanique de la pièce d'horlogerie en agissant sur des moyens de freinage du rotor 3a du générateur 3 prévus à cet effet.
Le mouvement d'horlogerie indiquera l'heure courante lorsque le rotor tourne à une vitesse donnée, que nous appellerons vitesse normale.
La vitesse libre du rotor, c'est à dire en l'absence de freinage, sera légèrement plus rapide que cette vitesse normale. Lorsque le mouvement aura pris du retard, on pourra ainsi laisser le rotor tourner à sa vitesse libre et rattraper le retard. Au contraire, lorsque le mouvement aura de l'avance, une commande de freinage fournie par le circuit électronique 1 limitera la vitesse du rotor en dessous de la vitesse normale afin que le mouvement perde cette avance. D'autres détails sur le choix de ces vitesses et du mode de freinage sont donnés dans le document EP-A-0 679 968, susmentionné, dont le contenu est incorporé par référence et auquel on se reportera autant de fois que nécessaire.
Ainsi, la pièce d'horlogerie comporte encore des moyens de mesure de la vitesse du mouvement. Ils sont constitués, de préférence, par des moyens de mesure de la pulsation du rotor. L'invention cherche à obtenir des impulsions de mesure qui correspondant bien à chaque pulsation du rotor, par exemple une impulsion par tour. Ces impulsions de mesure sont en effet traitées par le circuit électronique 1 afin de mesurer la dérive du mouvement et de fournir éventuellement une commande de freinage. Ces moyens de mesure et le traitement des impulsions seront détaillés avec le circuit électronique.
Le freinage est obtenu en court-circuitant la bobine 3b du générateur 3. Le courant électrique circulant alors dans cette dérivation provoque en effet l'apparition d'un champ magnétique s'opposant à la cause du courant donc s'opposant au mouvement du rotor. On peut envisager de dériver le courant dans une résistance de faible valeur. Cependant le mode de réalisation préférée de l'invention prévoit un interrupteur électronique K connecté directement entre les deux bornes B0, B1 de la bobine 3b du générateur. On obtient ainsi un freinage très puissant.
L'interrupteur électronique K est avantageusement constitué d'un transistor bipolaire ou à effet de champ, comme cela est expliqué dans le document EP-A-0 679 968 susmentionné. D'autres équivalents étant bien connus des spécialistes. Le fonctionnement de cet interrupteur électronique K ne sera pas détaillé ici.
Bien entendu, un tel court-circuit provoque la chute de la tension Ug du générateur, la tension devenant sensiblement nulle pendant la commande de freinage.
La figure 3, déjà décrite ci-dessus, montre par exemple l'allure de la tension alternative Ug lors d'un cycle de freinage, à comparer à la figure 1 représentant la tension Ug en l'absence de freinage. On voit que sur une demi-période t0-t6, il y a un intervalle de temps t4-t5, pendant lequel le freinage étant commandé, le générateur court-circuité fournit toute son énergie à l'interrupteur K.
Pour limiter la baisse consécutive de la tension d'alimentation V+, V- fournie par le redresseur 5, le document EP-A-0 679 968 indique que la commande de freinage doit être appliquée aux instants où la tension Ug est proche de 0 et pendant un bref intervalle de temps, inférieur de préférence à 1/8 de la pulsation de la tension alternative Ug.
Dans un exemple de réalisation, le rotor 3a a ainsi une vitesse normale de quatre tours par seconde et la durée des impulsions de freinage appliquées à l'interrupteur K est limitée à environ 5 ms, soit 1/50 de la pulsation de 250 ms de la tension Ug.
Le circuit électronique 1 de régulation du mouvement de la pièce d'horlogerie, tel qu'illustré à la figure 5, est constitué principalement d'un oscillateur Osc fournissant un signal ayant une fréquence de base FO, de moyens de mesure, référencés Trig et Inh, de la pulsation du rotor 3a et d'un circuit d'asservissement en fréquence, contrôlant une commande de freinage du rotor.
Le circuit d'asservissement en fréquence commande le freinage lorsque des impulsions de mesure IN fournies par les moyens de mesure Trig, Inh, et ayant une fréquence correspondant à la pulsation du rotor, sont en avance par rapport à des impulsions, référencées FR, fournies par l'oscillateur Osc, et ayant une fréquence de référence issue de la fréquence de base FO de l'oscillateur Osc, par exemple en divisant le signal FO afin d'obtenir un signal ayant la fréquence de référence.
A cet effet, le circuit d'asservissement comporte, de préférence, un correcteur de fréquence Div qui met en forme le signal ayant une fréquence de base FO et délivre des impulsions à une fréquence de référence FR. Le correcteur Div peut être simplement un circuit diviseur de fréquence, bien connu des spécialistes et ne sera donc pas détaillé ici.
On mentionnera cependant que des impulsions de fréquence intermédiaires F1 peuvent être extraites de tels circuits.
Dans le mode de réalisation présenté à la figure 5, l'oscillateur Osc est un quartz ayant une fréquence propre FO de 32'768 Hz. Le diviseur Div divise le signal ayant la fréquence FO afin d'obtenir une série d'impulsions FR ayant une fréquence de référence de 4 Hz correspondant à la pulsation normale du rotor. Enfin, des impulsions F1 d'une fréquence intermédiaire valant 4'096 Hz peuvent également être extraites du diviseur. Bien entendu, ces valeurs ne sont données qu'à titre d'exemple.
Ces impulsions F1, qui ont ici donc une période de 0,244 ms, sont destinées à servir de base de temps ou de temporisation à la commande de freinage précitée et à cadencer toute la logique.
Le circuit d'asservissement comporte encore un comparateur, référencé Cmp, délivrant un signal AV indiquant l'avance (ou le retard) du mouvement par rapport à la fréquence de référence FR. Ce comparateur Cmp peut être par exemple un compteur-décompteur, ou compteur réversible, totalisant la différence du nombre d'impulsions de mesure IN, reçues sur son entrée +", et du nombre d'impulsions de référence FR reçues sur son entrée "-", tel que décrit dans le document EP-A-0 679 968 susmentionné. L'état ou le niveau du signal AV disponible en sortie du comparateur Cmp indique alors si les pulsations du rotor sont en avance ou pas sur la fréquence de référence FR.
Le circuit d'asservissement comporte enfin un temporisateur Tmr, ou registre, délivrant des impulsions de durée déterminée. Une première des deux entrées du temporisateur Tmr est connectée à la sortie du circuit Inh, et l'autre entrée reçoit du diviseur Div les impulsions Fi utilisées pour déterminer la durée des impulsions de sortie. Le temporisateur comporte encore une borne de validation recevant le signal AV du comparateur Cmp. Le temporisateur Tmr délivre à sa sortie des impulsions de freinage, référencées IF, de durée fixe après l'apparition d'impulsion de mesure IN, si toutefois le signal AV indique que les pulsations du rotor sont en avance sur la fréquence de référence FR.
Dans l'exemple de réalisation suivi, le freinage aura bien une durée inférieure à 5 ms, en programmant un compteur interne de temporisateur Tmr dénombrant vingt impulsions F1 ayant une période de 0,244 ms pour générer une impulsion de freinage IF ayant donc une durée de 4,88 ms.
Des modes de réalisation préférés de temporisateur Tmr seront détaillés à la suite de la description des moyens de mesure de la pulsation du rotor.
La figure 6 représente un exemple de chronogramme de la tension alternative Ug délivrée par le générateur 3 lorsque des impulsions de freinage sont appliquées. Sur la figure 6, on voit en traits pointillés, deux niveaux de tension de seuil Uth et Utb de valeur réduite par rapport à l'amplitude de la tension Ug. Le seuil Uth est positif, légèrement supérieur à la valeur de référence 0 de la tension alternative Ug. Le seuil Utb est négatif, de préférence, symétrique au seuil Uth par rapport à la tension 0.
De préférence, l'invention prévoit en effet que les moyens de mesure de la pulsation comportent un amplificateur à hystérésis ou "trigger" de Schmidt, référencé Trig sur la figure 5. La figure 7 montre un chronogramme d'impulsions obtenues à la sortie de l'amplificateur Trig. On voit que la sortie IM de l'amplificateur passe à un premier niveau (état 0) à partir de l'instant b2 auquel la tension d'entrée Ug devient inférieure au seuil inférieur Utb; la sortie IM reste à ce premier niveau tant que la tension Ug n'est pas supérieure au seuil supérieur Uth. A l'instant h3, la tension Ug dépassant ce seuil Uth, et la sortie IM passe à un second niveau (état "1"), en générant ainsi une impulsion H3 qui dure réciproquement jusqu'à l'instant b4 quand la tension Ug descend sous le seuil inférieur Utb. La réalisation d'un tel amplificateur (également appelé bascule de Schmidt ou "Schmidt-trigger") étant bien connu des spécialistes et ne sera donc pas détaillée ici.
Un avantage d'un tel amplificateur à hystérésis est d'être peu sensible aux bruits électriques, contrairement aux comparateurs à seuil unique de l'état de la technique (voir figure 1). En particulier, le "trigger" Trig à double seuil Uth, Utb n'enregistre pas les parasites de tension inférieure à la différence des seuils Uth - Utb.
De plus, le "trigger" de Schmidt avec seuil positif Uth et seuil négatif Utb ne devrait pas être sensible au retour de la tension Ug à la valeur 0 pendant les périodes de freinage.
Toutefois pour disposer de deux tensions de seuil opposées Uth et Utb, le circuit électronique 1 dispose de préférence d'une alimentation symétrique continue V-, V0, V+. Classiquement, une bonne alimentation symétrique comporte un générateur à point milieu et un redresseur simple avec un condensateur entre deux sorties V+ et V-, la sortie de référence V0 étant prise au point milieu. Cette solution a pour inconvénient de diminuer de moitié l'amplitude de la tension alternative Ug mesurable, amplitude déjà faible aux bornes d'une bobine 3b miniature.
Le mode de réalisation préféré de l'invention comporte un redresseur 5 symétrique tel qu'illustré à la figure 5. Ce redresseur comprend notamment une sortie de référence Vo reliée à la borne de référence B0 du générateur 3, et deux condensateurs disposés respectivement entre une sortie de tension V+ ou V-, et la sortie V0. Le fonctionnement du circuit redresseur 5 destiné à réguler l'alimentation continue du circuit électronique 1 ne sera pas décrit en détail car il peut être réalisé de diverses manières bien connues des spécialistes.
On notera cependant que chaque condensateur est rechargé à chaque alternance sensiblement au niveau de la valeur crête de la tension alternative Ug.
A la figure 7, on voit que le signal de sortie IM du "trigger" Trig ne reste pas au niveau bas (état "0") pendant que la tension Ug et inférieure au seuil inférieur Utb du "trigger" Trig donc à partir de l'instant b4, mais que ce signal IM présente des impulsions dédoublées H3 et H5.
La Demanderesse a découvert, au cours d'expérimentations élaborées, que ce phénomène surprenant se produit lors de freinage pendant la demi-alternance négative comme illustré aux figures 6 à 11. Un cycle de freinage est par exemple représenté à la figure 10 par l'état "1" du signal AV. Le phénomène semble dû à la dérive des seuils Uth et Utb du "trigger" de Schmidt Trig. On remarque en effet qu'il n'y a pas de dédoublement d'impulsion au début du cycle de freinage. La figure 7 montre par exemple l'absence de dédoublement au début de l'impulsion H3, au moment de la première impulsion de freinage F3, représentée schématiquement à la figure 11. Le dédoublement de l'impulsion H3-H5 apparaít seulement à la seconde impulsion de freinage F4. En fait, la valeur crête de la tension alternative Ug est diminuée après la première impulsion F3 de freinage. Aussi, la valeur de la tension redressée V+ s'affaiblit. Cette dérive de la tension d'alimentation semble provoquer une dérive des seuils Uth et Utb du "trigger" Trig. Ainsi on a constaté que, à l'impulsion de freinage F4 suivante, la chute de la tension Ug peut atteindre une valeur supérieure au seuil Uth en déclenchant donc l'apparition d'une impulsion parasite H5 représentée à la figure 7. Le phénomène peut être provoqué aussi par l'existence d'une certaine tension de déchet aux bornes de l'interrupteur K (voir figure 5). Cette tension de déchet pourrait empêcher la tension Ug de revenir à une valeur strictement nulle.
Pour éviter ce problème, l'invention prévoit des moyens d'inhibition synchrone des impulsions de mesure.
A cet effet, le circuit électronique 1 selon l'invention comporte en outre un circuit d'inhibition synchrone Inh recevant les impulsions de mesure IM délivrés par le comparateur à seuil Trig, l'ensemble constituant ainsi les moyens de mesure de la pulsation du rotor 3a.
L'expression générale d'"inhibition synchrone" sera entendue comme une inhibition déclenchée par des signaux, de préférence par des impulsions internes au système formé par la pièce d'horlogerie, son générateur, le circuit électronique et son oscillateur. En particulier, l'inhibition d'impulsions de mesure pourra être synchronisée sur les impulsions elles-mêmes, une première impulsion déclenchant l'inhibition de l'apparition des impulsions suivantes. Comme divers équivalents sont à la portée du spécialiste, la présente demande vise tout "inhibition synchrone" sans préciser la source de synchronisation.
Selon un premier mode de réalisation, le circuit d'inhibition Inh comporte une base de temps (interne ou externe) et, normalement, il transmet les impulsions de mesure IM venant de l'amplificateur Trig directement vers le temporisateur Tmr. Toutefois, quand le circuit d'inhibition Inh est activé, le circuit ne transmet plus les impulsions IM · pendant une durée d'inhibition. L'inhibition débute lors de l'apparition et/ou de la disparition d'une impulsion, c'est-à-dire que le circuit d'inhibition réagit sur les flancs montant ainsi que descendant des impulsions IM, et sa durée d'activation ti est temporisée par sa base de temps. Par exemple, en se reportant à la figure 6 et aux figures 7, et 8 qui représentent respectivement les différentes impulsions transmises par l'amplificateur Trig (figure 7) et par le circuit d'inhibition Inh (figure 8), le circuit d'inhibition transmet normalement les impulsions de mesure H1, H3 et H7, respectivement sous forme d'impulsions M1, M3 et M5, car leurs transitions aux instants b2, h3, b4, h7 sont séparées par des intervalles de temps supérieurs au temps d'inhibition ti. Mais ce circuit d'inhibition ne transmet pas l'impulsion parasite H5 qui apparaít pendant le temps d'inhibition ti débutant au front descendant (instant b4) de l'impulsion H3, voir la figure 8.
Selon une variante non représentée du premier mode de réalisation, le circuit d'inhibition génère une impulsion normale IN de durée déterminée à chaque front d'impulsion de mesure IM sauf si ce front apparaít pendant une impulsion normale IN. Un tel circuit d'inhibition peut être réalisé de façon analogue au temporisateur Tmr précité. Le circuit Inh comporte par exemple un monostable multivibrateur sensible aux transitions des impulsions de mesure IM appliquées à son entrée. Au front montant d'une impulsion IM, le monostable délivre ainsi en sortie une impulsion normale IN de durée déterminée. De même, au front descendant d'une impulsion IM, le monostable délivre une autre impulsion normale IN de durée déterminée. On notera qu'un tel monostable délivre deux impulsions normales IN à chaque pulsation du rotor, donc que la fréquence des impulsions normales IN devra être comparée à une fréquence de référence FR double. On comprend que d'autres circuits d'inhibition équivalents bien connus des spécialistes peuvent également être utilisés.
Selon un autre mode de réalisation, illustré à la figure 5, le circuit d'inhibition reçoit sur une entrée des impulsions IF, représentée à la figure 11, chacune étant une commande de freinage pour freiner le rotor du générateur, issue du temporisateur Tmr et l'inhibition correspond à la durée de freinage tf, voir figure 11. En effet, comme on l'a observé, les impulsions parasites de dédoublement apparaissent seulement pendant le freinage. On réalise ainsi une inhibition synchrone avec l'avantage de la simplicité.
Le mode de réalisation préféré de l'invention comporte toutefois une commande d'inhibition II de durée supérieure à la commande de freinage IF, et couvrant tous les instants de freinage. L'impulsion d'inhibition II couvre ainsi les instants suivants la fin de l'impulsion de freinage IF et l'apparition de l'impulsion II précède éventuellement l'apparition de cette impulsion IF. Ce "débordement" garanti que des retards de propagation de l'inhibition ou du freinage ou de la tension Ug ne déclenchent encore des impulsions parasites. Dans le mode de réalisation préférée de l'invention, Le temporisateur Tmr comporte deux sorties qui délivrent une impulsion d'inhibition II et une impulsion de freinage IF corrélées.
Le concept de "corrélation" désigne l'apparition simultanée, ou avec un délai de temps sensiblement constant de deux phénomènes physiques comme des signaux ou impulsions. On notera cependant que ces deux phénomènes peuvent avoir des durées différentes. Par exemple des impulsions corrélées temporairement peuvent avoir des largeurs différentes, ce qui est bien connu de l'homme du métier.
Pour illustrer la corrélation des impulsions issues du temporisateur Tmr du mode de réalisation préféré, reprenons l'exemple dans lequel, le temporisateur Tmr reçoit les impulsions F1 de période 0,244 ms sur une première entrée connectée à la sortie du diviseur Div. Quand une impulsion normale IN apparaít sur l'autre entrée, qui est connectée à la sortie des moyens d'inhibition, et si l'état du signal d'avance AV le commande au moyen d'une impulsion sur l'entrée de validation du temporisateur (voir la figure 5), le temporisateur Tmr délivre immédiatement une impulsion d'inhibition II. Une impulsion de freinage IF apparaít également à la sortie du temporisateur Tmr avec un retard d'une période F1 de 0,244 ms sur le début de l'impulsion d'inhibition II et un compteur interne limite sa durée à 21 impulsions F1 soit 5,124 ms. En effet, le compteur interne doit assurer que la durée de freinage est autour de 5 ms. Un autre compteur interne limite la durée de l'impulsion II à 25 impulsions F1, soit 6,1 ms. L'impulsion d'inhibition II finit donc 0,732 ms après la fin de l'impulsion de freinage IF.
Un mode de réalisation de circuit électronique de temporisateur Tmr fournissant de telles impulsions d'inhibition II et impulsions de freinage IF va maintenant être décrit en détail en se référant à la figure 12. Le circuit représenté est un circuit logique recevant les signaux d'impulsions de fréquence intermédiaire F1, le signal AV d'avance (ou de retard) et les impulsions de mesure IM précités et délivrant des signaux d'impulsions de freinage IF, d'impulsions d'inhibition II et d'impulsions normales IN précités.
Le circuit logique de la figure 12 comporte un registre à décalage Reg, recevant les impulsions F1 en entrée d'horloge, le registre ayant quatre sorties R0, R1, R2 et R3, sur lesquelles apparaissent successivement une impulsion.
Selon l'exemple de réalisation précédent, les impulsions F1 ont une période de 0,244 ms. La sortie R3 génère ainsi des impulsions ayant une période de 0,976 ms, similaires mais retardées de 0,244 ms par rapport aux impulsions de la sortie R2. De plus, le registre Reg comporte une borne d'activation S qui est reliée à la sortie d'une porte "ET", référencée And, effectuant l'opération logique ET entre le signal d'avance AV et le signal d'impulsions de mesure IM. Lorsque la borne S passe à l'état "1", le registre Reg est activé et la sortie R1 passe à l'état "1". A l'impulsion F1 suivante, la sortie R2 passe à l'état "1", la sortie R1 étant remise à l'état "0".
La sortie R3 est connectée à un compteur Cptr qui va permettre de limiter la durée des impulsions IF, II et IN. Le compteur peut par exemple s'incrémenter jusqu'à la valeur cinq, une sortie de retenue Q passant à l'état "1" après un décompte de cinq impulsions R3. Le comptage est initialisé et la sortie Q est remise à l'état "0" si la borne d'initialisation R est à l'état "1". La sortie Q du compteur Cptr est connectée à l'entrée d'horloge d'une bascule Fli, de type bascule D. Cette bascule comporte encore une entrée de donnée recevant l'état "0". Une borne S de mise à un, permet de forcer l'état des sorties Q et NQ respectivement aux états "1" et "0". La borne S de mise à un est également connectée à la sortie de la porte logique And.
Considérons que les pulsations du rotor sont en avance sur la fréquence de référence FR. Le signal d'avance AV est dans l'état "1". A l'instant h, lorsque la tension Ug dépasse, en montant, le seuil Uth, une impulsion de mesure IM passe à l'état "1". Les bornes S du registre Reg et de la bascule Fli sont alors dans l'état "1". La bascule Fli est activée et sa sortie Q passe à l'état "1". Le signal de sortie Q de la bascule Fli est appliqué à une entrée d'une porte "Ou", référencée Ou, dont la sortie délivre les impulsions d'inhibition II. Dès l'instant h, le signal d'impulsions d'inhibition II passe donc à l'état "1". La porte Ou effectue en fait l'opération logique OU entre la sortie Q de la bascule Fli et une sortie Q d'une autre bascule Flo. Cette deuxième bascule Flo, de type bascule D, reçoit sur son entrée de donnée le signal de sortie Q de la bascule Fli. Cependant, le signal de sortie R2 du registre à décalage Reg est appliqué à l'entrée d'horloge de la bascule Flo. Le transfert de la donnée Q sur la sortie de la bascule Fli sera ainsi retardé jusqu'à la transition suivante du signal R2. Les deux sorties Q des bascules Fli et Flo sont également appliquées aux deux entrées d'une porte Et effectuant l'opération logique ET. La sortie de la porte Et fournit enfin le signal d'impulsions de freinage IF.
En reprenant l'exemple de réalisation précédent, la transition du signal R2 se produit 0,244 ms après l'instant h. De sorte que l'impulsion de freinage IF apparaít 0,244 ms après l'apparition de l'impulsion d'inhibition II.
Par ailleurs, la sortie NQ de la bascule Fli est connectée à la borne d'initialisation R du compteur Cptr. A l'instant h, la sortie NQ passant à l'état "0", le compteur est activé et se met à compter les impulsions R3 issues du registre Reg. Selon l'exemple de comptage, après cinq périodes d'impulsions R3, la sortie Q du compteur Cptr passera à l'état "1". Cette transition sur l'entrée d'horloge conduit la bascule Fli à reproduire en sortie Q l'état "0" de la donnée. La sortie NQ passe alors à l'état "1" en initialisant le compteur Cptr et sa sortie Q. Les sorties Q du compteur Cptr et de la bascule Fli restent alors à l'état "0", cette situation perdurant tant qu'une transition de l'état "0" à "1" n'apparaít pas sur la borne S de mise à un de la bascule Fli.
Selon l'exemple de réalisation précédent, le comptage du compteur Cptr est synchronisé sur le signal R3 O,488 ms après l'instant h. Le comptage dure 4,88 ms comme indiqué précédemment. Donc 5,368 ms après l'instant h, la sortie Q du compteur Cptr passe à l'état "1". Aussitôt les sorties Q et NQ de la bascule Fli repassent aux états "0" et "1" respectivement. Le compteur est réinitialisé et le reste jusqu'à une nouvelle impulsion de mesure IM. Le signal d'impulsion de freinage IF repasse ainsi à l'état "0" à l'instant h+5,368 ms.
Cependant, la sortie Q de la bascule Flo est toujours à l'état "1", jusqu'à la transition suivante de la sortie R2 du registre Reg.
Selon l'exemple de réalisation, cette transition se produit 0,732 ms après la réinitialisation du compteur Cptr, soit à l'instant h + 6,1 ms. L'impulsion d'inhibition II disparaít ainsi 0,732 ms après la disparition de l'impulsion de freinage IF.
Les signaux du circuit de temporisateur Tmr restent dans cet état tant qu'une nouvelle impulsion de mesure IM n'apparaít pas.
Finalement, on voit que le circuit de temporisateur Tmr délivre des impulsions d'inhibition II et de freinage IF corrélées, la durée d'une impulsion d'inhibition II couvrant et débordant la durée de l'impulsion de freinage IF pour éviter toute erreur lors des commutations.
Le circuit de la figure 12 illustre également une réalisation de circuit d'inhibition Inh. Selon cet exemple, le circuit d'inhibition Inh est une bascule de type D sensible à l'état de l'entrée de validation E. Le signal d'impulsions d'inhibition II est appliqué à cette entrée E, l'entrée de donnée recevant les impulsions de mesure IM et la sortie de donnée délivrant les impulsions normales IN.
En fonctionnement, la sortie des impulsions normales IN d'un tel circuit Inh recopie l'état du signal d'impulsion de mesure IM uniquement si l'entrée de validation E est à l'état "0". Pendant l'inhibition, c'est à dire lorsque le signal d'inhibition II est à l'état "1" (entre l'instant h et l'instant h + 6,1 ms, selon l'exemple de réalisation), l'état de la sortie est inchangé quels que soient les transitions du signal d'impulsions de mesure IM.
On voit finalement que les moyens d'inhibition permettent d'éliminer les impulsions parasites qui occasionnaient un retard non corrigé de la pièce d'horlogerie.
On voit en outre que les moyens d'inhibition combinés à des moyens de mesure comportant un amplificateur à hystérésis confèrent à la pièce d'horlogerie une bonne immunité aux parasites électriques en général.
Les condensateurs du redresseur 5 peuvent avantageusement avoir des capacités relativement faibles puisqu'il n'est plus nécessaire de fournir des tensions de seuil rigoureusement stables aux moyens de mesure.
L'homme du métier verra aisément que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la pièce d'horlogerie qui vient d'être décrite sans que celle-ci sorte pour autant du cadre de la présente invention.
On mentionnera en particulier que les durées des impulsions de freinage IF peuvent être modulées selon l'importance de l'avance des impulsions de mesure IM sur les impulsions de référence FR. Cette variante s'applique particulièrement bien à un circuit d'asservissement comportant une boucle à verrouillage de phase, le circuit fournissant alors un signal AV dont le niveau peut varier proportionnellement au déphasage des impulsions IN par rapport aux impulsions de freinage IF, et le niveau du signal AV modulant alors la durée des impulsions de freinage IF fournit par le temporisateur Tmr.

Claims (6)

  1. Pièce d'horlogerie comprenant :
    un générateur d'énergie électrique (3) comportant un rotor (3a) et des moyens (3b) pour fournir ladite énergie électrique en réponse à une rotation dudit rotor (3a),
    une source d'énergie mécanique (2) couplée mécaniquement audit rotor (3a) pour l'entraíner en rotation,
    des moyens de mesure (Trig) couplés audit générateur (3) pour générer des impulsions de mesure de la pulsation d'une tension alternative fournie par le générateur (3) qui correspond à la pulsation du rotor (3a),
    des moyens de freinage (K) répondant à une commande de freinage pour appliquer audit rotor (3a) un couple de freinage, et
    un circuit électronique (1) comportant des moyens de référence (Osc) pour produire un signal ayant une fréquence de référence (FR), et des moyens d'asservissement (Div, Cmp, Tmr) agencés à commander lesdits moyens de freinage (K) lorsque lesdites impulsions de mesure sont en avance par rapport audit signal de référence de sorte que la fréquence de référence régule la pulsation dudit rotor et ladite source mécanique, ladite pièce étant caractérisée en ce que ledit circuit électronique (1) comporte en outre des moyens d'inhibition (Inh) synchrone des impulsions de mesure (IM) et agencés de sorte qu'un dédoublement desdites impulsions de mesure soit supprimé.
  2. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens d'inhibition (Inh) sont corrélés avec les moyens de freinage (K).
  3. Pièce d'horlogerie selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'une commande de freinage (IF) fournie par la boucle d'asservissement est également utilisée pour commander lesdits moyens d'inhibition (Inh), la boucle contrôlant une temporisation de cette commande.
  4. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits moyens d'inhibition (Inh) inhibent la transmission des impulsions de mesure (IM) pendant une durée temporisée, l'inhibition étant déclenchée lors de l'apparition ou de la disparition d'une impulsion de mesure.
  5. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de mesure (Trig) comportent un filtre à hystérésis tel qu'un amplificateur de Schmidt.
  6. Pièce d'horlogerie selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le générateur électrique est relié à un redresseur fournissant une alimentation symétrique.
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