EP1141788B1 - Montre fournissant une indication barometrique ou altimetrique, et son procede de fabrication - Google Patents
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- EP1141788B1 EP1141788B1 EP99962265A EP99962265A EP1141788B1 EP 1141788 B1 EP1141788 B1 EP 1141788B1 EP 99962265 A EP99962265 A EP 99962265A EP 99962265 A EP99962265 A EP 99962265A EP 1141788 B1 EP1141788 B1 EP 1141788B1
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- G04C17/00—Indicating the time optically by electric means
- G04C17/0091—Combined electro-optical and electro-mechanical displays
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- G—PHYSICS
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- G04G21/02—Detectors of external physical values, e.g. temperature
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
- B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
- B63C11/02—Divers' equipment
Definitions
- the present invention relates to an electronic watch providing a barometric or altimetric indication based on the ambient pressure and having the features of the preamble of claim 1.
- the invention also relates to a method of manufacturing such a watch.
- the implantation of the pressure sensor poses problems of space, tightness, electrical connection and internal deformations due to the pressure differences between the sealed part and the chamber. pressure where prevails the ambient pressure, that is to say the atmospheric pressure, to which is added the hydrostatic pressure if the watch is immersed in water.
- the case of the first electronic barometer and / or altimeter watches included a side appendage specifically designed to contain the pressure sensor and having communication ports with the outside. See for example patents US 4,783,772 and EP 345 929 .
- This solution had the advantage of preserving the sealing system of traditional watch cases, but this appendix was unsightly and sometimes embarrassing. It has therefore been necessary to implant the pressure sensor inside a watch case of ordinary shape, which requires a pressure chamber in the housing. This results in additional difficulties in sealing and compressive strength within this housing.
- the pressure sensor is housed in the housing in the vicinity of the middle part, under a platen of the clockwork against which it is maintained applied.
- a small pressure chamber is formed between the top of the sensor and the plate and communicates with the outside via a channel that passes through the plate and the middle and opens under a rotating bezel.
- a cover disposed between the bottom of the housing and the sensor carries electrical connections connecting the latter to an integrated circuit located next to the sensor and processing the signal to provide barometric and / or altimetric indications. Additional electrical connections are required to connect this integrated circuit to the other electrical circuits of the watch, particularly to those controlling the display.
- the altimetric indications provided with piezoresistive sensors commonly used, relatively inexpensive, may have differences of up to about 100 m altitude.
- an inner bottom separating the inside of the case of the watch into a sealed portion, which contains the movement of the watch, and a pressure chamber which is located between the inner bottom and an outer bottom pierced with several holes.
- the inner bottom carries a pressure sensor that is electrically connected to the electronic control of the movement by a flexible contact tab to absorb a flexion of the inner bottom under the effect of pressure.
- this construction has a relatively large thickness and does not solve the aforementioned problem of calibration.
- the present invention aims to avoid the aforementioned drawbacks and relates to a watch, in particular a wristwatch, allowing an individual calibration of the indications provided by an inexpensive pressure sensor, and this thanks to an adequate construction and a manufacturing method. economically acceptable.
- An additional object of the invention is to arrange the watch so as to ensure a good seal and avoid problems due to deformations resulting from variations in the ambient pressure in the pressure chamber.
- an electronic watch of the kind defined above characterized in that the pressure sensor is attached to the printed circuit board provided with time-keeping circuits and electronic circuits.
- temperature measuring means are installed on the printed circuit board and that the electronic circuits comprise a non-volatile memory in which individual calibration parameters of the pressure sensor are recorded, and it is possible to determine these parameters and save them in the memory before assembly of the instrument, as will be explained later.
- the invention can also be implemented in an instrument devoid of means for measuring the temperature, thus also without the use of a memory for individual calibration parameters of the pressure sensor, either because a lower accuracy of the pressure measurement is accepted, either because a thermocompensated or low temperature drift pressure sensor becomes available at an acceptable price.
- the separation means comprise a partition wall having an opening in which said sensor is placed.
- this partition is connected to the housing sealingly along its periphery.
- This partition supports the effect of the external pressure in the pressure chamber and thus protects the plate supporting the organs display and, where appropriate, the watch movement in the sealed part.
- the partition wall can easily be connected to the housing in a sealed manner along its periphery, in the manner of a double bottom, and the pressure chamber extending between this double bottom and the bottom of the housing can advantageously contain a transducer electro-acoustic arranged to emit sounds in this room that communicates with the outside.
- the sensor used is preferably a piezoresistive type pressure and temperature sensor comprising Wheatstone bridge-connected resistors in which the bridge resistance varies only as a function of temperature, while the pressure variations create an imbalance of the temperature.
- the watch represented in Figures 1 to 3 comprises a housing 1 comprising a middle 2, a removable bottom 3 mounted on the middle with a compressible gasket 4, and a glass 5 fixed to the middle and covering a dial 6.
- the middle part 2 supports a rotating bezel 7 bearing azimuth markers 8.
- external control members are provided in the form of three lateral push-buttons 10, 11 and 12.
- the casing 1 is attached to a bracelet 13.
- a needle is provided for 14 hours and a minute hand 15 which cooperate with a conventional time scale 16 on the dial 6. These needles are also used to display other indications, as will be described later.
- a digital display is formed by a liquid crystal cell (LCD) 17 preferably placed under a transparent window of the dial 6 and intended to display timed times obtained in a conventional manner by manipulation of the pushers 11 and 12, as well as other values which will be mentioned later.
- LCD liquid crystal cell
- the watch described here is also an electronic instrument performing various measurement or indication functions in addition to measurements or time indications. These additional functions, more precisely the corresponding operating modes of the watch, are represented on the dial 6 by symbols 20 to 23, while another symbol 24 (TIME) represents the conventional time display mode of the watch.
- TIME represents the conventional time display mode of the watch.
- the user activates the desired mode by means of capacitive control devices comprising transparent electrodes (not shown) fixed under the glass 5 above the corresponding symbols 20 to 24.
- capacitive control devices comprising transparent electrodes (not shown) fixed under the glass 5 above the corresponding symbols 20 to 24.
- Such control members are well known. and are described in particular in patent publications JP 49-13168 A , CH 607 872 and EP 674 247 . However, it is possible to provide different control members within the scope of the present invention.
- the thermometer symbol 20 represents a display mode of the ambient temperature, which is indicated numerically by the LCD cell 17. This temperature is measured by means of a pressure and temperature sensor 26 which will be described more far.
- the symbol 21 comprising a cloud and a sun corresponds to a mode of indicating the barometric tendency, indicated by the needles 14 and 15 superimposed and brought near the cloud or the sun. This trend is calculated from the pressure indications provided by the sensor 26.
- the mountain-shaped symbol 22 corresponds to an altitude display mode, which is indicated numerically on the LCD cell 17. This altitude is calculated from from barometric indications obtained using the sensor 26.
- the symbol 23 in the form of a compass rose corresponds to a compass function, that is to say the indication of the north by means of the needles 14 and 15 put in an aligned position and making it possible to read an azimuth on the telescope 7.
- This direction is determined by means of a magnetic field direction sensor 27, incorporated in the instrument for example as described in the patent publication. EP 713 162 . Since the present invention essentially relates to the means used to provide barometric or altimetric indications, the other functions of the watch will not be described in detail here. It will also be noted that such a watch may also include other functions, for example a chronograph, an alarm at a predetermined time or at a predetermined altitude, an indication of the end of battery life, a radio time-out. ordered, receiving paging, etc.
- Screws 39 secure the card 30 to the spacer 37.
- Printed circuits on the upper face of the card 30 provide the electrical connections between the elements 31, 32, 35 and 36, as well as connections with the switchgear elements. control described above and with contactors such as 29 arranged on the periphery of the card and actuated by the pushers 10 and 12.
- the lower face of the card 30 also carries printed circuits which are connected to those of the upper face, to the sensor 26 and to power connections connecting these circuits to a battery 40 housed in the lower part of the housing 1.
- the inside of the case of the watch is divided into a sealed part, which contains in particular the printed circuit board 30 and all the elements placed between the latter and the ice 5, and a pressure chamber 42, by means of separation comprising mainly a rigid partition wall 43 whose periphery is connected to the middle part 2 in a sealed manner by means of an O-ring 44.
- the upper face of the partition 43 has, along said periphery and around the region of the sensor 26 , a horizontal bearing surface 45 which bears against the card 30 and, via the latter, against a suitable shoulder 46 of the middle part 2.
- the card 30 is fixed to the partition 43 by means of screws shown, screwed into thick parts such as 47 of the partition.
- the upper face of the partition 43 is slightly hollowed so as to leave a small vertical gap 48 between it and the card 30. This allows the partition 43 to bend under the effect of the external pressure without the risk of deforming the card 30 constituting the platen of the movement of the watch.
- the partition 43 may be relatively thick, for example as much as the stack 40, it will be rigid enough to withstand high pressures, especially in a watch for divers. It can be made of both synthetic material and metal.
- the internal structure formed by the partition 43, the card 30 and the spacer 37 is fixed in the casing 1 by means of conventional unrepresented flanges, which are fixed to the middle part 2 and bear against the underside of the casing 1. partition 43 for pressing said structure against the shoulder 46.
- the sealed portion of the housing interior contains air or other gas.
- the pressure chamber 42 contains air and communicates with the atmosphere through one or more orifices 49 formed for example through the periphery of the bottom 3, so that it is always subjected to the external ambient pressure.
- the partition 43 has three openings 51, 52 and 53 in which the stack 40, the pressure and temperature sensor 26 and an electroacoustic transducer 54 for providing an audible signal to the user respectively take place.
- This transducer comprises a vibrating plate 55 bonded to the partition 43 and a piezoelectric ceramic element 56 fixed to the plate 55 on the side of the sealed portion of the watch.
- the opening 52 receiving the sensor 26 is in the vicinity of the periphery of the partition 43, the bearing surface 45 of this partition applying against the card 30 all around this opening.
- As a possible bending of the partition 30 would have only a small amplitude in this peripheral zone, it is not to be feared that it deforms excessively the card 30 serving as platinum of the clockwork movement.
- the battery 40 is slidably inserted into an annular-shaped battery holder 57 fixed to the underside of the card 30. It is separated from the pressure chamber 42 by a cap 58 sealingly engaged in the opening 51 of the partition 43, by means of an O-ring 59.
- the cap lined with a shield 60 internally arranged to prevent magnetic influences of the battery on the magnetic sensor 27.
- the cap 58 can be fixed to the partition 43 by a system to bayonet or maintained by other appropriate means.
- the plate 55 and the cap 58 cooperate with the partition 43 to divide the inside of the housing into two parts in the present example.
- these elements could be arranged differently and not be part of the separation means.
- the pressure and temperature sensor 26 is a piezoresistive sensor of the known and inexpensive type, made of a micro-machined silicon element comprising a membrane, one face of which is exposed to the ambient pressure prevailing in the pressure chamber. , while the other side carries resistors connected in Wheatstone bridge, as provided for example in the patent US 4,783,772 . In this case, the resistors are arranged in such a way that the overall strength of the bridge varies. only as a function of temperature, while the pressure variations create an imbalance of the bridge, resulting in variations in the voltage between its two output terminals. Thus, by bonding wires 60 connecting it directly to the board 30, the sensor 26 provides the integrated circuit 35 with output signals representing both the pressure and the temperature at which the sensor is exposed.
- This sensor may for example be of the AM761 type marketed by Intersema Sensoric in Bevaix, Switzerland.
- the sensor 26 is protected by means of a ring 61 bonded to the card 30 and engaged in the opening 52 of the partition 43, and a silicone gel 62 which also coats the wires 60.
- This gel is electrically insulating and Water-proof.
- An O-ring seal 63 is compressed, preferably axially, that is to say parallel to the central axis 65 of the watch, between the ring 61 and a rim of the partition 43, and its central portion is closed. in a sealed manner by a flexible membrane 64 which allows the pressure to be transmitted from the chamber 42 to the gel 62 and the sensor 26. It will be noted that this membrane is optional, but it has the advantage of preventing the gel 62 displaces or is polluted. In a variant, the membrane-free seal 63 could be placed directly between the card 30 and the partition 43, in an annular recess formed around the upper edge of the opening 52.
- the partition wall 43 with the elements 55, 58, 63 and 64 closing its three openings, constitutes a rigid and watertight inner bottom which protects all the electrical and watch components of the shows against the pressure and the external agents and allows to provide, between it and the true bottom 3 of the housing, a pressure chamber which covers the entire extent of the bottom 3 and allows to fix it to the middle part 2 of a simple and easily removable way, since the bottom 3 is not stressed by the external pressure.
- the replacement of the battery 40 is easy and does not affect the inner elements of the watch.
- the sound signals emitted by the transducer 54 in the pressure chamber 42 can easily propagate outward without having to cross the bottom 3 itself.
- the manufacturing process provides for each watch a subassembly comprising at least the printed circuit board 30, the pressure and temperature sensor 26 and the associated electronic circuits 35 arranged to receive and process the output signals of the sensor, can easily, before assembly of the watch and even before the card 30 is equipped with other components such as the motor 32 or the quartz resonator, place a batch of such subsets under predetermined conditions of temperature and humidity.
- pressure in an enclosure measure the output signals of each sensor 26 before and / or after their processing by the electronic circuits 35, determine individual calibration parameters of the signals of this sensor for the subsequent correction of these signals by the circuits electronics, and save these calibration parameters in the nonvolatile memory 36 so that the electronic circuits 35 can use constantly thereafter.
- the batch processing has the advantage of ensuring high productivity, a lot may include several hundred subsets which are all electrically connected to a common support for transmitting the signals to the calibration apparatus. The latter can thus calibrate and control the subsets in succession at a high rate.
- each card 30 serving platinum will then be fixed on the one hand to the spacer 37 and on the other hand to the partition wall 43, the dial and hands will be mounted, then the assembly can be placed in the housing from the bottom.
- the seal 63 is compressed in the axial direction represents a great ease of assembly and guarantees a good long-term sealing performance in the area of the assembly.
- the clamping of the gasket 63 is guaranteed by the screws fixing the card 30 to the partition 43, it is independent of the mode of attachment of these two elements to the housing.
- the watches thus manufactured are capable of providing barometric and altimetric indications. more accurate than the watches according to the prior art cited above.
- the applicant has observed that for a variation of 10 ° C, a range of dispersion of about 100 m on the altitude measurements can thus be reduced to less than 5 m, for example about 3 m.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne une montre électronique fournissant une indication barométrique ou altimétrique basée sur la pression ambiante et comportant les caractéristiques du préambule de la revendication 1.
- L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une telle montre.
- Des montres électroniques de ce genre sont connues, notamment par le brevet
US 4 835 716 ou par la demande de brevetEP 640 896 - Dans ce genre de montre à baromètre et/ou altimètre, l'implantation du capteur de pression pose des problèmes d'encombrement, d'étanchéité, de connexion électrique et de déformations internes dues aux différences de pression entre la partie étanche et la chambre de pression où règne la pression ambiante, c'est-à-dire la pression atmosphérique, à laquelle s'ajoute la pression hydrostatique si la montre est plongée dans l'eau.
- Le boîtier des premières montres électroniques à baromètre et/ou altimètre comportait un appendice latéral spécialement conçu pour contenir le capteur de pression et ayant des orifices de communication avec l'extérieur. Voir par exemple les brevets
US 4 783 772 etEP 345 929 - Par exemple dans la montre décrite dans le
EP 640 896 - Cette construction connue prend passablement de place en hauteur et exige des dispositions spéciales pour assurer l'étanchéité autour de la chambre de pression et autour du canal reliant celle-ci à l'extérieur.
- D'autre part, il existe un problème de variation du signal de sortie du capteur en fonction de la température. Cette variation est différente d'un capteur à un autre de même type. Pour une variation de 10°C, les indications altimétriques fournies avec des capteurs piézo-résistifs couramment utilisés, relativement peu coûteux, peuvent présenter des écarts allant jusqu'à environ 100 m d'altitude.
- Le demandeur a imaginé d'étalonner chaque capteur en fonction des variations de température, de calculer des paramètres de calibrage du signal et d'enregistrer ceux-ci dans les circuits électroniques associés à ce capteur, mais un tel procédé serait excessivement coûteux dans une fabrication industrielle d'une montre selon le
EP 640 896 - Dans la demande de brevet
EP 670 532 - La présente invention vise à éviter les inconvénients susmentionnés et elle a pour objet une montre, notamment une montre-bracelet, permettant un calibrage individuel des indications fournies par un capteur de pression peu coûteux, et ceci grâce à une construction adéquate et un procédé de fabrication économiquement acceptable.
- Un but additionnel de l'invention consiste à agencer la montre de façon à garantir une bonne étanchéité et éviter des problèmes dus à des déformations résultant des variations de la pression ambiante dans la chambre de pression.
- Selon un premier aspect de l'invention, il est prévu une montre électronique du genre défini plus haut, caractérisé en ce que le capteur de pression est fixé à la carte à circuits imprimés pourvue de circuits garde-temps et de circuits électroniques.
- Ces caractéristiques permettent d'associer, à un stade précoce de la fabrication, le capteur de pression aux circuits électroniques destinés à traiter son signal de sortie. Ainsi, on peut prévoir que des moyens de mesure de la température sont installés sur la carte à circuits imprimés et que les circuits électroniques comportent une mémoire non volatile dans laquelle sont enregistrés des paramètres de calibrage individuels du capteur de pression, et l'on peut déterminer ces paramètres et les enregistrer dans la mémoire avant l'assemblage de l'instrument, comme on l'expliquera plus loin.
- Cependant, il faut noter que l'invention peut aussi être mise en oeuvre dans un instrument dépourvu de moyens de mesure de la température, donc aussi sans utilisation d'une mémoire pour des paramètres de calibrage individuels du capteur de pression, soit parce qu'on accepte une moins bonne précision de la mesure de pression, soit parce qu'un capteur de pression thermocompensé ou à faible dérive en fonction de la température devient disponible à un prix acceptable.
- Les moyens de séparation comportent une cloison de séparation ayant une ouverture dans laquelle ledit capteur est placé. De préférence cette cloison est raccordée au boîtier de manière étanche le long de son pourtour.
- Ceci permet de diviser commodément l'intérieur du boîtier en une partie étanche et une chambre de pression dont la forme et la taille peuvent être quelconques. Cette cloison supporte l'effet de la pression extérieure dans la chambre de pression et protège ainsi la platine supportant les organes d'affichage et, le cas échéant, le mouvement d'horlogerie dans la partie étanche. La cloison de séparation peut aisément être raccordée au boîtier de manière étanche le long de son pourtour, à la manière d'un double fond, et la chambre de pression s'étendant entre ce double fond et le fond du boîtier peut avantageusement contenir un transducteur électro-acoustique agencé pour émettre des sons dans cette chambre qui communique avec l'extérieur.
- Le capteur utilisé est de préférence un capteur de pression et de température du type piézo-résistif comportant des résistances connectées en pont de Wheatstone dans lequel la résistance du pont varie seulement en fonction de la température, tandis que les variations de pression créent un déséquilibre du pont
- Un autre aspect de l'invention concerne un procédé de fabrication d'une montre tel que définie plus haut, dans lequel lesdits circuits électroniques comportent une mémoire non volatile destinée à l'enregistrement de paramètres de calibrage individuels du capteur de pression, le procédé comportant les étapes successives consistant à :
- a) fabriquer la carte à circuits imprimés et monter au moins le capteur de pression et lesdits circuits électroniques sur cette carte pour former un sous-ensemble;
- b) étalonner ledit sous-ensemble dans différentes conditions de température et de pression et déterminer des paramètres de calibrage du capteur en fonction des ces conditions;
- c) enregistrer les paramètres de calibrage dans la mémoire non volatile des circuits électroniques;
- d) le cas échéant, compléter le sous-ensemble par d'autres éléments devant être supportés par la carte à circuits imprimés; et
- e) monter dans le boîtier ledit sous-ensemble et les autres composants de la montre.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante d'un mode de réalisation préféré, présenté à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la
figure 1 est une vue de dessus d'une montre-bracelet réalisée selon la présente invention, - la
figure 2 est une vue en coupe schématique de la montre de lafigure 1 suivant la ligne II-II, sans la lunette tournante, - la
figure 3 est une vue en coupe schématique de la montre de lafigure 1 suivant la ligne III-III, sans la lunette tournante, et - les
figures 4 et 5 représentent en perspective respectivement le dessus et le dessous d'une cloison de séparation faisant partie de la montre de lafigure 1 . - La montre représentée aux
figures 1 à 3 comporte un boîtier 1 comprenant une carrure 2, un fond amovible 3 monté sur la carrure à l'aide d'une garniture compressible 4, et une glace 5 fixée à la carrure et recouvrant un cadran 6. La carrure 2 supporte une lunette tournante 7 portant des repères d'azimut 8. On a supprimé la lunette dans lesfigures 2 et 3 afin de simplifier les dessins. De manière classique, des organes extérieurs de commande sont prévus sous la forme de trois poussoirs latéraux 10, 11 et 12. Le boîtier 1 est rattaché à un bracelet 13. Pour l'affichage analogique de l'heure, il est prévu une aiguille des heures 14 et une aiguille des minutes 15 qui coopèrent avec une graduation horaire classique 16 sur le cadran 6. Ces aiguilles sont utilisées aussi pour afficher d'autres indications, comme on le décrira plus loin. En outre, un affichage numérique est formé par une cellule à cristaux liquides (LCD) 17 placée de préférence sous une fenêtre transparente du cadran 6 et destinée à afficher des temps chronométrés obtenus de manière classique par manipulation des poussoirs 11 et 12, ainsi que d'autres valeurs qui seront mentionnées plus loin. - La montre décrite ici constitue par ailleurs un instrument électronique effectuant diverses fonctions de mesure ou d'indication en plus des mesures ou indications horaires. Ces fonctions additionnelles, plus précisément les modes de fonctionnement correspondants de la montre, sont représentés sur le cadran 6 par des symboles 20 à 23, tandis qu'un autre symbole 24 (TIME) représente le mode d'affichage horaire classique de la montre. Dans cet exemple, l'utilisateur enclenche le mode voulu au moyen d'organes de commande capacitifs comportant des électrodes transparentes (non représentées) fixées sous la glace 5 au-dessus des symboles correspondants 20 à 24. De tels organes de commande sont bien connus et sont décrits notamment dans les publications de brevet
JP 49-13168 A CH 607 872 EP 674 247 - Le symbole 20 en forme de thermomètre représente un mode d'affichage de la température ambiante, qui est indiquée numériquement par la cellule LCD 17. Cette température est mesurée à l'aide d'un capteur de pression et de température 26 qui sera décrit plus loin. Le symbole 21 comprenant un nuage et un soleil correspond à un mode d'indication de la tendance barométrique, indiquée au moyen des aiguilles 14 et 15 mises en superposition et amenées près du nuage ou du soleil. Cette tendance est calculée à partir des indications de pression fournies par le capteur 26. Le symbole 22 en forme de montagne correspond à un mode d'affichage de l'altitude, laquelle est indiquée numériquement sur la cellule LCD 17. Cette altitude est calculée à partir d'indications barométriques obtenues à l'aide du capteur 26. Le symbole 23 en forme de rose des vents correspond à une fonction de boussole, c'est-à-dire l'indication du nord au moyen des aiguilles 14 et 15 mises en position alignée et permettant de lire un azimut sur la lunette 7. Cette direction est déterminée à l'aide d'un capteur 27 de direction du champ magnétique, incorporé à l'instrument par exemple comme il est décrit dans la publication de brevet
EP 713 162 - Comme on le voit particulièrement dans les
figures 2 à 5 , la montre contient une carte à circuits imprimés 30 qui sert également de platine pour le mouvement d'horlogerie électronique. A cet effet, la carte 30 a un substrat relativement rigide et épais, par exemple d'environ 1,0 mm. Sur la face supérieure de la carte à circuits imprimés 30 sont montés notamment: - des circuits garde-temps représentés schématiquement par la référence 31 et comprenant en particulier un résonateur à quartz et un circuit intégré,
- un moteur pas-à-pas 32 à deux rotors entraînant respectivement deux arbres de sortie concentriques 33 et 34 qui portent les aiguilles 14 et 15,
- des circuits électroniques 35 pourvus d'une mémoire non volatile 36 (par exemple du type EEPROM) et destinés à traiter les signaux de sortie du capteur 26,
- le capteur magnétique 27,
- d'autres circuits électroniques non représentés, destinés à traiter les signaux du capteur magnétique 27,
- et une entretoise 37 fixée au cadran 6 et supportant un rehaut 38 et la cellule LCD 17.
- Des vis 39 assurent la fixation de la carte 30 à l'entretoise 37. Des circuits imprimés sur la face supérieure de la carte 30 assurent les liaisons électriques entre les éléments 31, 32, 35 et 36, ainsi que des connexions avec les organes de commande décrits plus haut et avec des contacteurs tels que 29 disposés sur la périphérie de la carte et actionnés par les poussoirs 10 et 12.
- La face inférieure de la carte 30 porte aussi des circuits imprimés qui sont raccordés à ceux de la face supérieure, au capteur 26 et à des connexions d'alimentation reliant ces circuits à une pile 40 logée dans la partie inférieure du boîtier 1.
- L'intérieur du boîtier de la montre est divisé en une partie étanche, qui contient notamment la carte à circuits imprimés 30 et tous les éléments disposés entre celle-ci et la glace 5, et une chambre de pression 42, par des moyens de séparation comprenant principalement une cloison rigide de séparation 43 dont le pourtour est raccordé à la carrure 2 de manière étanche au moyen d'un joint torique 44. La face supérieure de la cloison 43 présente, le long dudit pourtour et autour de la région du capteur 26, une surface d'appui horizontale 45 qui s'appuie contre la carte 30 et, par l'intermédiaire de celle-ci, contre un épaulement approprié 46 de la carrure 2. La carte 30 est fixée à la cloison 43 par des vis non représentées, vissées dans des parties épaisses telles que 47 de la cloison. En dehors de la surface d'appui 45, la face supérieure de la cloison 43 est légèrement creusée de façon à laisser un petit intervalle vertical 48 entre elle et la carte 30. Ceci permet à la cloison 43 de fléchir sous l'effet de la pression extérieure sans risquer de déformer la carte 30 constituant la platine du mouvement de la montre.
- Comme la cloison 43 peut être relativement épaisse, par exemple autant que la pile 40, elle sera assez rigide pour supporter des pressions élevées, notamment dans une montre pour plongeurs. Elle peut être réalisée aussi bien en matière synthétique qu'en métal. La structure interne formée par la cloison 43, la carte 30 et l'entretoise 37 est fixée dans le boîtier 1 à l'aide de brides classiques non représentées, qui sont fixées à la carrure 2 et s'appuient contre la face inférieure de la cloison 43 pour presser ladite structure contre l'épaulement 46.
- La partie étanche de l'intérieur du boîtier contient de l'air ou un autre gaz. La chambre de pression 42 contient de l'air et communique avec l'atmosphère par un ou plusieurs orifices 49 ménagés par exemple à travers la périphérie du fond 3, de sorte qu'elle est toujours soumise à la pression ambiante extérieure.
- Comme on le voit dans les
figures 4 et 5 , la cloison 43 comporte trois ouvertures 51, 52 et 53 dans lesquelles prennent place respectivement la pile 40, le capteur de pression et de température 26 et un transducteur électro-acoustique 54 destiné à fournir un signal sonore à l'utilisateur. Ce transducteur comprend une plaque vibrante 55 collée à la cloison 43 et un élément en céramique piézo-électrique 56 fixé sur la plaque 55 du côté de la partie étanche de la montre. - L'ouverture 52 recevant le capteur 26 se trouve au voisinage du pourtour de la cloison 43, la surface d'appui 45 de cette cloison s'appliquant contre la carte 30 tout autour de cette ouverture. Comme une éventuelle flexion de la cloison 30 n'aurait qu'une faible amplitude dans cette zone périphérique, on n'a pas à craindre qu'elle déforme outre mesure la carte 30 servant de platine du mouvement d'horlogerie.
- La pile 40 est insérée de manière coulissante dans un support de pile 57 de forme annulaire, fixé à la face inférieure de la carte 30. Elle est séparée de la chambre de pression 42 par un capuchon 58 engagé de manière étanche dans l'ouverture 51 de la cloison 43, grâce à un joint torique 59. Le capuchon revêtu intérieurement d'un blindage 60 agencé pour empêcher des influences magnétiques de la pile sur le capteur magnétique 27. Le capuchon 58 peut être fixé à la cloison 43 par une système à baïonnette ou maintenu par d'autres moyens appropriés.
- Ainsi, on remarque que la plaque 55 et le capuchon 58 coopèrent avec la cloison 43 pour diviser l'intérieur du boîtier en deux parties dans le présent exemple. Toutefois, ces éléments pourraient être agencés autrement et ne pas faire partie des moyens de séparation.
- Le capteur de pression et de température 26 est un capteur piézo-résistif de type connu et peu coûteux, fait d'un élément en silicium micro-usiné comportant une membrane dont une face est exposée à la pression ambiante régnant dans la chambre de pression 42, tandis que l'autre face porte des résistances connectées en pont de Wheatstone, comme cela est prévu par exemple dans le brevet
US 4 783 772 . Dans le cas présent, les résistances sont disposées de telle façon que la résistance globale du pont varie seulement en fonction de la température, tandis que les variations de pression créent un déséquilibre du pont, se traduisant par des variations de la tension entre ses deux bornes de sortie. Ainsi, par des fils de connexion fixes ("bonding") 60 le raccordant directement à la carte 30, le capteur 26 fournit au circuit intégré 35 des signaux de sortie représentant à la fois la pression et la température auxquelles le capteur est exposé. Ce capteur peut être par exemple du type AM761 commercialisé par la société Intersema Sensoric à Bevaix, Suisse. - Le capteur 26 est protégé au moyen d'une bague 61 collée à la carte 30 et engagée dans l'ouverture 52 de la cloison 43, et d'un gel au silicone 62 qui enrobe aussi les fils 60. Ce gel est électriquement isolant et imperméable à l'eau. Un joint torique d'étanchéité 63 est comprimé, de préférence axialement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe central 65 de la montre, entre la bague 61 et un rebord de la cloison 43, et sa partie centrale est fermée de manière étanche par une membrane souple 64 qui permet à la pression de se transmettre de la chambre 42 au gel 62 et au capteur 26. On notera que cette membrane est facultative, mais elle a l'avantage d'empêcher que le gel 62 se déplace ou soit pollué. Dans une variante, le joint 63 dépourvu de membrane pourrait être placé directement entre la carte 30 et la cloison 43, dans un évidement annulaire ménagé autour du bord supérieur de l'ouverture 52.
- Un avantage notable de la construction décrite ci-dessus est que la cloison de séparation 43, avec les éléments 55, 58, 63 et 64 obturant ses trois ouvertures, constitue un fond intérieur rigide et étanche qui protège tous les composants électriques et horlogers de la montre contre la pression et les agents extérieurs et permet de ménager, entre elle et le véritable fond 3 du boîtier, une chambre de pression qui couvre toute l'étendue du fond 3 et permet donc de fixer celui-ci à la carrure 2 d'une manière simple et aisément démontable, puisque le fond 3 n'est pas sollicité par la pression extérieure. Il en résulte que le remplacement de la pile 40 est aisé et ne risque pas de porter atteinte aux éléments intérieurs de la montre. En outre, les signaux sonores émis par le transducteur 54 dans la chambre de pression 42 peuvent se propager facilement vers l'extérieur sans devoir traverser le fond 3 lui-même.
- Un autre avantage important, déjà mentionné plus haut, réside dans le fait que le capteur 26 de pression et de température est fixé et raccordé électriquement directement à la carte à circuits imprimés 30 portant les circuits électroniques 35 associés à ce capteur. C'est ce qui permet d'incorporer dans le processus de fabrication, à peu de frais, une étape d'étalonnage individuel du signal de pression en fonction du signal de température fourni par ce même capteur (ou éventuellement par un capteur de température distinct monté également sur la même carte à circuits imprimés). Puisque le processus de fabrication fournit pour chaque montre un sous-ensemble comprenant au moins la carte à circuits imprimés 30, le capteur de pression et de température 26 et les circuits électroniques associés 35 agencés pour recevoir et traiter les signaux de sortie du capteur, on peut aisément, avant l'assemblage de la montre et même avant que la carte 30 soit équipée d'autres composants tels que le moteur 32 ou le résonateur à quartz, placer un lot de tels sous-ensembles dans des conditions prédéterminées de température et de pression dans une enceinte, mesurer les signaux de sortie de chaque capteur 26 avant et/ou après leur traitement par les circuits électroniques 35, déterminer des paramètres de calibrage individuels des signaux de ce capteur en vue de la correction ultérieure de ces signaux par les circuits électroniques, et enregistrer ces paramètres de calibrage dans la mémoire non volatile 36 pour que les circuits électroniques 35 puissent les utiliser constamment par la suite.
- Comme l'obtention d'une température uniforme et stable des pièces contenues dans l'enceinte est assez longue, le traitement par lots a l'avantage d'assurer une productivité élevée, un lot pouvant comprendre plusieurs centaines de sous-ensembles qui sont tous connectés électriquement à un support commun permettant la transmission des signaux à l'appareil de calibrage. Ce dernier peut ainsi calibrer et contrôler les sous-ensembles successivement à une cadence élevée.
- Ensuite, les sous-ensembles ainsi calibrés peuvent être complétés par les autres éléments devant être supportés par la carte 30. Avec la construction décrite plus haut, chaque carte 30 servant de platine sera alors fixée d'une part à l'entretoise 37 et d'autre part à la cloison de séparation 43, le cadran et les aiguilles seront montés, puis l'ensemble pourra être mis en place dans le boîtier à partir du bas. On notera encore que, dans ce mode d'assemblage, le fait que le joint d'étanchéité 63 se trouve comprimé dans la direction axiale représente une grande facilité de montage et garantit une bonne tenue de l'étanchéité à long terme dans la zone du capteur 26. Comme le serrage du joint 63 est garanti par les vis fixant la carte 30 à la cloison 43, il est indépendant du mode de fixation de ces deux éléments au boîtier.
- Etant donné que les valeurs de pression calculées de la manière traditionnelle à partir des signaux de sortie du capteur 26 sont corrigées à l'aide des paramètres de calibrage déterminés individuellement pour ce capteur, les montres ainsi fabriquées sont capables de fournir des indications barométriques et altimétriques plus précises que les montres selon l'art antérieur cité plus haut. Le demandeur a observé que pour une variation de 10° C, une gamme de dispersion d'environ 100 m sur les mesures d'altitude peut ainsi être réduite à moins de 5 m, par exemple environ 3 m.
Claims (14)
- Montre électronique fournissant une indication barométrique ou altimétrique basée sur la pression ambiante et comportant :- un boîtier (1) dont l'intérieur est divisé par des moyens de séparation en une partie étanche et une chambre de pression (42) qui communique avec l'extérieur du boîtier de façon à recevoir la pression ambiante, les moyens de séparation comportant une cloison de séparation (43) ayant une ouverture (52)- une source d'énergie électrique (40),- un capteur de pression (26) ayant un côté exposé à la pression régnant dans la chambre de pression, ce capteur (26) étant placé dans ladite ouverture (52)- des moyens d'affichage (14, 15, 17) pour fournir une indication horaire et ladite indication barométrique ou altimétrique, et- une carte à circuits imprimés (30) disposée dans la partie étanche du boîtier et pourvue de circuits garde-temps (31) et de circuits électroniques (35) agencés pour recevoir et traiter un signal de sortie du capteur de pression et commander les moyens d'affichage de l'indication barométrique ou altimétrique, le capteur de pression (26) étant raccordé directement par des liaisons électriques (60) à ladite carte à circuits imprimés (30),caractérisée en ce que le capteur de pression (26) est fixé à ladite carte à circuits imprimés (30) pourvue desdits circuits garde-temps et desdits circuits électroniques.
- Montre selon la revendication 1, caractérisée en ce que des moyens de mesure de la température sont installés sur la carte à circuits imprimés et en ce que lesdits circuits électroniques (35) comportent une mémoire non volatile (36) dans laquelle sont enregistrés des paramètres de calibrage individuels du capteur de pression (26) en fonction de la température.
- Montre selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'affichage comportent des moyens d'affichage analogique.
- Montre selon la revendication 3, caractérisée en ce que la carte à circuits imprimés (30) est rigide et constitue une platine supportant, du côté opposé au capteur de pression, au moins un moteur électrique (32) des moyens d'affichage analogique.
- Montre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite cloison de séparation (43) est raccordée au boîtier de manière étanche le long de son pourtour.
- Montre selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite ouverture (52) de la cloison de séparation se trouve au voisinage dudit pourtour.
- Montre selon la revendication 6, caractérisée en ce que, en dehors de la zone du capteur de pression, un intervalle (48) permettant une flexion de la cloison de séparation (43) est ménagé entre cette cloison et la carte à circuits imprimés.
- Montre selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que des moyens d'étanchéité (61, 63) entre ladite cloison (43) et ladite carte (30) sont disposés dans ou autour de ladite ouverture (52).
- Montre selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'une bague (61) entourant latéralement le capteur de pression est collée à la carte à circuits imprimés et s'étend dans l'ouverture (52) de la cloison de séparation, lesdits moyens d'étanchéité comportant un joint d'étanchéité (63) interposé entre ladite bague et ladite cloison.
- Montre selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit joint d'étanchéité (63) est associé à une membrane étanche (64) qui sépare le capteur de pression de la chambre de pression.
- Montre selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que la chambre de pression (42) s'étend entre la cloison de séparation (43) et un fond (3) du boîtier.
- Montre selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un transducteur électro-acoustique (54) agencé pour émettre des sons dans la chambre de pression.
- Montre selon la revendication 2, caractérisée en ce que le capteur (26) est un capteur de pression et de température du type piézo-résistif comportant des résistances connectées en pont de Wheatstone dans lequel la résistance du pont varie seulement en fonction de la température, tandis que les variations de pression créent un déséquilibre du pont.
- Procédé de fabrication d'une montre selon la revendication 2, comportant les étapes successives consistant à:a) fabriquer la carte à circuits imprimés et monter au moins le capteur de pression (26) avec les moyens de mesure de température et lesdits circuits électroniques (35) sur cette carte pour former un sous-ensemble;b) étalonner ledit sous-ensemble dans différentes conditions de température et de pression et déterminer des paramètres de calibrage individuel du capteur en fonction de ces conditions;c) enregistrer les paramètres de calibrage dans la mémoire non volatile (36) des circuits électroniques;d) le cas échéant, compléter le sous-ensemble par d'autres éléments devant être supportés par la carte à circuits imprimés; ete) monter dans le boîtier (1) ledit sous-ensemble et les autres composants de la montre.
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