FR2489055A1 - Procede pour reduire la consommation en energie du moteur pas a pas d'une piece d'horlogerie electronique et piece d'horlogerie electronique mettant en oeuvre ce procede - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES PIECES D'HORLOGERIE ELECTRONIQUES EQUIPEES D'UN MOTEUR PAS-A-PAS. LE PROCEDE SELON L'INVENTION POUR REDUIRE LA CONSOMMATION EN ENERGIE DU MOTEUR EN ADAPTANT AUTOMATIQUEMENT LA DUREE DES IMPULSIONS MOTRICES QUI LUI SONT DELIVREES A SA CHARGE ET A SA TENSION D'ALIMENTATION, CONSISTE A MESURER, LORS DE L'APPLICATION D'UNE IMPULSION A LA BOBINE DE COMMANDE DU MOTEUR, LA VARIATION DU FLUX D'INDUCTION MAGNETIQUE DANS LE STATOR ET A INTERROMPRE L'IMPULSION LORSQUE CETTE VARIATION DE FLUX ATTEINT UNE VALEUR PREDETERMINEE. LA MESURE DE LA VARIATION DE FLUX PEUT SE FAIRE EN DETECTANT LE COURANT DANS LA BOBINE DE COMMANDE ET EN INTEGRANT LA DIFFERENCE ENTRE LA TENSION D'ALIMENTATION DE LA BOBINE ET LE PRODUIT DU COURANT PAR LA RESISTANCE EN COURANT CONTINU DE LA BOBINE OU EN PREVOYANT UNE BOBINE AUXILIAIRE DE DETECTION ET EN INTEGRANT LA TENSION INDUITE DANS CELLE-CI. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX MONTRES A AFFICHAGE ANALOGIQUE.

Description

-1-

PROCEDE POUR REDUIRE LA CONSOMMATION EN ENERGIE DU

MOTEUR PAS A PAS D'UNE PIECE D'HORLOGERIE ELECTRONIQUE

ET PIECE D'HORLOGERIE ELECTRONIQUE METTANT EN OEUVRE CE

PROCEDE.

L'invention concerne un procédé pour réduire la consommation

en énergie du moteur pas-à-pas d'une pièce d'horlogerie électro-

nique.

Elle se rapporte également à une pièce d'horlogerie électro-

nique mettant en oeuvre ce procédé.

Dans les pièces d'horlogerie électroniques comportant un moteur pas-à-pas pour entraîner l'organe d'affichage, la plus grande partie de l'énergie fournie par la source d'alimentation électrique, qui est en général une pile, est consommée par le moteur. Il est donc important de limiter, autant que possible, la consommation de ce moteur pour augmenter la durée de vie de la pile

ou, pour une durée de vie donnée, pouvoir diminuer son volume.

Dans la plupart des pièces d'horlogerie actuelles le moteur reçoit, par l'intermédiaire d'un circuit excitateur, des impulsions motrices d'un circuit formateur alimenté en signaux basse fréquence par un circuit diviseur de fréquence associé à un oscillateur qui constitue la base de temps. La durée de ces impulsions est fixe et choisie pour assurer le bon fonctionnement du moteur dans les plus

mauvaises conditions, tension de pile faible, entaînement du méca-

nisme de calendrier, chocs, etc. Le moteur est donc la plupart du

temps suralimenté.

On peut réduire notablement la consommation en énergie du moteur en adaptant l'énergie des impulsions motrices à sa charge

momentanée et à la tension d'alimentation.

Une solution connue consiste à prévoir un circuit formateur

d'impulsions capable de produire des impulsions de durées diffé-

rentes et un dispositif qui détecte la rotation ou l'absence de rotation du moteur. La durée des impulsions motrices envoyées au moteur est progressivement réduite jusqu'à ce qu'un pas non effecué soit détecté. Une impulsion de rattrapage est alors envoyée au moteur et l'énergie des impulsions motrices normales est fixée à

une valeur supérieure. Cette valeur est manitenue pendant un cer-

tain temps. Si le moteur a tourné normalement pendant cette -2- période, la durée des impulsions est à nouveau réduite. Une telle solution ne permet pas une adaptation permanente et rapide des impulsions motrices à la charge du moteur. De plus, cette adaptation lente et l'envoi d'impulsions de rattrapage en cas de non rotation font que la consommation en énergie est plus élevée qu'il n'est nécessaire. On conna't par ailleurs des circuits de commande de moteurs pas-à-pas comportant des moyens pour détecter le mouvement du rotor pendant l'application de l'impulsion motrice et pour interrompre cette impulsion lorsque le rotor a effectué son pas ou, tout au moins, a tourné d'une quantité ou acquis une vitesse suffisante

pour achever ce pas.

Dans le brevet américain 3 500 103, par exemple, on détecte le mouvement de l'organe mobile du moteur par l'intermédiaire de la tension induite dans une bobine de détection et on interrompt

l'impulsion motrice lorsque l'organe mobile atteint soit une posi-

tion, soit une vitesse déterminée, Or, pour franchir effectivement

son pas, le rotor doit, à la fin de l'impulsion motrice, se trou-

ver dans une position déterminée et avoir acquis une certaine vitesse. Il y a donc, pour interrompre l'impulsion motrice, des conditions de position, de vitesse, et de couple moteur. Si on ne

s'impose qu'une seule condition, on restreint le domaine de fonc-

tionnement du moteur ou, au contraire, si la condition imposée n'est pas nécessaire, c'est au détriment de la consommation que fonctionne le système d'asservissement. Les solutions proposées dans ce brevet ne permettent donc pas d'optimiser la durée des impulsions motrices en fonction de la charge et de la tension

d'alimentation du moteur.

Les solutions proposées dans le brevet américain 3 855 781, selon lesquelles la position du rotor est détectée par la mesure de la tension induite dans une bobine auxiliaire ou d'une tension créée par la déformation d'un capteur piézo-électrique au passage des dents d'une des roues du train d'engrenages entraîné par le

moteur, présentent les mêmes inconvénients.

Le brevet français 2 200 675 propose de détecter la variation de courant dans la bobine de commande du moteur et d'interromptre l'impulsion motrice lorsque ce courant passe par un minimum qui

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-3- correspond à un maximum de la tension induite. Les limites de cette détection sont imposées par la forme du courant qui dépend de la constante de temps du circuit, de la force contre-électronomotrice induite ainsi que de la charge du moteur. Dans certains cas, le minimum de courant peut disparaître, ce qui rend inefficace le dispositif d'asservissement. Ces inconvénients viennent s'ajouter à

ceux déjà mentionnés pour les autres solutions.

Par ailleurs, le brevet américain 4 114 364 décrit un circuit d'asservissement de la durée des impulsions motrices à la charge du moteur, qui comporte des moyens pour détecter le courant dans la bobine de commande et des moyens pour interrompre l'impulsion lorsque ce courant atteint une valeur égale au rapport entre la tension d'alimentation de la bobine et sa résistance en courant

continu, c'est-à-dire lorsque le rotor a terminé son pas. On pré-

voit également la possibilité d'interrompre l'impulsion avant que le courant ait atteint cette valeur. Ici encore, on ne s'impose

qu'une condition de position pour l'asservissement.

L'invention a pour but de fournir un nouveau procédé per-

mettant de réduire la consommation en énergie du moteur pas-à-pas d'une pièce d'horlogerie électronique en adaptant automatiquement la durée des impulsions de tension motrices délivrées au moteur

à sa charge et à sa tension d'alimentation, et d'éviter les incon-

vénients des solutions proposées jusqu'à maintenant.

Le procédé selon l'invention consiste à mesurer, lors de

chaque impulsion de tension motrice appliquée à la bobine de comman-

de du moteur, la variation du flux d'induction magnétique dans le stator et à interrompre l'impulsion de tension motrice lorsque

cette variation de flux atteint une valeur prédéterminée.

Cette valeur prédéterminée est choisie, comprise entre une valeur minimale de la variation de flux nécessaire pour faire tourner le rotor et une valeur maximale atteinte lorsque le rotor achève son pas, de façon à obtenir un compromis optimal entre le

couple utile capable d'être fourni par le moteur et sa consom-

mation.

L'invention concerne également une pièce d'horlogerie élec-

tronique pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cette pièce d'horlo-

gerie qui comporte un oscillateur pour produire un signal de fré-

-4-

quence standard, un circuit diviseur de fréquence couplé à l'oscil-

lateur pour produire un signal de temps basse fréquence, un moteur pas-àpas comprenant au moins une bobine de commande, un stator et un rotor, un circuit d'alimentation répondant au signal de temps pour appliquer périodiquement des impulsions de tension motrices à la bobine de commande et des moyens de contrôle commandant le

circuit d'alimentation de façon à adapter automatiquement la lar-

geur des impulsions de tension motrices à la charge et à la tension d'alimentation du moteur, est principalement caractérisé par le fait que les moyens de contrôle comportent un dispositif de mesure pour mesurer, lors de chaque impulsion de tension motrice, la variation du flux d'induction magnétique dans le stator et produire un signal de mesure représentant la valeur de cette variation de flux et des moyens auxquels est appliqué le signal de mesure pour

produire et appliquer au circuit d'alimentation un signal d'inter-

ruption de l'impulsion de tension motrice lorque la variation de

flux atteint ou dépasse une valeur prédéterminée.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui

suit et des dessins annexés s'y rapportant, donnée à titre d'exem-

ple sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un moteur

pas-à-pas utilisé couramment dans les pièces d'horlogerie élec-

troniques;

- les figures 2a, 2b, 2c, des courbes représentant respec-

tivement l'évolution dans le temps du courant dans la bobine de commande du moteur, de la différence entre la tension aux bornes de la bobine de commande et du produit de la résistance en courant continu de la bobine par le courant qui la parcourt et la variation du flux d'induction magnétique dans le stator; - la figure 3, un graphique représentant la variation de flux minimale nécessaire pour l'entraînement- du rotor ainsi que la variation de flux maximale atteinte lorsque le rotor passe pour la prémière fois par sa position d'équilibre en fonction de la tension

appliquée à la bobine de commande d'un moteur tel que celui repré-

senté à la figure 1; - la figure 4, le schéma synoptique d'un premier mode de réalisation du circuit électronique d'une pièce d'horlogerie selon l'invention; -5- - la figure 5, un diagramme représentant la forme des signaux apparaissant en différents points du circuit de la figure 4; et

- la figure 6, le schéma synoptique d'un second mode de réa-

lisation du circuit électronique d'une pièce d'horlogerie selon l'invention. La figure 1 représente schématiquement un moteur pas-à-pas fréquemment utilisé dans les pièces d'horlogerie électronique. Il

s'agit d'un moteur à deux positions stables nécessitant des impul-

sions motrices bipolaires.

Il comporte un stator 1 formé de deux pièces polaires 2, 3 réunies par une pièce 4 de haute perméabilité magnétique autour de

laquelle est enroulée la bobine de commande 5, et un rotor 6 cons-

titué par un aimant permanent.

Le rotor 6 tourne, toujours dans le même sens, d'un angle de 1800, chaque fois qu'une impulsion de tension motrice est appliquée

aux bornes a et b de la bobine 5. Les impulsions que reçoit pério-

diquement le moteur sont de polarité alternée.

La figure 2a montre la variation du courant i dans la bobine de commande 5 en fonction du temps lorsqu'une impulsion motrice est

appliquée au moteur. Lorsque le rotor 6 tourne, une force contre-

électromotrice est induite dans la bobine 5. De ce fait le courant i qui commence par augmenter, diminue au bout d'un certain laps de temps pour réaugmenter par la suite. Lorsque le rotor 6 passe pour la première fois *par une position d'équilibre stable, décalée de 1800 par rapport à celle qu'il occupait au moment de l'application de l'impulsion motrice, le courant est égal à io = V/R o V designe la tension d'alimentation et R la résistance en courant continu de la bobine. Après avoir atteint cette valeur i0, le courant oscille autour de celle-ci jusqu'à ce que le rotor se soit stabilisé dans sa

position de repos.

La variation correspondante de la quantité V - Ri, c'est-à-

dire, au signe près, de la tension induite dans la bobine de com-

mande, est représentée sur la figure 2b.

La figure 2c montre l'évolution en fonction du temps du pro-

duit de la variarion du flux d'induction magnétiqueAj dans le -6- noyau 4 de la bobine de commande par le nombre N de spires de cette bobine. La valeur de cette quantité, qui a un instant t, est égale à N. f = |t (V Ri) dt = _J1 e dt augmente progressivement et passe par un prémier maximum NE {max lorsque le courant i atteint la valeur i o Pour que le moteur pas-à-pas fonctionne correctement, il faut que la variation de flux atteigne une certaine valeur ai min qui dépend de la charge du moteur mais, comme le montre la figure 3,

très peu de la tension d'alimentation.

On peut donc adapter automatiquement la durée de l'impulsion motrice à la charge du moteur et à sa tension d'alimentation en mesurant la variation de flux dans le noyau de la bobine à partir du moment o l'impulsion motrice est appliquée et en interrompant cette impulsion lorsque cette variation de flux atteint une valeur prédéterminée.

La valeur prédéterminée est choisie comprise entre les va-

leurs i min et A i max de façon à obtenir un compromis optimal entre le couple utile capable d'être fourni par le moteur pour l'entraînement des organes d'affichage et sa consommation et à assurer le bon fonctionnement du moteur pour une large plage de

tensions d'alimentation.

Cette valeur prédéterminée peut être par exemple prise égale à environ 75 % de la valeuraf max correspondant à des tensions

d'alimentation de l'ordre de 1,5 ou 2V.

La détermination de la valeur de la variation du flux d'induc-

tion peut se faire en intégrant la tension induite dans la bobine de commande elle-même ou dans une bobine de détection prévue sur le

moteur. Une solution pour déterminer la variation du flux d'induc-

tion à partir de la tension induite dans la bobine de commande consiste à détecter le courant dans la bobine pendant l'application

de l'impulsion motrice et à intégrer la différence V - Ri.

La figure 4 représente un mode de réalisation du circuit électronique d'une pièce d'horlogerie selon l'invention dans lequel

on mesure la valeur de la variation du flux d'induction en détec-

tant le courant i dans la bobine de commande 5 et en calculant

l'intégrale de la différence V - Ri.

-7- Un oscillateur 11 délivre un signal de fréquence standard, par exemple 32 kHz, à un circuit diviseur de fréquence 12 composé d'une série de bascules branchées en cascade qui fournit à sa sortie un signal à la fréquence de 1 Hz. Ce signal basse fréquence est transmis à une première entrée 131 d'un circuit générateur d'impulsions de commande 13. Ce circuit 13 est agencé pour produire à ses sorties 132 et 133 des impulsions dont le début et la fin sont déterminés respectivement par le signal provenant du circuit diviseur de fréquence et par l'apparition à sa seconde entrée 134 d'un signal provenant d'un circuit de contrôle 20. Le circuit 13,

qui ne sera pas décrit en détail, peut comporter un circuit for-

mateur d'impulsions produisant des impulsions de commande de durée suffisante, par exemple de 7,8 ms, pour assurer le fonctionnement du moteur dans les plus mauvaises conditions et un circuit composé par exemple de bascules et de portes NON-ET pour interrompre ces

impulsions losqu'il reçoit un signal du circuit de contrôle 20.

Le circuit de contrôle qui sera décrit en détail par la suite calcule l'intégrale de la différance V - Ri et fournit à sa sortie un signal d'interruption de l'impulsion de commande du moteur

lorsque la valeur de cette intégrale atteint une valeur prédé-

terminée. Les signaux apparaissant aux sorties 132 et 133 du circuit 13, qui ont chacun une période de 2 secondes et sont déphasés d'une seconde l'un par rapport à l'autre, sont appliqués au circuit de commande 14 qui constitue avec le circuit générateur d'impulsions 13, le circuit d'alimentation du moteur. Ce circuit de commande 14

est composé classiquement de deux inverseurs 15, 16 dont les en-

trées sont reliées aux sorties 132 et 133 du circuit générateur d'impulsions 13 et dont les sorties sont connectées aux bornes a et

b de la bobine de commande 5 du moteur.

Les sources des transistors MOS à canal P 151 et 161 reliées à la borne positive de la source de tension continue d'alimentation (non représentée) équipant la pièce d'horlogerie, sont portées au potentiel +V, tandis que celles des transistors MOS à canal N 152

et 162, connectées à la borne négative de cette source, sont por-

tées au potentiel 0.

-8- Lorsqu'aucune impulsion de commande n'apparaît aux sorties 132 et 133 qui sont alors au niveau logique "'", les transistors 151 et 161 sont conducteurs, tandis que les transistors 152 et 162

sont bloqués et la bobine 5 est pratiquement court-circuitée.

Lorsqu'un signal apparaît à la sortie 132e le transistor 151 se bloque, tandis que le transistor 152 devient conducteur; un courant i passe alors dans la bobine de commande 5 et le moteur commence à tourner. Quand la sortie 132 repasse à '"" lors de l'apparition d'un signal de commande d'interruption de l'impulsion motrice à

l'entrée 134 du circuit 13, le transistor 152 se bloque, le tran-

sistor 151 redevient conducteur et l'impulsion motrice est inter-

rompue. La même chose se produi.t pour les transistors 161 et 162 commandés par le signal à la sortie 133e avec un courant de sens

contraire dans la bobine 5.

Le circuit 20 comporte un circuit de calcul 30 dont une entrée 30, peut être reliée, par l'intermédiaire d'un commutateur électronique 21, commandé par le signal apparaissant à la sortie 133 du circuit générateur d'impulsions 13, soit à la sortie de l'inverseur 16 lorsque les transistors 151 et 162 sont conducteurs, soit à celle de l'inverseur 15 lorsque les transistors 161 et 152 conduisent. Ce commutateur 21 pourrait naturellement être commandé par le signal apparaissant à la sortie 132 au lieu de celui de la sortie 133. Une autre entrée 302 du circuit 30 est reliée à la

borne positive de la source de tension d'alimentation.

Ce circuit de calcul 30 qui sera décrit en détail par la suite, calcule la valeur de l'intégrale de la différence V - Ri et

fournit à la sortie 303 une tension représentative de cette valeur.

Le circuit de contrôle 20 comporte en outre un circuit 50 pour

produire une tension de référence correspondant à la valeur prédé-

terminée de la variation du flux d'induction pour laquelle l'impul-

sion de tension motrice doit être interrompue. Ce circuit 50 peut, par exemple, comporter un diviseur de tension branché entre les

bornes de la source de tension d'alimentation ou une diode zener.

Les sorties du circuit de calcul 30 et du circuit 50 sont reliées respectivement aux entrées inverseuses et non-inverseuse d'un circuit comparateur 60. Dès que la tension de sortie du circuit de -9- calcul 30 atteint ou dépasse la valeur de la tension de référence, le niveau logique de sortie du circuit comparateur 60 change. Ce

signal, transmis à l'entrée 134 du circuit 13, commande l'inter-

ruption de l'impulsion de tension motrice appliquée à la bobine de

commande 5.

Le circuit de calcul 30 comporte un circuit intégrateur 31

comprenant un amplificateur opérationnel 32 dont l'entrée non-in-

verseuse est reliée à la masse, c'est-à-dire à la borne négative de la source de tension d'alimentation, et une capacité 33 branchée

entre l'entrée inverseuse et la sortie de l'amplificateur opéra-

tionnel, cette sortie constituant également la sortie 303 du cir-

cuit de calcul. Un interrupteur électronique 34 en parallèle avec

la capacité 33 permet de décharger celle-ci lorsqu'il est fermé.

Le circuit de calcul comporte en outre deux capacités 35 et

36 et trois commutateurs électroniques 37, 38 et 39. Ces commuta-

teurs représentés symboliquement sur la figure sont constitués par des transistors MOS. Le commutateur 37 permet de connecter la capacité 35, par ailleurs reliée à la masse, soit à l'entrée 30 1du circuit de calcul, soit à l'entrée du circuit intégrateur 31, tandis que les commutateurs 38 et 39 permettent de brancher la

capacité 36 soit entre la masse et à l'entrée du circuit inté-

grateur, soit entre l'entrée 302 du circuit de calcul et la masse.

Un circuit 40 relié d'une part à une sortie intermédiaire du

circuit diviseur de fréquence 12 pour recevoir un signal haute fré-

quence, par exemple de 16 kHz, et, d'autre part, au circuit généra-

teur d'impulsions de commande 13, par exemple à ses sorties 132 et 133 comme cela est représenté sur la figure, combine les signaux qu'il reçoit sur ses entrées 401, 402 et 403 pour, d'une part, fournir à sa sortie 404 un signal de commande de l'interrupteur 34 tel que cet interrupteur reste ouvert pendant toute la durée d'une impulsion motrice et soit fermé le reste du temps, et, d'autre part, appliquer simultanément aux trois commutateurs 37, 38, 39 reliés à sa sortie 405 le signal périodique haute fréquence qu'il reçoit du circuit diviseur 12, entre l'instant o une impulsion motrice est appliquée au moteur et celui, o cette impulsion est

interrompue. Ce circuit 40 peut être formé, par exemple, d'une por-

-10- te OU dont les entrées et la sortie constituent respectivement les

entrées 402' 403 et 404 et d'une porte ET dont une entrée est re-

liée à la sortie de la porte OU et dont l'autre entrée est connec-

tée au circuit diviseur de fréquence, la sortie de cette porte ET constituant la sortie 405 du circuit. L'interrupteur 34 restant fermé pendant le temps o aucune impulsion motrice n'est appliquée

à la bobine de commande 5, il serait possible d'actionner en per-

manence les interrupteurs 37, 38, 39 en leur appliquant directement le signal haute fréquence, mais une telle solution augmenterait la

consommation en énergie du circuit.

On pourra se reporter, pour les explications qui suivent du fonctionnement du circuit de calcul 30, au diagramme de la figure 4 sur lequel sont représentés:

- en A: l'impulsion motrice appliquée à la bobine de com-

mande; - en B: la tension de saturation du transistor conducteur 152 ou 162 selon la polarité de l'impulsion motrice; - en C: le signal périodique haute fréquence de commande des commutateurs 37, 38, 39; - en D: la tension aux bornes de la capacité 35; - en E: la tension aux bornes de la capacité 36; et

- en F: la tension à la sortie du circuit intégrateur 31.

Dans un but de clarté on a considérablement exagéré sur ce

diagramme la période du signal de commande des commutateurs.

Lorsque la bobine de commande 5 reçoit une impulsion motrice, la tension de saturation du transistor conducteur 15 ou 16' est

2 2

appliquée à l'entrée 30 du circuit de calcul 30 par l'intermé-

diaire du commutateur 21. Cette tension est à tout instant propor-

tionnelle au courant i dans la bobine.

A partir de l'instant o l'impulsion motrice est appliquée à la bobine, le signal haute fréquence apparaissant à la sortie 405

du circuit 40 actionne simultanément les commutateurs 37, 38, 39.

Lorsque ces commutateurs occupent les positions représentées en traits pleins sur la figure, la capacité 35 se charge à la tension d'entrée du circuit de calcul, tandis que la capacité 36, qui s'est

chargée, pendant la demi-période précédente du signal haute fré-

quence durant laquelle les commutateurs occupaient les positions -11-

représentées en pointillé, à la tension d'alimentation V, se dé-

charge, avec une inversion du signe de la charge, dans la capacité 33. Lorsque les coramnutateurs passent dans la position représentée en pointillé, la capacité 35 se décharge dans la capacité 33, tandis que la capacité 36 se charge à nouveau à la tension V. La charge accumulée lors du jièm cycle du signal de commande haute fréquence par la cpacité 35 est égale à Q1 = C1 Ki J

o C1 désigne la valeur de la cpacité 35, K la constante de pro-

portionalité entre la tension de saturation de l'un ou l'autre des transistors 152 et 162 et le courant qui le traverse, et i. la 2.ième'j valeur du courant dans la bobine au moment de ce j cycle, tandis que la charge accumulée par la capacité 36, de valeur C2 reste égale à

Q2 = C2 V

Au bout de N cycles, la charge accumulée par la capacité 33 de valeur C3 est N Q3 J1 C2 V - C1Kij La tension à la sortie du circuit intégrateur 31 est alors égale à N VS = Z C2V - C KiJ jlC3 C

3 -3

Comme on a soin de prendre une fréquence très élevée (16kHz) pour

le signal de commande des commutateurs 37, 38 et 39, on peut choi-

sir les capacités C1, C2 et C3 de façon que la tension Vs soit

pratiquement égale à l'intégrale de la différence V - Ri.

Le circuit-de la figure 4 est facilement intégrable en tech-

nologie MOS. Sur un même chip, les rapports des valeurs des capa-

cités sont définis par les rapports de leurs surfaces qui sont

aisément contrôlables.

Par ailleurs, sur un même chip les caractéristiques résis-

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-12- tives des transistors MOS sont trés proches. Le coéfficient de proporionalité K est donc pratiquement le même pour les transistors

152 et 162.

La figure 6 représente un second mode de réalisation possible

pour le circuit électronique de la pièce d'horlogerie selon l'inven-

tion dans lequel on mesure la variation du flux d'induction magnéti-

que en intégrant la tension induite dans une bobine de détection.

La pièce 4 (fig. 1) du moteur porte alors, en plus de la bobine de comm. nde 5, un enroulement supplémentaire de n spires non

représenté sur la figue 1, servant de bobine captrice.

Le circuit de la figure 6 comporte un oscillateur 11, un circuit diviseur de fréquence 12, un circuit d'alimentation 13, 14 du moteur identiques à ceux du circuit de la figure 4 et un circuit

de contrôle 70.

Le circuit de contrôle 70 comporte un circuit de mesure comprenant la bobine de détection 71 et un circuit intégrateur 72 à l'entrée duquel est branchée la bobine 71 et formé classiquement d'un amplificateur opérationnel 73, d'une capacité 74 branchée, en parallèle avec un interrupteur 76, entre la sortie et l'entrée

inverseuse de l'amplificateur et d'une résistance série 75. L'inter-

rupteur 76 est commandé par l'intermédiaire d'une porte OU 77, par les signaux apparaissant aux sorties 132 et 133 du circuit 13,

toujours de façon à être ouvert pendant l'application des impul-

sions motrices à la bobine de commande 5 et fermé le reste de temps. La tension induite dans la bobine de détection 71 étant

alternativement positive et négative selon la polarité de l'impul-

sion motrice, on prévoit ici, pour comparer la tension de sortie de l'intégrateur -à la tension de référence VREF, deux comparateurs 78

et 79. L'entrée inverseuse du comparateur 78 et l'entrée non inver-

seuse du comparateur 79 sont reliées à la sortie de l'intégrateur

72. L'entrée non inverseuse du comparateur 78 reliée à une prémiè-

re sortie d'un circuit générateur de tension de référence est portée à un potentiel positif + VREF' tandis que l'entrée inverseuse du comparateur 79, connectée à une deuxième sortie du circuit 80, comprenant par exemple des diviseurs de tension, est portée à un potentiel - VREF' Les sorties des deux comparateurs sont reliées aux entrées d'une porte ET 81 dont la sortie est connectée à

l'entrée 134 du circuit générateur d'impulsions de commande 13.

-13- Ainsi tant que la tension de sortie de l'intégrateur 72 reste, en valeur absolue, inférieure à la tension de référence, la sortie de la porte ET est au niveau logique "l"; lorsque cette

tension de sortie devient supérieure à + VREF ou inférieure à -

VREF' la sortie de la porte 81 passe au niveau logique "O", ce qui

entraîne l'interruption de l'impulsion motrice. On pourrait éga-

lement n'utiliser qu'un seul comparateur et un générateur de tension deréférence ne fournissant qu'une tension positive en prévoyant un

montage redresseur fournissant un signal de détection unidirection-

nel, entre la bobine 71 et l'intégrateur 72.

Le circuit de la figure 6 présente certains avantages par rapport au circuit de la figure 4: il permet de s'affranchir du réglage des valeurs des rapports entre les capacités C1, C2, C3 pour simuler la résistance de la bobine de commande; par ailleurs son fonctionnement est pratiquement insensible aux variations de température contrairement au circuit décrit précédemment o l'on détectait le courant dans la bobine de commande par l'intermédaire de la tension de saturation d'un transistor. Par contre, le circuit de la figure 6 oblige à prévoir sur le circuit intégré des bornes

d'entrée pour la bobine captrice 71.

La présente invention n'est naturellement pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Par exemple, il est possible de remplacer le circuit générateur de tension de référence et le ou les circuits comparateurs par des dispositifs à

seuil, notamment des transistors MOS.

Par ailleurs, le moteur pas-à-pas à deux positions stables, commandé par des impulsions bipolaires, n'a été choisi qu'à titre d'exemple. Le procédé selon l'invention s'applique naturellement à d'autre types de moteurs pouvant équiper une pièce d'horlogerie

électronique. Les circuits qui ont été décrits précédemment peu-

vent être facilement adaptés au type de moteur utilisé. Par exem-

ple, s'il s'agit d'un moteur alimenté par des impulsions de même

polarité et ne tournant que dans un seul sens, le circuit généra-

teur d'impulsions de commande 13 fournira à une sortie unique un signal de fréquence 1 Hz qui pourra être appliqué à la grille d'un transistor de commande branché en série avec la bobine de commande entre les bornes de la source de tension d'alimentation. On pourra détecter le courant dans la bobine en prélevant la tension entre

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-14- drain et source de ce transistor ou aux bornes d'une résistance de faible valeur par rapport à celle de la bobine 5, montée en série avec cette bobine et le transistor. Les impulsions de commande pourrront être appliquées directement à l'interrupteur 34 et le circuit 40 se limitera à une porte ET dont les entrées seront reliées à la sortie intermédiaire du circuit diviseur de fréquence 12 et à la sortie du circuit 13. Le circuit générateur de-tension de référence 50 devra fournir une tension convenant pour ce type de moteur. Pour ce qui est du circuit de la figue 6, l'adaptation sera encore plus simple. On modifiera le circuit 13 de la même façon que pour le circuit de la figure 4, de même que le circuit de commande 14 qui se limitera à un transistor en série avec la bobine de commande 5. En ce qui concerne le circuit de contrôle 70, la porte 77 pourra être supprimée et les impulsions de commande du circuit 13 directement appliquées à l'interrupteur 76. Il n'y aura plus

qu'un seul comparateur à une entrée duquel sera appliquée la ten-

sion de référence fournie par le circuit générateur 80.

A noter un autre avantage du circuit de la figure 6 par rapport à celui de la figure 4: la tension de référence peut être fixe. On peut en effet adapter le nombre de spires de la bobine de détection 71 à chaque type de moteur pour obtenir la variation de

flux désirée pour laquelle l'impulsion motrice doit être interrom-

pue. Enfin, il est également possible de mesurer la variarion du flux d'induction dans le stator en hachant l'impulsion de tension motrice appliquée à la bobine de commande qui se trouve alors alternativement alimentée par des impulsions haute fréquence et en circuit ouvert, en recueillant la tension aux bornes de la bobine

lorsqu'elle est en circuit ouvert et en intégrant cette tension.

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-15-

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour réduire la consommation en énergie du moteur

pas-à-pas d'une pièce d'horlogerie électronique en adaptant automa-

tiquement la largeur des impulsions de tension motrices délivrées au moteur à sa charge et à sa tension d'alimentation, ledit moteur comportant au moins une bobine de commande, un stator et un rotor tournant d'un angle déterminé lorsqu'une impulsion de tension motrice est appliquée à ladite bobine de commande caractérisé par le fait qu'il consiste à mesurer, lors de chaque impulsion de tension motrice la variation du flux d'induction magnétique dans le stator et à interrompre ladite impulsion de tension motrice lorsque

ladite variation de flux atteint une valeur prédéterminée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite valeur prédéterminée est comprise entre une valeur minimale de la variation de flux d'induction nécessaire pour faire tourner ledit rotor et une valeur maximale atteinte lorsque le

rotor a tourné dudit angle déterminé.

3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on mesure la variation du flux d'induction dans le stator en détectant le courant dans la bobine de commande et en intégrant la différence entre la tension d'alimentation du moteur et le produit

dudit courant par la résistance en courant continu de ladite bo-

bine.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on prévoit une bobine de détection et que l'on mesure la variation du flux d'induction en intégrant le tension induite dans

ladite bobine de détection.

5. Pièce d'horlogerie électronique comportant un oscillateur pour produire un signal de fréquence standard, un circuit diviseur de fréquence couplé audit oscillateur pour produire un signal de temps basse fréquence, un moteur pas-à-pas comprenant au moins une

bobine de commande, un stator et un rotor, un circuit d'alimenta-

tion pour produire et appliquer périodiquement des impulsions de tension motrices à la bobine de commande, en réponse audit signal

de temps, et des moyens de contrôle commandant ledit circuit d'ali-

mentation de façon à adapter automatiquement la largeur desdites impulsions à la charge et à la tension d'alimentation de moteur, -16caractérisée par le fait que lesdits moyens de contrôle comportent un dispositif de mesure pour mesurer, lors de chaque impulsion de tension motrice, la' variation du flux d'induction magnétique dans le stator et produire un signal de mesure représentant la valeur de ladite variation de flux, et des moyens auxquels est appliqué ledit

signal de mesure pour produire et appliquer audit circuit d'alimen-

tation un signal d'interruption de l'impulsion de tension motrice

lorsque ladite variation de flux atteint une valeur prédéterminée.

6. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 5, caractérisée pa- le fait que les moyens pour produire ledit signal d'interruption de l'impulsion de tension motrice comportent des moyens pour produire un signal de référence correspondant à ladite valeur prédéterminée de la variation de flux et des moyens pour

comparer le signal de mesure audit signal de référence.

7. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 5,

caractérisée par le fait que ladite valeur prédéterminée est com-

prise entre une valeur minimale de la variation de flux nécessaire pour faire tourner ledit rotor et une valeur maximale atteinte

lorsque le rotor a tourné dudit angle déterminé.

8. Pièce d'horlogerie électronique selon le revendiation 5 ou 6, caractérisée par le fait que le dispositif de mesure comporte un dispositif de détection du courant dans la bobine de commande et un circuit de calcul recevant sur une première entrée couplée au dispositif de détection, une tension proportionnelle audit courant, et, sur une seconde entrée, la tension d'alimentation du moteur, pour calculer l'intégrale de la différence entre ladite tension d'alimentation et le produit dudit courant par la résistance en

courant continu de la bobine de commande.

9. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le circuit de calcul comporte - une première et une seconde capacité;' - un circuit intégrateur incluant une troisième capacité et un interrupteur électronique branché aux bornes de la troisième capacité; - un premier dispositif de commutation électronique pour connecter ladite première capacité à ladite première entrée du circuit de calcul ou à l'entrée dudit circuit integrateur;

- un second dipositif de commutation électronique pour con-

-17- necter ladite seconde capacité à ladite seconde entrée du circuit de calcul ou à l'entrée dudit circuit intégrateur; et - un circuit couplé audit circuit d'alimentation et audit

circuit diviseur de fréquence pour, d'une part, commander l'ouver-

ture dudit interrupteur électronique pendant la durée de chaque impulsion de tension motrice et la fermeture de cet interrupteur entre deux de ces impulsions et, d'autre part, commander, au moins pendant la durée de chaque impulsion de tension motrice, lesdits

prémier et second dispositifs de commutation par un signal pério-

dique haute fréquence de façon que lesdites prémière et seconde capacités se chargent alternativement, à la fréquence du signal haute fréquence, respectivement à la tension proportionnelle au courant dans la bobine de commande et à la tension d'alimentation de ladite bobine, et se déchargent alternativement dans ladite

troisième capacité, et que les charges transférées desdites pre-

mière et seconde capacités dans ladite troisième capacité soient de

signe opposé.

10. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 8, caractérisée par le fait que la tension proportionnelle au courant dans la bobine de commande appliquée à la première entrée du circuit de calcul est la tension de saturation d'un transistor

branché en série avec ladite bobine de commande.

11. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication

, dans laquelle le moteur pas-à-pas est un moteur à deux posi-

tions stables à la bobine de commande duquel sont appliquées des

impulsions de tension motrices de polarité alternée par l'intermé-

diaire de deux inverseurs caractérisée par le fait que le transis-

tor branché en série avec la bobine de commande est le transistor

conducteur de l'un desdits inverseurs.

12. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 5 ou 6, caractérisée par le fait que le dispositif de mesure comporte

une bobine de détection entourant ledit stator et un circuit in-

tégrateur pour intégrer la tension induite dans ladite bobine de détection.