<Desc/Clms Page number 1>
B R E V E T D'INVENTION
Dispositif de contrôle de la marche des horlo- ges, notamment des horloges à balancier.
Le procédé le plus simple de contrôle des horlo- ges consiste à comparer le chemin parcouru par l'aiguille de l'horloge après un temps suffisamment long,'avec l'indi- cation d'une horloge normale. Mais dès qu'on exige de l'horloge une précision particulière, un procédé de contrô- le de ce genre est extrêmement incommode parce que ce n'est qu'après un certain nombre d'heures qu'il se produit des écarts perceptibles entre l'horloge à contrôler et l'horlo- ge normale. Comme il faut le plus souvent plusieurs cor- rections pour obtenir une grande précision, il faut à peu près une semaine pour le réglage exact d'une horloge.
On a déjà proposé, pour éviter cette perte de temps, de contrôler la marche des horloges en comparant la fréquence donnée par les oscillations du balancier de
<Desc/Clms Page number 2>
l'horloge à contrôler, avec une fréquence normale qui peut 'avantageusement être produite, par exemple, par une horloge marchant d'une façon exacte et ayant même rapport de trans- formation entre l'échappement et l'aiguille que l'horloge à contrôler.
Pour permettre l'observation des écarts après un temps aussi court que possible, il a été proposé, d'au- tre part, de procéder à cette comparaison des fréquences en excitant, au moyen de l'une des fréquences, le stator d'un petit moteur synchrone monophasé et, au moyen de l'autre fréquence, le rotor de ce moteur, de telle sorte que le ro- tor tourne en fonction de la différence entre les deux fré- quences ou qu'il se décale suivant le décalage entre les deux fréquences. Ce décalage ou cette rotation peuvent être lus sur une aiguille.
Selon la présente invention, on peut encore aug- menter la précision du procédé de mesure cité en dernier li. eu et diminuer la puissance nécessaire à mettre en oeuvre pour la signalisation, en permettant de lire la différence entre les fréquences à comparer, sur un instrument pour la mesure du courant dans lequel on envoie, à partir d'une source de courant, des impulsions dont la longueur corres- pond à la différence de phase momentanée entre les deux fréquences. Il est avantageux d'utiliser à cet effet deux relais dont l'un est excité, par exemple, à la cadence de la fréquence de l'horloge à contrôler, tandis que l'autre est excité à la cadence de la fréquence normale.
Les deux relais sont accouplés l'un à l'autre de façon qu'ils agis- sent'l'un sur l'autre de manière que l'enclenchement de l'un provoque la désexcitation de l'autre. Si alors, on monte dans un circuit commandé par l'un des relais un ins- trument de mesure, la durée des impulsions traversant cet instrument de mesure dépend du décalage de phase des deux fréquences. Toute modification de la déviation de l'ins- trument indique, par conséquent, une modification du déca- lage de phase et on peut reconnattre immédiatement, d'après
<Desc/Clms Page number 3>
le sens de la déviation, si l'horloge à contrôler marche trop vite ou trop lentement, à la condition que l'on sache quelle est celle des deux fréquences utilisée pour l'exci- tation du relais commandant le circuitde l'instrument de mesure.
Les moyens suivants sont avantageux pour obtenir une fréquence à partir du mouvement du balancier. On peut faire agir les différents chocs de l'ancre ou de l'échappe- ment, par l'intermédiaire d'un microphone, sur un amplifi- cateur. Ce procédé particulièrement simple est expliqué en détail dans ce qui suit.
Mais on peut aussi fixer le balancier ou l'horlo- ge contenant le balancier, sur un support suspendu d'une façon élastique. En donnant à la suspension élastique du support des dimensions convenables, on peut obtenir la ré- sonance pour la fréquence normale et obtenir de cette ma- nière des mouvements si considérables du support qu'on peut les faire agir facilement sur un amplificateur, par des moyens électro-magnétiques par exemple., Mais ce mode d'ex- citation donne des impulsions de tension s'écoulant vers l'amplificateur qui sont trop atténuées, de sorte qu'il est difficile de choisir sur la courbe de la fréquence un point, nécessaire à l'observation de la variation de phase, qui soit exactement défini.
Une autre forme très avantageuse dans certains cas consiste à utiliser une cellule photo-électrique sur la- quelle on agit au moyen du balancier ou, dans certaines cir- constances, d'une façon plus avantageuse, au moyen de l'an- cre. Pour la mise en oeuvre de ce procédé il faut, il est vrai, que le balancier de l'horloge soit suffisamment ac- cessible, ce qui, le plus souvent, n'est plus le cas d'une horloge terminée. Far contre, ce procédé conviendrait par- ticulièrement bien pour contrôler un balancier non encore monté dans une horloge. On peut agir sur le rayon lumi- neux au moyen du balancier, en fixant par exemple sur l'axe
<Desc/Clms Page number 4>
du balancier un petit miroir déplaçant le faisceau lumineux.
On peut aussi utiliser une surface réfléchissante convena- blement disposée sur le balancier ou sur l'ancre, pour diri- ger temporairement le rayon lumineux sur une cellule élec- trique. On peut enfin utiliser aussi l'ombre produite par exemple par une partie du balancier, dont le trajet soit dépourvu d'autres pièces projetant des ombres, ou une par- tie de l'ancre, de façon que la cellule photo-électrique soit constamment rencontrée par le rayon lumineux et que son circuit ne soit assombri que momentanément pendant le passage par acoup de la pièce jetant de l'ombre, à travers le faisceau de rayons.
Sur les fig. 1 et la est représenté tout d'abord le principe d'une forme d'exécution de la présente invention.
Sur ces figures, les procédés ccnnus de production de la fréquence ne sont pas représentés. Il est admis au contrai- re que des impulsions de tension s'écoulent, dans la dispo- sition représentée, à la cadence des deux fréquences, c'est- à-dire de la fréquence de l'horloge à contrôler et de la fréquence normale. Les impulsions de tension de l'une des fréquences, par exemple de la fréquence de l'horloge à con- trôler sont dirigées sur la grille d'un tube électronique à grille de réglage 1 et les impulsions de tension de la fréquence normale sur la grille d'un tube électronique à grille de réglage 2.
Ces tubes électroniques à grille de réglage ont comme on sait la propriété de pouvoir être fa- cilement allumés au moyen d'une tension auxiliaire, mais une extinction n'est possible que par une interruption du circuit d'anode. 3 désigne un condensateur, 4 un appa- reil de mesure, 5 et 6 des résistances, 7 un relais à maximum et 8 n'importe quel montage servant à maintenir la tension cons tante .
Le fonctionnement du dispositif résulte de la f ig. la. Sur cette figure, la désigne les pointes de ten- sion qui s'écoulent vers la grille du tube électronique à
<Desc/Clms Page number 5>
grille de réglage 1, conformément à la fréquence à contrô- ler. 2a désigne les pointes de tension s'écoulant vers la grille du tube électronique 2, conformément à la fré- quence normale. En-dessous de la représentation en fonc- tion du temps de ces pointes de tension, est représentée la variation, en fonction du temps, du courant traversant l'instrument de mesure 4. Ces impulsions de courant sont des, rectangles dont la hauteur est déterminée par la ten- sion maintenue constante et la résistance du circuit, et qui est donc constante, et dont la durée dans le temps dé- pend de l'intervalle des pointes de tension la et 2a.
En effet, dès que la première impulsion a allumé le tube la, un courant passe à travers ce tube et l'instrument de me- sure 4, ainsi que par la résistance 5 et le relais à ma- ximum 7. Le relais à maximum 7 n'entre pas en action, parce qu'il est calculé de façon à n'entrer en action que pour la somme des courants d'anode des deux tubes. Dès que le tube 2 est alors allumé par l'impulsion 2a, ce tube s'éteint par suite de l'impulsion de courant passant par le condensateur 3 et se dirigeant sur l'anode du tu- be 1, et à partir de ce moment, c'est le tube 2 qui est parcouru par le courant. Le circuit de l'instrument est donc sans courant pour le moment et n'est de nouveau en- clenché que par la pointe de tension suivante la qui allu- me le tube 1 et qui éteint le tube 2 par l'intermédiai- re du condensateur 3.
L'aiguille de l'instrument de mesu- re prend donc une position moyenne qui dépend du rapport de la longueur de l'intervalle de temps pendant lequel du cou- rant passe par l'instrument de mesure 4, et de l'interval- le de temps pendant lequel l'instrument n'est pas parcouru par le courant. En choisissant un instrument de mesure suffisamment amorti, l'aiguille prend une position fixe, qui se modifie uniquement lorsqu'il se produit, entre les deux séries d'impulsions, une modification de la fréquence.
En admettant, comme ci-dessus, que le tube 1
<Desc/Clms Page number 6>
est commandé par la fréquence de l'horloge à contrôler, une déviation croissante de l'instrument 4 indique que les pointes de tension 2a restent en arrière par rapport aux pointes de tension la, c'est-à-dire que la fréquence de l'horloge à contrôler est plus grande que la fréquence normale. Inversement, une diminution de la déviation de l'aiguille indiquerait que l'horloge à contrôler marche trop lentement.
L'utilisation de tubes électroniques à grille de réglage comme relais a l'avantage qué la constante de temps du relais est pratiquement nulle, qu'il n'est donc pas nécessaire d'en tenir compte et, surtout, qu'il n'y a pas de risque que, après un certain temps d'utilisation, la constante de temps de l'un des relais se modifie. Mais, dans certaines circonstances, on peut aussi renoncer à cet avantage et utiliser des relais mécaniques, pour autant que les deux relais ont une constante de temps suffisamment égale. Des variations de la constante de temps au cours d'intervalles de temps assez longs n'auraient pas d'effet sur les différentes mesures de comparaison et ne seraient donc pas non plus gênantes.
Le relais à maximum 7 doit empêcher l'interrup- tion de la mesure à l'instant où les pointes de tension la et 2a se recouvrent momentanément pendant les variations de phase. En effet, si deux tubes s'allument en même temps, le condensateur 42 reste sans effet et du courant.passe- rait constamment à travers les deux tubes. Ce courant d'a- node double provoque l'entrée en action du relais à maxi- mum 7. Ce relais ouvre temporairement le circuit d'anode des deux tubes, de sorte que le dispositif est alors de nouveau prêt à f onctionner.
Au lieu d'un instrument pour la mesure du cou- rant 4 à force de rappel mécanique et une source de ten- sion constante qui est nécessaire dans ce cas, on peut aussi utiliser un appareil de mesure à bobine double
<Desc/Clms Page number 7>
avec force de rappel électrique et faire dépendre ainsi l'indication de l'instrument de mesure de la tension. On peut alors se dispenser d'utiliser une source de tension constante.
Il a été proposé ci-dessus de recueillir la fréquence de l'horloge à contrôler, et, dans certaines circonstances, également la fréquence de l'horloge norma- le, par des moyens électriques, à l'aide des pièces à mouvement périodique de l'horloge, par exemple le balan- cier, l'ancre, la roue à échappement ou une pièce analogue, et en faisant agir sur un microphone les bruits semblables à des chocs qui se produisent dans l'horloge. Or, il a été constaté qu'il y a encore, dans ce cas, des difficultés à vaincre, parce qu'on n'obtient pas, par l'enregistrement électro-acoustique des bruits, des pointes de courant sépa- rées, nettement formées, se répétant régulièrement, et susceptibles d'être utilisées directement, après amplifi- cation correspondante, pour actionner le relais.
Le tic- tac de l'horloge qui eet nettement marqué pour l'oreille produit tout un groupe de pointes de tension de hauteur très différente et dont le rythme et la hauteur varient fortement entre les différentes périodes, comme le montre le relevé oscillographique de la fig. 2. A ce point de vue, la manoeuvre, très précise dans le temps, d'un relais pré- sente des difficultés très considérables, sans même tenir compte de ce qu'un bruit d'une certaine intensité se main- tient pendant tout l'intervalle où on ne perçoit rien à l'oreille, de sorte que l'on ne peut pas augmenter à volon- té la sensibilité des dispositifs recevant le son et com- mandant le relais.
Comme le groupe précité de pointes de tension occupe en outre une partie relativement grande des périodes, il se présente une autre difficulté qui vient de ce que les deux fréquences se gênent mutuellement lorsqu'il y a presque égalité de phase. Dans ce cas, il peut arriver que la première pointe de tension de l'horloge qui est
<Desc/Clms Page number 8>
légèrement en avance, excite le relais et fasse tourner l'armature, qu'immédiatement ensuite la première pointe de tension de la fréquence qui est un peu en retard, fasse pas- ser le relais dans son autre position, mais qu'ensuite, une autre pointe de tension de la fréquence décalée en avant ramène de nouveau le relais dans sa position de départ et qu'il fausse le résultat de la mesure.
Pour éviter les difficultés décrites ci-dessus, il est prévu, selon l'invention, des dispositifs pour fixer d'une façon claire le début et la fin des impulsions à l'in- térieur d'une période. Un moyen essentiel utilisé à cet effet consiste, selon l'invention, à bloquer le dispositif à relais commandé par les impulsions, immédiatement après son excitation, à l'égard d'une excitation qui se produi- rait dans le même sens, et ceci pour une durée qui doit être inférieure à une période entière. On empêche ainsi avant tout, comme il a été expliqué ci-dessus, l'armature du relais d'être do nouveau inversée de façon indésirable par une excitation de trop longue durée.
Une autre mesure ayant le même but consiste à utiliser un dispositif amplificateur spécial pour le cou- plage des horloges produisant les fréquences avec le dis- positif à relais, ce diâpositif amplificateur étant inten- tionnellement construit de façon que la courbe d'amplifica- tion s'écarte le plus possible de la droite. Si cet écart se produit dans le sens dans lequel le degré d'amplifica- tion augmente fortement lorsque la tension de manoeuvre augmente, ce ne sont essentiellement que les pointes de tension importantes qui sont amplifiées et les faibles poin- tes de tension restent pratiquement sans action.
Si, au contraire, l'amplificateur est calculé de façon à fonction- ner au voisinage de sa valeur maximum, les pointes de ten- sions élevées ne sont amplifiées que de façon à devenir à peu près égales aux pointes faibles, de sorte que dans ce cas également on. obtient une marche plus régulière.
<Desc/Clms Page number 9>
Comme le montre le mode de fonctionnement du dispositif représenté sur la fig, 1, il importe que la du- rée des impulsions corresponde aussi exactement que possi- ble au décalage de phase entre les deux fréquences. Mais il faut, pour cela,choisir des points de la période défi- nis d'une façon aussi précise que possible pour former les impulsions. En général, les mesures indiquées ci-dessus suffisent aux conditions qui doivent être posées.
Mais il existe des horloges dans lesquelles il est difficile d'ob- tenir avec ces mesures seules des résultats de contrôle suffisamment précis, parce que l'onde des bruits de ces horloges, c'est-à-dire la valeur minimum de la tension alternative provoquée par leurs bruits permanents est dès l'abord trop élevée et que, d'autre part, les pointes pro- duites par les chocs de l'ancre ou de l'échappement sont particulièrement irrégulières ou encore que le choc propre- ment dit produit un choc préalable. Dans ces cas, on peut avantageusement intégrer les pointes de tension pendant toute la période, au lieu d'utiliser les mesures décrites ci-dessus, en redressant ces pointes ou en en supprimant une moitié, ce qui donne un courant ondulé qu'on fait agir sur le dispositif à relais.
Tout d'abord, ce courant ondu- lé presente alors encore toutes les irrégularités qui ré- sultent des écarts entre les différentes périodes. Il se- rait donc, dans beaucoup de cas, sans intérêt de l'utiliser directement à la commande du circuit de mesure. Mais, on peut supprimer dans la plus large mesure les irrégularités qui se produisent à l'intérieur d'une période, en faisant agir d'abord le courant ondulé sur un dispositif oscillant, dont la fréquence propre corresponde à la fréquence norma- le, mais dont la courbe de résonan#soit suffisamment large pour pouvoir encore embrasser les écarts possibles de la fréquence à comparer par rapport à la fréquence normale.
Un dispositif oscillant de ce genre peut être soit un dis- positif électrique, soit un dispositif mécanique, Dans
<Desc/Clms Page number 10>
un dispositif oscillant électrique, il faudra, en raison de la fréquence relativement faible, prévoir un amortisse- ment très considérable, qu'on diminue avantageusement par des mesures spéciales, par exemple des couplages en retour.
On peut alors faire agir la tension alternative recueillie sur le dispositif oscillant électrique, dont on obtient en quelque sorte une moyenne sur un certain nombre de pério- des, sur un relais commandant le circuit de l'instrument de mesure. On choisira alors avec avantage, comme point actif de la courbe de tension, un point autant que possible voi- sin de la ligne de zéro, parce que dans ce cas, les varia- tions d'intensité ont peu d'action sur le déplacement du point où le relais entra en action.
Lorsqu'on utilise des dispositifs oscillants mécaniques, on peut commander le circuit de l'instrument de mesure au moyen d'un relais manoeuvré directement par l'in- termédiaire d'un contact actionné par le dispositif oscil- lant mécanique.
Un exemple d'exécution de la présente invention est représenté schématiquement sur la f ig. 3. 10 et 11 dé- signent deux bobines, par exemple deux bobines téléphoni- ques, qui sont excitées en fonction des bruits de marche produits par l'horloge à contrôler et par une horloge nor- male. 12 et 13 sont deux amplificateurs comportant un redresseur et un circuit oscillant électrique, les circuits oscillants étant accordés sur la fréquence normale et non amortis.
Les bobines de sortie 14 et 15 excitées par les circuits oscillants agissent sur deux bobines 16 et 17 mon- tées dans le circuit de grille de deux tubes électroniques 18 et 19.20 désigne la batterie commune de polarisation de grille, et 21 et 22 deux condensateurs qui sont chargés par l'intermédiaire de transformateurs 23 et 24 et de re- dresseurs 25 et 26 lorsque s'amorce le courant d'anode du tube correspondant, de façon que l'autre partie de la cour- be de tension partant des bobines 16 ne soit plus
<Desc/Clms Page number 11>
susceptible de faire entrer en action les dispositifs de commande des tubes électroniques. Les condensateurs 21 et 22 se déchargent, pendant une période, à travers les re- dresseurs 25 et 26 et les bobines secondaires des trans- formateurs 23 et 24.
Si la résistance du redresseur est trop grande dans le sens du verrouillage, on peut alors prévoir encore des résistances de décharge spéciales pour les condensateurs. 27 désigne la batterie commune d'ano- de des deux tubes électroniques, 9 l'instrument de mesu- re qui se trouve dans le circuit d'anode de l'un des tubes électroniques et 29 un condensateur au moyen duquel les tubes électroniques s'éteignent l'un l'autre. 30 désigne un relais à maximum qui entre en action pour le cas où les deux tubes électroniques se seraient par hasard allumés tous les deux en même temps.
Le fonctionnement parait clair dans qu'il $ ait besoin d'autres explications. Si, tout d'abord, c'est le tube électronique 18. par exemple, qui est allumé, sa grille est bloquée pour une durée à peu près égale à une période. En même temps, un courant passe à travers l'ins- trument de mesure 9 et son intensité reste constante pour une tension constante de la source de courant 27.
Aussitôt qu'ensuite le tube électronique 19 s'est allumé, celui-ci éteint le tube 18 par le choc de décharge du condensateur 29. Par conséquent, l'instrument 9 n'est plus parcouru par le courant jusqu'à ce que le tube élec- tronique 18 soit de nouveau allumé. On peut donc lire de cette façon, d'après la variation de la déviation de l'instrument de mesure 9, la marche de l'horloge à con- trôler.
Au lieu du tube de commande électronique, on peut aussi utiliser, dans certaines circonstances, des re- lais mécaniques. Il sera avantageux de provoquer le ver- rouillage de ces relais pendant une partie importante du temps d'une période qui suit l'entrée en action du relais,
<Desc/Clms Page number 12>
non pas sur le relais même, mais en un point approprié de l'ensemble du dispositif, par exemple sur un tube amplifi- cateur de l'amplificateur monté en amont.
REVENDICATIONS:-
1 Dispositif de contrôle de la marche des horloges, particulièrement des horloges à balancier, la va- riation de phase entre la fréquence donnée par une pièce à mouvement périodique de l'horloge à contrôler et une fré- quence normale étant perceptible de façon optique, caracté - risé par le fait que l'on utilise, pour indiquer ou enregis- trer la variation de phase, un instrument de mesure du cou- rant, et que l'on prévoit des moyens pour diriger dans l'instrument de mesure* du courant, des impulsions de cou- rant dont la longueur dépend du décalage de phase entre les deux fréquences.