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Montre électronique Il est connu de constituer une montre électronique en entretenant les oscillations de son balancier conformément à ce qui est représenté par la vue semi-schéma- tique de la fig. 1 du dessin annexé, abstraction faite d'une connexion dont il sera question plus loin et qui se rapporte précisément à l'objet de la présente invention.
Dans cette figure, le balancier 1 est porteur d'un aimant permanent 2 et d'un contrepoids d'équilibrage 3, diamétralement opposé, l'axe N-S de l'aimant étant dirigé parallèlement à l'axe du pivot de balancier, afin de supprimer les influences d'un champ magnétique extérieur uniforme, en particulier celles dues au champ magnétique terrestre.
En position de repos du balancier (zéro mécanique et électrique), l'axe de l'aimant 2 se confond avec ceux de deux bobines coaxiales 4 et 5 sans noyau de fer, la première située au-dessous et la seconde au-dessus de l'aimant.
La bobine 4, dite bobine de commande, alimente la base 6 d'un transistor, dont le collecteur alimente à son tour la bobine 5, dite bobine motrice.
Une fois le balancier 1 lancé, les impulsions de courant en résultant dans la bobine de commande 4 sont amplifiées par le transistor et retransmises à l'aimant par l'intermédiaire de la bobine motrice 5, une batterie 7 fournissant la tension d'alimentation. Une telle disposition est décrite plus en détail dans le brevet suisse No 353692 ; elle présente toutefois l'inconvénient de ne pas démarrer d'elle-même, le balancier devant être lancé après la mise sous tension du dispositif inducteur et amplificateur-moteur.
Un autodémarrage a par contre déjà été réalisé en faisant fonctionner l'amplificateur en classe A, ce qui, simultanément, tend à améliorer le rendement du système. Sa consommation de courant sur la batterie se maintient par contre à un niveau inutilement élevé dès le moment où, les oscillations atteignant une amplitude suffisante, il ne s'agit plus que d'impulsions d'entretien. Dans une autre construction connue, comportant deux aimants disposés côte à côte, l'axe de ces aimants, en position de repos, ne coïncide pas avec l'axe des bobines, mais se trouve au voisinage de la zone d'influence maximale des bobines, facilitant ainsi l'autodémarrage du balancier.
Ce démarrage est assuré par la fermeture d'un commutateur reliant le circuit d'entretien à la batterie, ce circuit étant ensuite relié à un circuit de commande, associé à une horloge mère temporairement court-circuitée par la fermeture du commutateur, qui n'a toutefois pas d'autres fonctions que d'assurer une mise en et hors service du dispositif. Le courant résiduel dans le transistor amplificateur est en outre relativement élevé et suffit par conséquent à assurer le démarrage.
La présente invention vise à permettre un autodé- marrage tout en limitant la consommation de courant lorsque la montre fonctionne. Elle a pour objet une montre électronique comprenant un balancier portant un aimant permanent, une bobine de commande et une bobine motrice coaxiales et superposées, connectées respectivement dans le circuit d'entrée et le circuit de sortie d'un transistor, et dont l'axe magnétique commun est perpendiculaire au plan du balancier, l'axe de l'aimant ne coïncidant pas avec l'axe commun des bobines lorsque le balancier est au repos, et des moyens permettant l'autodémarrage du balancier,
caractérisée par le fait que lesdits moyens sont constitués par une liaison conductrice entre la base du transistor et l'un des pôles de la source de tension appliquant au transistor une tension de polarisation commutant ce transistor dans l'état conducteur, et par au moins un élément électrique connecté dans le circuit de la base du transistor, permettant de supprimer cette tension de polarisation, lorsque les tensions induites dans le circuit de base par la bobine de commande suffisent à entretenir l'oscillation du balancier.
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Le dessin annexé représente deux formes d'exécution de l'objet de l'invention, données à titre d'exemple, et montre comment le démarrage est mécaniquement possible, lorsque le balancier sert à entraîner un mécanisme d'horlogerie.
La fig. 1 se rapporte à la première forme d'exécution qui comporte des connexions dont il a été fait abstraction jusqu'ici.
La fig. 2 est une vue en plan partielle correspondante. Les fig. 3 et 4 sont des diagrammes d'impulsion se rapportant au fonctionnement du transistor en classe A respectivement B.
La fig. 5 constitue le schéma électrique de la seconde forme d'exécution.
Les fig. 6 et 7 se rapportent à la forme des impulsions en fonction de la température.
La fig. 8 est un schéma semblable à celui de la fig. 5, mais comportant une compensation thermique.
La fig. 9 se rapporte enfin aux conditions de démarrage lorsque le balancier actionne un mouvement d'horlogerie.
La première forme d'exécution de l'objet de l'invention, représentée dans la fig. 1, en corrélation avec la fi-* 2, où l'on voit une position de repos (zéro mécanique du balancier 1) dans laquelle l'aimant 2 est situé à faible distance de l'axe commun aux deux bobines 4 et 5, consiste à établir à volonté un pont entre le pôle négatif de la batterie 7 et la base 6 du transistor, qui est supposé ici du type p-n-p et fonctionner normalement en classe B. Ce pont est constitué par la résistance 9, laquelle peut être mise en circuit par le moyen de l'interrupteur 10, qui pourra par exemple être un bouton-pous- soir.
La batterie 7 étant connectée, on voit qu'en fermant l'interrupteur 10, on place le transistor en condition de travail en classe A, dans laquelle on sait que le courant émetteur-collecteur de repos est grand, comme cela est représenté par le diagramme de fonctionnement de la fig. 3, où ce courant est mesuré par l'ordonnée 11 du graphique courant de collecteur/temps de la courbe inférieure.
Il en résulte l'application à l'aimant 2, d'une impulsion suffisant par exemple à le faire dévier dans le sens de la flèche 8, de manière à amorcer le mouvement d'oscillation.
La courbe supérieure des diagrammes de la fig. 3 correspond aux impulsions primaires d'allure sinusoïdale induites dans la bobine 4 pour les deux sens d'oscillation de l'aimant 2.
Le courant ie, traversant la bobine motrice 5 donnera au balancier un mouvement initial suffisant pour que l'aimant 2 induise dans la bobine 4 un courant qui, fortement amplifié par le transistor, exercera une nouvelle impulsion sur le balancier 1, et ainsi de suite jusqu'à ce que ce dernier ait atteint son régime d'oscillation normal.
Le courant ie a été représenté ici avec une ordonnée 11 correspondant à un fonctionnement en classe A du dispositif d'amplification à transistor, mais il est évident que cette valeur est susceptible d'être augmentée ou diminuée dans les limites où elle permet l'autodémarrage.
La fig. 1 représente un balancier entièrement libre d'osciller. En réalité, et comme il s'agit d'une pièce d'horlogerie, ce balancier entraîne des rouages et doit donc, à certains moments, vaincre une résistance mécanique. Il est évident que si cette résistance était active à l'instant du démarrage, celui-ci ne pourrait avoir lieu, l'impulsion de démarrage dont il a été question plus haut étant insuffisante pour cela.
On verra plus loin qu'en plaçant le balancier dans la position décalée de la fig. 2, on rend non seulement possible l'impulsion de départ, mais on lui permet d'effectuer ses premières oscillations à vide, du moins jusqu'à atteindre une amplitude donnée, au-delà de laquelle il entraînera le mécanisme qu'il commande, c'est-à-dire dès qu'il aura acquis une énergie cinétique suffisante.
Une fois le démarrage accompli, il suffira d'ouvrir l'interrupteur 10 pour établir le fonctionnement du transistor en classe B, la courbe des impulsions prenant alors la forme de la fig. 4, où le courant de repos 12 est extrêmement faible.
On a ainsi réalisé un démarrage électrique supprimant la nécessité de donner au balancier une impulsion mécanique initiale, par exemple en faisant effectuer un mouvement de balancement à toute la montre.
La seconde forme d'exécution, selon le schéma de la fig. 5, permet l'annulation automatique de la tension base-émetteur de démarrage dès que le balancier atteint une amplitude d'oscillation suffisant à l'auto-entretien.
On y retrouve les bobines 4 de commande et 5 motrice. Le schéma comporte deux transistors 13 et 14, le collecteur du second étant relié à la bobine motrice et la base du premier à la bobine de commande. L'alimentation de la base du transistor 14 se fait par l'intermédiaire d'un pont composé des deux résistances 15 et 16 divisant la tension en sorte d'avoir une tension base- émetteur plaçant le transistor 14 en état de fonctionner en classe A. La capacité 17 est d'autre part intercalée entre l'émetteur du transistor 13 et la base du transistor 14. On la choisira très grande pour les raisons que l'on verra plus loin.
Si, maintenant, on met l'ensemble sous tension en y insérant la batterie 18, le transistor 14 travaillant en classe A son courant de collecteur aura une valeur élevée, en sorte que la bobine motrice 5 transmettra une relativement forte impulsion initiale au balancier.
Au retour de ce dernier, son aimant induira un cer- tain courant dans la bobine de commande 4 qui, amplifié par le transistor 13, dont l'émetteur influence la base du transistor 14 par le condensateur 17, aura pour conséquence une nouvelle impulsion de la part de la bobine motrice 5, et ainsi de suite. L'autodémarrage est réalisé.
Mais, à chaque impulsion de commande de la bobine 4, amplifiée par le transistor 13, le condensateur 17 reçoit une charge d'autant plus importante que sa capacité est grande. Entre ces impulsions, le condensateur 17 se déchargera partiellement dans un circuit comprenant notamment l'impédance base-émetteur du transistor 14, en parallèle de laquelle est branchée la résistance 15, ainsi que les résistances 19 et 20. Le sens du courant de décharge est tel qu'il tend à annuler la tension de polarisation du transistor 14, due aux résistances 15 et 16.
Après quelques secondes de fonctionnement, il s'établit un équilibre entre la charge reçue par le condensateur 17 à chaque impulsion et la charge perdue entre chaque impulsion. Le transistor 14 qui, lors de l'enclenchement, se trouvait fonctionner en classe A à cause des résistances 15 et 16, est passé à un fonctionnement en classe B du fait du courant de décharge de la capacité 17. Ainsi, et aussi longtemps que le balancier oscillera, le système considéré, à 2 étages d'amplification, travaillera en classe B.
En choisissant judicieusement les valeurs des divers éléments du schéma que l'on vient de décrire, par exem-
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ple avec deux transistors type OC 71, les résistances 15, 16, 19 et 20 ayant respectivement 68 kOhms, 220 kOhms, 47 kOhms et 2,2 kOhms, et le condensateur 17 ayant une capacité de 8 microfarads, on peut dans les limites pratiques, faire abstraction d'une compensation particulière des écarts de température, la résistance 20 ayant pour but de polariser négativement l'émetteur du transistor 13 aux températures élevées, afin d'empêcher une saturation prématurée de ce transistor.
Des essais ont montré, concernant les basses températures, que le dispositif démarre déjà à + 60 C, mais fonctionne jusqu'à -100 C, une fois qu'il est lancé.
Le transistor 13 se saturera toutefois, si l'on atteint la température exceptionnelle de -f- 500 C. La fig. 6 représente le diagramme des impulsions à température normale en classe B, la fig. 7 le même diagramme au-dessus de 500 C. On voit que, dans le second cas, le transistor travaille en classe A.
On peut naturellement augmenter les limites de fonctionnement, par exemple de manière à obtenir l'autodé- marrage de -101, C à plus de 50 C, en ajoutant au schéma de la fig. 5 les éléments compensateurs suivants, constituant une mesure en elle-même connue et représentée en fig. 8.
Dans le circuit de la bobine de commande 4 se trouve un jeu de résistances et une batterie auxiliaire 21. Ces résistances constituent des ponts, étant invariables pour les résistances 22 et 25, tandis que les résistances 26 et 27 présentent une valeur variant selon une fonction inversement proportionnelle à celle de la température.
Il a été question, plus haut, d'une position décalée du balancier, facilitant le démarrage de ce dernier lorsque - et c'est son but - il entraîne un mécanisme d'horlogerie.
La fig. 9 permet d'expliquer plus en détail cette particularité de l'objet de l'invention. Il s'agit d'une vue en plan montrant le fonctionnement de l'encliquetage.
En 28 se trouve l'axe du balancier 1, en 29 l'axe commun aux bobines, dont celle de commande 4 est visible et en 30 l'axe d'une roue d'encliquetage 31 à dents de scie, dont l'immobilisation est assurée, après chaque avance d'une dent, par le ressort sautoir 32.
Le bec 33 de ce ressort sautoir est profilé en sorte de partager le pas de la roue d'encliquetage en deux parties inégales, à savoir la plus petite partie correspondant à l'angle a, pendant laquelle la roue d'encliquetage repousse le sautoir, et la plus grande partie, correspondant à l'angle b, durant laquelle le ressort sautoir 32 devient moteur, en ce sens qu'il fait lui-même tourner la roue d'encliquetage.
L'impulsion initiale est donnée à la roue d'encliquetage par la rencontre d'un ressort entraîneur 34, porté par son plateau de pivot, avec une dent de ladite roue.
Dans le sens de l'entraînement (inverse de la flèche 8), le ressort 34 prend rigidement appui contre le plateau, en sens inverse (oscillation de retour), il peut fléchir. Une gorge 35 fraisée dans le plateau livre passage aux dents de la roue d'encliquetage.
Selon la fig. 2, le point mort ou zéro mécanique du système balancier-spiral est décalé par rapport à l'axe 29 des bobines, l'aimant occupant alors la position 2, à laquelle correspondent toutes les indications en traits pleins de la fig. 9. Il se trouve dans la zone d'influence des bobines, c'est-à-dire que leur force magnétomotrice est capable de repousser l'aimant 2 en direction de la flèche 8. A son retour et jusqu'au moment où le ressort d'entraînement rencontre une dent de la roue d'encliquetage (position 34' de ce ressort et 2' correspondante de l'aimant), le balancier oscille librement. Il peut ainsi acquérir une énergie cinétique suffisante avant l'instant où se produira l'entraînement de la roue d'encliquetage.
Le calage du plateau porteur du ressort 34 sur l'arbre 28 sera à prévoir en conséquence, mais en veillant toutefois à ce que le décalage initial de l'aimant 2 par rapport à l'axe 29 soit compatible avec la superposition, aussi exacte que possible, de la résistance d'entraînement de la roue d'encliquetage avec l'impulsion magné- tomotrice que reçoit le balancier dans la demi-alternance considérée. La fonction d'entraînement ayant lieu après le zéro mécanique, l'isochronisme des oscillations sera obtenu lorsque la résistance d'entraînement, qui tend à diminuer la période, est compensée par une impulsion pratiquement équivalente.
La roue d'encliquetage ayant avancé d'une dent, tandis que le ressort 34 aura passé en 34" et l'aimant en 2", le ressort 34 fléchira au retour du balancier durant un petit angle d'oscillation lui permettant de venir se placer devant une nouvelle dent, angle qui doit être plus petit que celui que le balancier doit parcourir pour se retrouver dans sa position d'équilibre (position 2 de l'aimant). Ceci permet d'éviter que l'extrémité du ressort 34 reste crochée derrière une dent de la roue d'échappement lorsqu'on coupe le courant ou que le dispositif s'arrête après épuisement de la batterie.
Après la flexion du ressort, le balancier doit donc en tous les cas pouvoir parcourir à vide l'angle compris entre les positions 2 et 2' de l'aimant. De plus, la valeur de cet angle doit être telle que la force de rappel du spiral non représenté, correspondant à cet armage, soit plus grande que la résistance provenant de la flexion du ressort d'entraînement. Dans ce cas, on sera assuré du fait que l'aimant inducteur s'arrêtera toujours en 2, soit dans les conditions indispensables à l'autodémarrage, le ressort 34 n'étant plus en contact avec une dent de la roue d'encliquetage.
Les valeurs adéquates des angles compris entre les positions 2 et 2' de l'aimant, ainsi que 2' et 2" s'obtiennent pratiquement en jouant sur la pénétration et sur l'angle d'attaque du ressort d'entraînement par rapport aux flancs des dents de la roue d'encliquetage. En situant ainsi la résistance du ressort d'entraînement et l'impulsion de retour dans le voisinage immédiat du zéro mécanique ou point mort, l'isochronisme des oscillations sera pratiquement respecté.