Horloge-mère
Outre l'indication précise du temps qui est la fonction du garde-temps, une horloge-mère ou un répétiteur doit commander un certain nombre d'horloges ou d'affichages secondaires. Cette commande nécessitant une puissance relativement élevée, celle-ci est généralement pilotée par l'indication horaire de l'horloge-mère, mais elle est actionnée par une source de puissance séparée, par exemple un moteur électrique alimenté par le réseau de distribution d'énergie électrique.
En cas de panne de réseau, la commande des affichages secondaires est inopérante, par contre l'horlogemère qui possède une réserve de marche autonome, généralement sous forme d'accumulateur, continue à indiquer l'heure exacte.
Pour éviter, lorsque le réseau réapparaît, une remise à l'heure manuelle des affichages secondaires, certains fabricants ont prévu des mémoires électroniques ou électromécaniques relativement compliquées et onéreuses permettant de mémoriser le temps écoulé pendant la panne de réseau et de provoquer la commande des affichages secondaires à un rythme accéléré pour effectuer leur mise à l'heure automatique.
Il existe également des horloges-mères comportant un indicateur horaire et une mémoire purement mécanique insérée dans la liaison cinématique d'entraînement de l'indicateur horaire. Un moteur à ressort et un échappement actionne simultanément l'indicateur horaire et la mémoire
Ces horloges-mères ont l'inconvénient d'avoir des memoires encombrantes ou d'une trop faible capacité et nécessitant une puissance élevée pour leur entraînement, ce qui nécessite la précision d'une réserve de marche volumineuse.
La présente invention tend à remédier aux inconvénients précités et a pour objet une horloge-mère comportant un- indicateur horaire et son moteur d'entrainement, une réserve de marche, une mémoire de rattrapage, purement mécanique, faisant partie de la liaison cinématique d'entraînement de l'indicateur horaire, ainsi qu'un dispositif de commande d'affichages secondaires alimenté par le réseau et piloté par cette mémoire, caractérisée par le fait que la mémoire mécanique comporte une butée, solidaire de l'arbre entraînant l'indicateur horaire, coopérant avec un organe de maintien angulairement solidaire d'une came de commande du dispositif de commande des affichages secondaires.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple certaines parties d'une horloge-mère selon l'invention.
La fig. 1 illustre schématiquement la partie électromécanique de l'horloge-mère.
La fig. 2 est une vue de face d'une came de dispositif de commande des affichages secondaires.
La fig. 3 est une vue à plus grande échelle de la mémoire de rattrapage mécanique.
La fig. 4 illustre une variante de la mémoire de rattrapage mécanique.
Cette horloge-mère comporte une source d'un signal horaire, un dispositif d'indication horaire, une mémoire de rattrapage, un moteur pas à pas actionnant le dispositif d'indication horaire et ladite mémoire, ainsi qu'un dispositif de commande d'affichages secondaires piloté par cette mémoire et alimenté par le réseau de distribution d'énergie électrique.
La source de signal horaire peut être de type connu constituée par exemple par un dispositif électronique, et ne sera donc pas décrite ici en détail. Cette source de signal horaire comporte une réserve de marche, généralement constituée par un accumulateur, permettant de rendre celle-ci indépendante du secteur. En outre, et ceci constitue une caractéristique originale de cette horlogemère, cette source délivre un signal horaire constitué par un train d'impulsions polarisées basse fréquence, c'està-dire généralement inférieure à un cycle par seconde et de préférence égale à un cycle par minute. Ceci est important comme on le verra plus loin car de ce fait une réduction notable de la puissance de la réserve de marche peut être réalisée, ce qui entraîne une diminution appréciable du coût et de l'encombrement de cette réserve de marche et par conséquent de l'horloge-mère elle-même.
L'indicateur horaire de cette horloge-mère est également de type conventionnel, mécanique, comportant des aiguilles 1, 2 et un cadran pour l'indication des minutes et des heures. Ces aiguilles 1, 2 sont entraînées en rotation pas à pas par un arbre 3. La liaison cinématique reliant cet arbre 3 aux aiguilles 1, 2 est conventionnelle et ne sera pas décrite ici.
La fonction de la mémoire de rattrapage est de piloter le dispositif de commande des affichages secondaires lorsque le réseau est normalement alimenté d'une part et de mémoriser le temps écoulé pendant une panne de réseau d'autre part afin que les affichages secondaires puissent être automatiquement remis à l'heure lorsque la tension réapparaît sur le réseau.
Cette mémoire de rattrapage est purement mécanique et est située dans la liaison cinématique de l'entraînement du dispositif d'indication horaire de l'horloge-mère.
Dans la forme d'exécution illustrée aux fig. 1 et 2 cette mémoire comprend un ressort à boudin 4 disposé autour d'une partie 5 de l'arbre 3 présentant un diamètre réduit. Un canon 6 entoure l'arbre 3 sur une distance au moins égale à la partie 5 de celui-ci et comporte une rainure longitudinale 7 dont la largeur correspond au diamètre d'une bille 8, formant un logement pour cette bille 8 dont le diamètre correspond également à la distance séparant la surface de la partie 5 de l'arbre 3 du fond de cette rainure 7. La bille 8 est engagée entre deux spires du ressort 4 et est destinée à être appliquée contre une butée 9, portée par l'arbre 3 par un mouvement de rotation du canon 6, dans le même sens que la rotation saccadée de l'arbre 3, commandée par le dispositif de commande des affichages secondaires.
L'arbre 3 est entraîné en rotation par un moteur pas à pas 10 alimenté par le signal horaire et effectuant par exemple 1/60 de révolution pour chaque impulsion reçue, c'est-à-dire une révolution par heure. Un tel moteur pas à pas, unidirectionnel, peut comporter un verrouillage de position angulaire automatique de sorte que l'arbre 3 est toujours maintenu positivement dans sa position angulaire correspondant au temps réel. L'utilisation d'un moteur pas à pas pour l'entraînement de l'indicateur horaire d'une horloge-mère, et de sa mémoire de rattrapage, permet de réduire considérablement, de l'ordre de 10 à 100 fois, la puissance nécessaire pour l'entraînement de cet indicateur horaire par rapport aux entraînements actuels, notamment par micro-moteurs synchrones.
Cette réduction de puissance, un tel moteur pas à pas ayant par exemple une consommation de 8mW, permet de réduire grandement la capacité de la réserve de marche de l'horloge-mère.
Le dispositif de commande des affichages secondaires comporte un moteur électrique 11 alimenté par le secteur ou réseau de distribution d'énergie électrique entraînant, par l'intermédiaire d'un embrayage magnétique 12, une came de commande 13. Ce moteur électrique peut être un moteur synchrone et effectuer par exemple un tour en quatre secondes. Cette came de commande 13 présente une levée 14 coopérant avec deux jeux de contacts 22, 23 délivrant des impulsions polarisées pour la -commande des affichages secondaires de façon connue.
En fait, pour chaque .demi-révolution de la came 13 une impulsion polarisée est envoyée et provoque l'avance d'une minute d'un ou plusieurs affichages secondaires.
En outre, la partie menée de l'embrayage magnétique ou électromagnétique 12 entraîne non seulement la came 13 mais également un pignon 15 en prise avec une roue 16 solidaire du canon 6 de la mémoire de rattrapage. Dans ce cas, où la came 13 provoque deux impulsions polarisées par tour, le rapport entre le pignon 15 et cette roue 16 est de 1 à 30 de telle sorte que pour un déplacement angulaire de 60 du canon 6, soit 1/60 de révolution, la came 13 effectue une demirévolution.
Le fonctionnement de l'horloge-mère décrite est le suivant: a) fonctionnement normal lorsque le secteur est sous
tension:
Dans ces conditions le moteur 11 tourne en permanence et tend à entraîner en rotation, par l'intermédiaire de l'embrayage magnétique 12, la came 13 et le pignon 15. La rotation de ces deux organes n'est toutefois permise que lorsque la bille 8 de la mémoire de rattrapage n'est pas en butée contre la butée 9 de l'arbre 3. Ainsi supposons que cette bille 8 bute contre la butée 9, le canon est ainsi verrouillé angulairement par l'arbre 3, lui-même verrouillé par le moteur pas à pas, et la came 13 est maintenue immobile, l'embrayage magnétique 12 patine.
Puis dès que le moteur 10 reçoit une impulsion, il effectue un pas de 1/60 de tour, correspondant au saut d'une minute de l'indicateur horaire. Cette rotation, entraînant l'arbre 3, sépare la butée 9 de la bille 8 et déverrouille le canon 6. Dès cet instant, ce canon 6 est entraîné en rotation par le moteur 1 1 et l'embrayage 12 jusqu'à ce que la bille 8 bute à nouveau contre la butée 9 de l'arbre 3. Ce canon peut donc effectuer 1/60 de tour ce qui correspond, du fait de la démultiplication due au pignon 15 et à la roue 16, à 1/2 tour de la came 13.
Ce demi-tour de la came 13 provoque une impulsion commandant l'avance d'une minute de tous les affichages secondaires.
b) fonctionnement lorsque le secteur tombe en panne:
Dans ces conditions, le moteur 11 est arrêté et ne permet plus l'entraînement en rotation du canon 6 et de la came 13 au fur et à mesure de la rotation pas à pas de l'arbre 3. Ainsi, à chaque pas du moteur pas à pas 10, l'écart entre la butée 9 et la bille 8 grandit et reste proportionnel au nombre de minutes (nombre de pas du moteur 10) s'écoulant depuis le début de la panne de secteur.
Ainsi, si la panne dure plusieurs heures, la bille 8 se déplacera le long de la partie 5 de l'arbre 3 entre les spires du ressort 4. Tl faut noter que rutilisation d'un ressort -permet d'assurer une proportionnalité rigoureuse du déplacement angulaire de la bille 8 par rapport à la butée 9 bien que le déplacement linéaire de la bille, le long de l'axe de la partie 5 de l'arbre 3, soit faible. En effet, les spires du ressort 4 peuvent se toucher sauf à l'endroit où la bille 8 est intercalée. On obtient ainsi une mémoire d'une grande capacité, 1 heure par spire du ressort, dans un volume très restreint.
Bien entendu, pendant la panne de secteur, le moteur pas à pas continue à être alimenté par le signal horaire, la source de ce signal étant alors alimentée par la réserve de marche de l'horloge-mère. De cette façon, l'indicateur horaire indique le temps exact et la mémoire mémorise la durée de la panne de secteur.
c) fonctionnement lorsque le secteur réapparaît:
Au moment où la tension réapparaît sur le réseau, le moteur 11 tourne à nouveau et entraîne la came 13, par l'intermédiaire de l'embrayage magnétique 12 à un rythme de 1 tour toutes les quatre secondes compatibles avec le temps de réaction des affichages secondaires, juslu'à ce que la bille 8 bute à nouveau contre la butée 9; c'est-à-dire que la position angulaire du canon 6 correspond de nouveau à l'heure exacte. Le rattrapage s'effectue donc à un rythme de une minute toutes les deux secondes dans la construction décrite de sorte que la mise à l'heure automatique s'effectue rapidement, une heure pouvant être rattrapée en deux minutes.
Pendant cette période de rattrapage, la bille 8 est soumise à deux actions contraires, l'une due à la rotation du canon 6 tendant à la rapprocher de la butée 9 et l'autre due à l'avance pas à pas du moteur 10 tendant à l'en éloigner. Ce dernier mouvement étant beaucoup plus lent, l'horloge-mère revient rapidement à un mode de fonctionnement normal décrit sous a) ci-dessus.
Les deux principaux avantages de cette horloge-mère sont les suivants:
1. - Réduction importante de la puissance de la réserve de marche (accumulateur) de l'horloge-mère du fait de l'utilisation d'un moteur pas à pas pour l'entral- nement de la mémoire et de l'indicateur horaire.
2. - Simplicité extrême de la mémoire de rattrapage, qui est purement mécanique, tout en assurant une précision absolue dans le rattrapage. Cette mémoire contribue également à réduire la puissance demandée à la réserve de marche puisqu'elle est entièrement mécanique et qu'elle ne nécessite aucune puissance mise à part celle nécessaire à vaincre les forces de frottement entre la bille 8, le ressort 4 et la rainure 7 du canon 6.
La fig. 4 illustre une variante de la mémoire mécanique de rattrapage. Celle-ci comporte un plateau 17, solidaire de l'arbre 3 entraîné par le moteur pas à pas 10, portant un ergot 18. L'arbre 3 présente une partie filetée 19, équivalente par analogie au ressort 4, sur laquelle est vissé le moyeu fileté 20 de la roue 16. Cette roue 16 comporte un doigt 21, équivalent par analogie à la bille 8, destiné à coopérer avec l'ergot 18 du plateau 17 qui lui correspond à la butée 9. Le pignon 15 est dans cette variante d'une largeur suffisante pour rester en prise avec la roue 16 lorsque celle-ci se déplace le long de la partie filetée de l'arbre 3.
Le fonctionnement d'une telle mémoire est en tout point similaire à celui de la mémoire précédemment décrite.
li est évident que la fréquence des impulsions du signal horaire commandant le moteur pas à pas pourrait être différente; de même que la vitesse de rotation du moteur 11. Enfin il faut noter que le rapport entre le pignon 15 et la roue 16 dépend du nombre d'impulsions par tour de la came 13 délivrées par le dispositif de commande des affichages secondaires.