[0001] La présente invention concerne les pièces d'horlogerie électroniques à affichage
analogique, en particulier les montres, qui sont munies d'un organe indicateur pour
afficher les secondes.
[0002] Plus précisément l'invention se rapporte aux pièces d'horlogerie de ce genre qui
sont construites selon le préambule de la revendication 1 et qui comportent au moins
deux moteurs pour actionner les différents organes d'affichage, l'un de ces moteurs
servant à entraîner l'organe indicateur des secondes, isolément ou non.
[0003] On connaît actuellement de telles montres dans lesquelles un moteur pas à pas actionne
une aiguille de secondes et une aiguille de minutes tandis qu'un autre entraîne une
aiguille d'heures et un indicateur de date (GB-A 2 110 846). Un tel agencement permet
à la fois d'équiper une montre à aiguille de secondes d'un système de correction électronique,
ce qui n'a pu être fait jusqu'à présent avec un seul moteur, de changer rapidement
de fuseau horaire sans risquer de perdre l'heure exacte et d'incorporer facilement
dans la montre une fonction chronographe.
[0004] Cette solution a un autre gros avantage: la consommation en énergie est nettement
plus faible que si la montre n'avait qu'un seul moteur alimenté par des impulsions
motrices de durée fixe. En effet, le moteur qui n'entraîne que des aiguilles et qui,
par conséquent, n'est toujours soumis qu'à une charge faible, peut être alimenté par
des impulsions motrices de faible énergie. Par contre, le moteur qui actionne le mécanisme
de calendrier a besoin, lui, d'impulsions nettement plus énergétiques, mais en nombre
beaucoup plus faible, par exemple une douzaine par heure. Ceci permet donc d'augmenter
dans une large mesure la durée de vie de la pile ou d'en réduire les dimensions sans
faire appel à des systèmes d'adaptation de l'énergie des impulsions motrices à la
charge des moteurs comme il en existe actuellement qui nécessitent des circuits relativement
compliqués.
[0005] Dans d'autres montres connues, un premier moteur pas à pas entraîne des aiguilles
de secondes, de minutes et d'heures alors qu'un second fait avancer un disque de quantième.
Cette solution présente le même avantage que la précédente en ce qui concerne la consommation.
Par ailleurs il est facile dans ce cas de programmer le circuit de commande du second
moteur de manière à réaliser un quantième perpétuel ou partiellement perpétuel.
[0006] Enfin, il est également connu de faire appel à deux moteurs pas à pas pour entraîner,
d'une part, une aiguille de secondes et, d'autre part, des aiguilles de minutes et
d'heures. Comme la première, cette troisième solution permet de munir la montre d'ûn
système de correction électronique et de multiplier les fonctions qu'elle peut remplir
sans augmenter le nombre de ses organes indicateurs. En effet, comme les aiguilles
de minutes et d'heures peuvent être déplacées rapidement, il est possible de les utiliser
pour afficher sur commande autre chose que l'heure courante, par exemple une heure
d'alarme mémorisée ou une date. Quant à l'aiguille de secondes, elle peut servir à
indiquer par un mouvement particulier ce qu'affichent à un moment déterminé les deux
autres aiguilles.
[0007] D'autre part, la fiabilité de la montre est augmentée par le fait qu'une panne de
fonctionnement du moteur des secondes ne provoque pas l'arrêt des aiguilles de minutes
et d'heures et si le moteur réservé à ces dernières entraîne en plus un mécanisme
de calendrier on réalise ici encore une économie d'énergie par rapport à une montre
à un seul moteur.
[0008] Le but de la présente invention est d'apporter aux montres et plus généralement aux
pièces d'horlogerie à organe indicateur de secondes qui sont munies d'au moins deux
moteurs (GB-A 2 110 846) un perfectionnement commun qui rende l'utilisation de ces
deux moteurs encore plus avantageuse qu'elle l'est actuellemement.
[0009] Ce perfectionnement tient principalement au fait que, dans une pièce d'horlogerie
selon l'invention qui comporte un oscillateur, un diviseur de fréquence relié à cet
oscillateur, un premier organe indicateur pour afficher les secondes et un deuxième
organe indicateur pour afficher une autre information de temps, un premier moteur
qui comporte un rotor avec un aimant permanent porté par un axe couplé mécaniquement
au premier organe indicateur pour entraîner celui-ci, un premier circuit de commande
relié au diviseur de fréquence pour commander le premier moteur, un deuxième moteur
qui fonctionne pas à pas en réponse à des impulsions motrices de tension pour entraîner
le deuxième organe indicateur, un deuxième circuit de commande également relié au
diviseur pour produire ces impulsions motrices et un dispositif de correction pour
permettre de faire passer la pièce d'horlogerie d'un mode de fonctionnement normal
à un mode de correction et inversement et de modifier au moins l'information de temps
affichée par le deuxième organe indicateur lorsque la pièce d'horlogerie est en mode
de correction, le premier moteur comporte au moins deux bobines et que le premier
circuit de commande est conçu pour appliquer en permanence à ces bobines des tensions
variables qui permettent de soumettre le rotor de ce moteur à un champ magnétique
tournant de façon que le premier organe indicateur progresse d'au moins cinq sauts
par seconde, ceci tant que la pièce d'horlogerie est en mode de fonctionnement normal.
[0010] L'information de temps affiché par le deuxième organe indicateur peut être les minutes,
les heures ou la date.
[0011] Si il s'agit des minutes ou des heures la pièce d'horlogerie selon l'invention est
également munie d'un troisième organe indicateur pour afficher respectivement les
heures ou les minutes qui est de préférence entraîné, dans le premier cas, par le
second moteur et dans le second par le premier moteur mais qui pourrait tout aussi
bien être actionné par un troisième moteur de type pas à pas comme le deuxième.
[0012] Si il s'agit de la date la pièce d'horlogerie comporte en plus un troisième et un
quatrième organe indicateur pour afficher les minutes et les heures, qui peuvent être
entraînés soit par le premier moteur, soit par un moteur pas à pas supplémentaire,
voire même deux.
[0013] Dire que l'on alimente le premier moteur en permanence par des tensions qui permettent
de soumettre son rotor à un champ magnétique tournant sous-entend, premièrement, que
l'on peut à chaque instant imposer à ce rotor la position que l'on veut en donnant
aux tensions qui sont appliquées au moteur les valeurs qui correspondent à cette position,
deuxièmement, qui si pour une raison quelconque, par exemple un choc, un champ magnétique
externe ou même un blocage momentané du mécanisme qu'il entraîne, il ne tourne pas
ou ne vient pas se placer dans la bonne position ou encore s'écarte de la position
dans laquelle il devrait rester, il reprendra de lui-même sa position correcte dès
que la cause de cette perturbation disparaîtra et, troisièmement, que l'on peut aussi
le contraindre à faire, à la vitesse que l'on désire, un nombre de pas par tour quelconque.
A la limite on pourrait sans sortir du cadre de l'invention, rendre le nombre de pas
par tour infini, c'est-à-dire faire tourner le moteur et, par conséquent, l'aiguille
de secondes de façon parfaitement continue. Le problème est qu'il faudrait alors lui
associer un circuit de commande au moins en partie analogique. Or, il est pour l'instant
très difficile, pour ne pas dire exclu, d'utiliser ce genre de circuit dans une montre.
D'autre part, comme on le verra plus loin, il ne peut y avoir avantage à augmenter
le nombre de pas par tour du moteur que jusqu'à un certain point. Ensuite cela devient
pratiquement inutile. De plus, cette augmentation du nombre de pas par tour n'est
pas la seule solution pour accroître le nombre de sauts par minute de l'aiguille des
secondes qui, en fait, n'a pas de raisons lui non plus d'être très grand. Ceci est
intéressant car, comme on pourra également s'en rendre compte par la suite, le fait
d'augmenter le nombre de pas par tour du moteur rend son circuit de commande plus
compliqué, pas dans son principe, mais parce qu'il faut pour le réaliser un nombre
plus élevé et qui croit très vite de circuits élémentaires (bascules, portes, etc).
[0014] Par ailleurs, pour que le rotor d'un moteur puisse être soumis à un champ magnétique
tournant, il suffit que ce moteur comporte deux bobines et, de préférence, un stator
qui permettent de créer deux champs composants dans des directions différentes, par
exemple perpendiculaires. Ces deux champs n'ont pas besoin d'être eux-mêmes tournants
mais seulement de pouvoir changer de sens. La rotation du champ qui en résulte est
alors obtenue en faisant varier convenablement leurs amplitudes par le biais de tensions
appliquées aux bobines.
[0015] Le moteur bidirectionnel qui fait l'objet du brevet US 4 371 821 répond à cette définition
et comme, en plus, il est simple, peu encombrant et bien mis au point puisqu'il sert
déjà à la fabrication de certaines montres, il est très intéressant de l'utiliser
comme premier moteur dans une pièce d'horlogerie selon l'invention, avec cependant
une réserve.
[0016] Sous la plupart des formes d'exécution qu'on lui a données à titre d'exemple dans
le brevet en question et tel qu'on le trouve actuellement dans des montres, le moteur
a son stator qui est conformé de manière à intensifier le couple de positionnement
×- périodique auquel son rotor est soumis du fait simplement que ce stator comporte
trois pôles alors que l'aimant permanent du rotor n'en a que deux. En d'autres termes,
le moteur comprend des moyens de positionnement supplémentaires qui permettent d'assurer
à son rotor deux positions de repos opposées suffisamment stables et précises pour
que ce moteur fonctionne de manière sûre et avec un bon rendement ce qui, autrement,
ne pourrait pas être garanti, tout au moins dans le cas d'une pièce d'horlogerie telle
qu'une montre ou un réveil.
[0017] En contrepartie, du fait de la présence de ces moyens, il faut fournir davantage
d'énergie au moteur pour que son rotor puisse vaincre le couple de positionnement
qui agit sur lui.Déjà, lorsque le moteur est commandé normalement pour faire au rotor
des pas de 180
°, une bonne partie de l'énergie des impulsions motrices qu'il reçoit ne sert qu'à
cela et il n'est pas question alors d'immobiliser le rotor entre ses positions de
repos. De plus, à partir du moment où ce dernier a tourné de 90
°, le couple de positionnement devient pour lui un couple moteur et l'aide à terminer
son pas.
[0018] Si le rotor de ce même moteur devait tourner par petits pas, par exemple de 1°, il
n'aurait pas à vaincre le couple de positionnement que pour se déplacer mais aussi
pour pouvoir rester en place entre deux pas successifs et ceci dans toutes les positions
qu'il prendrait, sauf éventuellement ses positions de repos et les deux autres positions
pour lesquelles le couple serait nul. La consommation du moteur serait par conséquent
beaucoup plus importante que lorsqu'il fonctionne de la manière pour laquelle il est
conçu.
[0019] Ce qu'il faut faire c'est donc utiliser le moteur du brevet précité lorsqu'il ne
comporte pas de moyens de positionnement supplémentaires. En effet, dès lors que l'on
décide de commander le moteur d'une façon qui permet de contrôler à volonté la position
de son rotor, ces moyens ne sont plus nécessaires. Si l'on veut amener ce rotor dans
une position précise qui serait normalement une position de repos et l'y maintenir
il suffit d'appliquer aux bobines du moteur des tensions qui correspondent à cette
position. D'après ce qui a été dit précédemment, il est bien clair que le rotor restera
alors soumis à un couple de positionnement mais celui-ci sera suffisamment faible
pour qu'il ne soit pas justifié de prévoir des moyens qui, cette fois, permettraient
de le réduire le plus possible et même de l'annuler.
[0020] Les nouveaux avantages que peuvent présenter, grâce à l'invention, les montres à
deux ou plusieurs moteurs dont il a déjà été question ou d'autres pièces d'horlogerie
du même genre sont nombreux.
[0021] Tout d'abord leur rouage peut souvent être simplifié. Tant que l'on n'exige pas que
l'aiguille des secondes fasse un nombre de sauts par minutes très important, il est
possible de commander le premier moteur pour que son rotor fasse exactement un tour
par minute et de le positionner à l'intérieur de la pièce d'horlogerie de façon à
pouvoir fixer l'aiguille de secondes directement sur l'axe de ce rotor, que cette
aiguille soit ou non au centre du cadran. Ceci permet d'économiser la roue de secondes
et la roue intermédiaire qui seraient nécessaires si le moteur était un moteur pas
à pas fonctionnant de manière classique. Grâce à cette simplification, le rouage occupe
moins de place et revient moins cher. De plus, les forces de frottement et d'inertie
que le moteur doit vaincre sont diminuées et même pratiquement supprimées dans le
cas où il n'entraîne qu'une aiguille de secondes. Il consomme donc moins d'énergie.
[0022] D'autre part, si actuellement on veut offrir à l'utilisateur d'une montre électronique
à affichage analogique, la possibilité de remettre l'aiguille des secondes à zéro
quand il le désire, par exemple pour procéder à une mise à l'heure précise, à la seconde
près, ou parce que cette montre comporte une fonction chronographe, on est obligé
de prévoir un mécanisme, par exemple à coeur, ou des moyens de détection qui permettent
au circuit électronque soit de savoir où se trouve l'aiguille au moment où le retour
à la position zéro est commandé, soit de pouvoir l'arrêter lorsqu'elle passe par cette
position. Grâce à l'invention, le problème peut être résolu de façon beaucoup plus
simple, en intervenant uniquement au niveau du circuit intégré de la montre.Ceci est
surtout vrai lorsque le rotor du premier moteur fait un tour par minute car, dans
ce cas, il suffit d'appliquer aux bobines de ce dernier les tensions qui correspondent
à la position zéro de l'aiguille des secondes en réponse à un signal produit par un
organe de commande manuelle, ce qui n'est pas plus compliqué que de remettre à zéro
un compteur de secondes dans une montre à affichage digital.
[0023] En outre, comme on l'a déjà dit, si le fonctionnement du premier moteur est perturbé
momentanément, son rotor reprend ensuite automatiquement sa position correcte. Donc
si ce rotor fait un tour par minute et si il n'entraîne que l'aiguille des secondes
il n'y a aucun risque de perdre l'heure pour cette raison. Si il entraîne en même
temps l'aiguille des minutes, ce risque n'est plus éliminé mais seulement diminué
car pour que l'heure ne soit pas perdue il faut alors que la perturbation dure moins
d'une minute et que le rotor reprenne ensuite sa position en tournant dans le bon
sens.
[0024] A cela il faut ajouter les avantages dus au fait que l'on peut faire faire au rotor
du premier moteur le nombre de pas par tour que l'on veut et qui sont les suivants:
Premièrement, dans les montres électroniques classiques, l'aiguille des secondes,
qui fait un saut toutes les secondes, avance d'une façon saccadée moins agréable à
voir que la rotation quasi-continue de celle des montres mécaniques et qui permet
moins facilement de constater au premier coup d'oeil si la montre marche correctement
ou pas. Dans une montre conforme à l'invention, en faisant avancer l'aiguille des
secondes à raison de cinq sauts par seconde, on reproduit le mouvement de la trotteuse
de la plupart des montres mécaniques et il est facile de faire passer le nombre de
ces sauts, par exemple, à 16 ou 32 pour donner l'impression que l'aiguille progresse
de façon vraiment continue. Aller au-delà serait inutile car l'utilisateur ne verrait
plus la différence.
[0025] Deuxièmement, lorsque les montres classiques en question peuvent également être utilisées
comme chronographes les temps chronométrés ne peuvent être connus qu'à la seconde
près avec chaque fois une possibilité d'erreur de plus ou moins une unité, ce qui
est un handicap par rapport aux montres- chronographe mécaniques où la précision est
généralement de un cinquième de seconde. Grâce à l'invention, non seulement ce handicap
peut être facilement comblé en faisant faire cinq sauts par seconde à l'aiguille de
secondes mais en plus il possible, en optant pour dix sauts ou plus au lieu de cinq,
d'at- teindre le dixième de seconde, limite qui est imposée par le nombre de graduations
que peut porter le cadran d'une montre.
[0026] Enfin, troisièmement, les moteurs pas à pas qui sont utilisés actuellement pour la
fabrication des montres sont des moteurs dont le rotor tourne par pas de 180
°. La rotation du rotor pendant chacun de ces pas est très rapide et peut être assimilée
à un choc. Ce choc provoque dans les divers éléments de la montre des vibrations mécaniques
qui dissipent inutilement une partie de l'énergie électrique fournie au moteur et
pour une montre à aiguille de secondes cela arrive soixante fois par minute. Cet inconvénient
était un peu atténué dans le cas des moteurs à aimant hexapolaire qui ont également
été utilisés dans les montres mais qui ne le sont plus pour des raisons d'encombrement
et de difficulté de fabrication. Dans une montre selon l'invention il peut l'être
beaucoup plus car il est bien clair que si l'on fait faire au rotor du premier moteur
des pas de 1,2° ou même de quelques degrés le phénomène de choc est supprimé pour
ce moteur et il ne subsiste plus que pour les autres qui n'ont la plupart du temps
à faire que un ou quelques pas par minute, par heure ou par jour lorsque la montre
fonctionne normalement.
[0027] Si l'on fait le bilan de l'énergie qui peut être économisée en prenant comme premier
moteur un moteur pas à pas sans moyens de positionnement pour son rotor, en faisant
tourner ce rotor par pas suffisamment petits et en lui faisant entraîner directement
l'aiguille des secondes, on constate que, même sans nécessairement utiliser toutes
ces possibilités à la fois, on peut arriver à ce que, bien qu'il soit normalement
alimenté en permanence, ce moteur ne consomme pas plus qu'un moteur pas à pas traditionnel
commandé toutes les secondes par des impulsions de courant. Il est même possible,
à condition de choisir et de faire fonctionner correctement le ou les autres moteurs,
de réaliser globalement un gain d'énergie par rapport à une montre qui ne comprend
que des moteurs pas à pas alimentés de façon classique. Lorsque c'est effectivement
le cas, la totalité ou une partie de ce gain peut servir à augmenter la sécurité de
fonctionnement du ou des moteurs qui entraînent les organes indicateurs autres que
l'aiguille des secondes, par exemple en renforçant le couple de positionnement auquel
est soumis le rotor du ou des moteurs en question ou en alimentant celui-ci ou ceux-ci
par des impulsions de durée supérieure à celle prévue habituellement.
[0028] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de deux modes
possibles de mise en oeuvre, choisis à titre d'exemples. Cette description sera faite
en référence aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 est un schéma-bloc d'une montre électronique à deux moteurs conforme
à l'invention, dans laquelle le premier moteur n'entraîne qu'une aiguille de secondes;
- la figure 2 est une vue schématique de ce premier moteur;
- la figure 3 représente schématiquement les champs magnétiques agissant sur l'aimant
de son rotor;
- la figure 4 montre la forme des tensions qui sont appliquées à ses bobines lorsque
la montre fonctionne normalement;
- la figure 5 est un schéma-bloc de son circuit de commande;
- la figure 6 est une vue schématique et partielle du second moteur de la montre qui
entraîne les autres aiguilles;
- la figure 7 est un schéma-bloc d'une autre montre électronique à deux moteurs conforme
à l'invention, dans laquelle le premier moteur entraîne à la fois une aiguille de
secondes et une aiguille de minutes; et
- la figure 8 est un schéma-bloc du circuit de commande de ce premier moteur.
[0029] La montre représentée sur la figure 1 comprend un oscillateur à quartz 1 pour produire
un signal de fréquence standard de 32 768 Hz. Ce signal est appliqué à l'entrée CL
d'un diviseur de fréquence 2 chargé de fournir tous les signaux périodiques dont les
autres parties du circuit de la montre ont besoin pour remplir leur fonction.
[0030] Ce diviseur de fréquence 2 présente notamment six sorties a à f où apparaissent des
signaux, respectivement, de 16 384 Hz, 8192 Hz, 4096 Hz, 2048 Hz, 1024 Hz et 512 Hz,
et deux autres g et h par lesquelles il délivre, respectivement, un signal de 5 Hz
et des impulsions de temps de 1/12 Hz. Il comporte également une entrée R qui permet
de remettre à zéro l'ensemble de ses sorties lorsque le niveau logique d'un signal
appliqué à cette entrée passe par exemple de "0" à "1".
[0031] La sortie g du diviseur est reliée par l'intermédiaire d'une porte ET 3 à une entrée
h du circuit de commande 4 d'un moteur 5 chargé d'entraîner directement, c'est-à-dire
sans rouage intermédiaire, une aiguille de secondes 6 qui, lorsque la montre fonctionne
normalement, avance à raison de cinq sauts par seconde.
[0032] Le circuit 4 reçoit par ailleurs directement, par une autre entrée a, le signal de
sortie de l'oscillateur 1, par six autres encore b à g les signaux que le diviseur
de fréquence 2 fournit à ses sorties a à f et, enfin, par une dernière i un signal
dont la provenance et l'utilité seront indiquées par la suite.
[0033] La figure 2 montre schématiquement comment est réalisé le moteur 5.
[0034] Il comporte un rotor 27 dont l'arbre, non visible sur la figure, porte l'aiguille
des secondes de la montre et un aimant permanent bipolaire 28, en forme de cylindre
et aimanté diamétralement.
[0035] Cet aimant qui a son axe confondu avec l'axe de rotation 27a du rotor est logé au
centre d'une ouverture cylindrique 29 prévue dans un stator 30.
[0036] Le stator 30 présente trois parties polaires 31, 32 et 33, de réluctance magnétique
faible qui ont chacune une face polaire, respectivement 31a, 32a et 33a, en regard
de l'aimant 28 et qui sont disposées de façon que deux d'entre elles, celles qui sont
désignées par les repères 32 et 33, soient symétriques par rapport à un plan P qui
constitue le plan médian de la troisième et qui, naturellement, contient l'axe de
rotation 27a du rotor.
[0037] Ces trois parties polaires sont réunies entre elles, du côté de leur face polaire,
par trois parties étroites ou isthmes 34, 35, 36, de réluctance élevée, qui finissent
de délimiter l'ouverture 29 et, du côté opposé à cette face, par une partie de réluctance
faible 37, en forme de U dont les deux branches latérales 37a et 37
b sont raccordées respectivement aux parties polaires 32 et 33 et la base 37c à la
partie polaire 31.
[0038] Enfin le moteur 5 comprend également deux bobines 38 et 39 qui sont placées autour
de la partie 37 du stator, de part et d'autre de la partie polaire 31, et qui sont
reliées au circuit de commande du moteur.
[0039] Il est bien clair qu'en pratique le stator 30 ne sera pas réalisé en une mais généralement
en deux pièces dont l'une portera les bobines et dont l'autre formera les parties
polaires et les isthmes, ces deux pièces étant assemblées par des moyens adéquats,
par exemple des vis.
[0040] Par ailleurs, si l'on compare le moteur qui vient d'être décrit sommairement à celui
qui fait l'objet du brevet US 4 371 821 on constate qu'il s'agit bien du même et qu'il
correspond effectivement au cas où l'on ne prévoit pas de moyens de positionnement
supplémentaires pour le rotor puisque l'ouverture 29 dans laquelle est logé l'aimant
de ce dernier est vraiment cylindrique.
[0041] D'une manière générale, lorsqu'une tension est appliquée à la bobine 38, celle-ci
produit un champ magnétique B
1 dont les lignes de force sont symbolisées par la ligne 40 en traitillés. Les lignes
de force passent par la moitié de la partie 37 du stator où se trouve cette bobine
et par la partie polaire 32, traversent l'ouverture 29 entre les faces polaires 32a
et 31 a et se referment à travers la partie polaire 31.
[0042] De même, lorsqu'une autre tension est appliquée à la bobine 39, celle-ci produit
un deuxième champ magnétique B
2 dont les lignes de force sont symbolisées par la ligne 41 également en traitillés.
Ces lignes de force qui sont les symétriques des précédentes par rapport au plan P,
passent par l'autre moitié de la partie 37 et la partie polaire 33, traversent l'ouverture
29 entre les faces polaires 33a et 31 a et se referment à travers la partie polaire
31.
[0043] Naturellement, le sens et l'intensité des champs Bi et B
2 dépendent respectivement du sens et de la valeur des tensions qui sont appliquées
aux bobines.
[0044] La figure 3 montre schématiquement ces deux champs dans l'ouverture 29, avec un sens
et une intensité choisis arbitrairement, ainsi que le champ Br qui en résulte.
[0045] Lorsque ce champ B
r est effectivement créé le rotor est soumis à un couple moteur qui l'amène à tourner
et à venir se placer, par le chemin le plus court, dans la position pour laquelle
l'axe d'aimantation N-S de l'aimant 28 a la même direction et le même sens que le
champ, à condition bien entendu que le rotor ne se trouve pas déjà dans cette position
et que le couple moteur en question soit supérieur au couple résistant dû notamment
à la charge que le rotor doit entraîner, aux frottements de son arbre sur les paliers
entre lesquels il est monté et au faible couple de positionnement qui, comme on l'a
déjà indiqué, tient au fait que l'aimant 28 est bipolaire alors que le stator 30 présente
trois parties polaires. Si le champ B
r existe déjà et change subitement de direction, le rotor réagit de la même façon.
Par contre, si le champ tourne dans une sens ou dans l'autre, il entraîne le rotor
avec lui.
[0046] Ceci confirme ce qui a été dit précédemment, c'est-à-dire qu'en appliquant les tensions
qu'il faut aux bobines, on peut faire faire au rotor ce que l'on veut. On peut tout
aussi bien l'amener à occuper successivement différentes positions plus ou moins éloignées
l'une de l'autre selon un programme déterminé que le faire tourner dans un sens ou
dans l'autre, de façon continue ou pas et à la vitesse que l'on désire. On peut même
faire varier à volonté le couple utile fourni par le moteur sur un tour ou d'un tour
à l'autre en modifiant l'intensité du champ Br mais ceci n'est évidemment pas justifié
lorsque le rotor n'entraîne qu'une ou plusieurs aiguilles d'une montre.
[0047] Dans le cas de la montre de la figure 1, il suffit que, normalement, le rotor tourne
dans le sens qui permet de faire avancer l'aiguille des secondes, en faisant 300 pas
de 1,2
° par minute, à vitesse constante, et qu'il puisse venir se placer sur commande dans
la position qui correspond à la position zéro de l'aiguille.
[0048] Si le rotor devait tourner de façon continue à la même vitesse, il faudrait que les
champs Bi et B
2 varient de manière sinusoïdale en fonction du temps en obéissant aux relations:
Bi = |CR| sin wt
et B2 = |CR| cos (mt + φ)
où |CR| est l'intensité constante du champ résultant CR, ω égal à 2Π/60 et un angle
de déphasage qui dépend de l'angle formé par les directions des champs B
i et B
2 dans l'ouverture 29 du stator.
[0049] Comme les champs magétiques B
1 et B
2 sont proportionnels aux courants qui circulent respectivement dans les bobines 38
et 39 et, par conséquent, aux tensions qui leur sont appliquées, ces dernières devraient
alors être données par les relations: V'i = Vo sin mt et V'
2 = V
o cos (wt + φ)
[0050] En fait, étant donné que le rotor doit avancer par pas, ce qu'il faut appliquer aux
bobines ce ne sont pas ces tensions sinusoïdales mais des tensions quasi-sinusoïdales
Vi et V
2 qui leur correspondent, c'est-à-dire des tensions qui varient par paliers successifs
à l'image de celles représentées sur la figure 4, en suivant de très près les variations
qui seraient celles des tensions V'
1 et V'
2.
[0051] D'autre part, lorsque le moteur du brevet US 4 371 821 est conçu pour fonctionner
normalement par pas de 180
° l'angle entre les directions des champs B
1 et B
2 peut être compris en gros entre 60
° et 120
° mais il est choisi de préférence égal à 90
° car cela permet notamment d'avoir un champ résultant qui a la même intensité lorsqu'il
se trouve dans le plan qui correspond au plan P de la figure et lorsqu'il est perpendiculaire
à ce plan. Dans le cas présent le fait d'opter pour cette valeur a pour avantage de
simplifier notablement le circuit de commande du moteur car l'angle que l'on a fait
intervenir dans les expressions du champ B
2 et de la tension V'
2 est alors égal à zéro. Les courbes de la figure 4 correspondent effectivement à cette
situation.
[0052] Par contre, il est bien clair que ces courbes ne sont pas correctes en ce qui concerne
le nombre de paliers représentés pour chacune des tensions V
1 et V
2. Il n'y en a que quinze pour chaque quart de période alors que, théoriquement, si
l'on voulait commander le moteur de façon que le rotor fasse 300 pas par minute en
appliquant aux bobines des tensions qui se rapprochent le plus possible de tensions
véritablement sinusoïdales il en faudrait 75. Comme on le verra plus loin, on peut
en prévoir moins pour, là encore simplifier le circuit de commande, sans que le mouvement
apparent de l'aiguille des secondes s'en ressente, mais malgré cela il ne serait pratiquement
pas possible de représenter les deux courbes en faisant apparaître nettement tous
leurs paliers sur une seule page.
[0053] La figure 5 montre une forme possible de réalisation du circuit de commande 4 du
moteur capable de lui fournir les tensions quasi-sinusoïdales Vi et V
2 dont il a besoin dans le cas où les directions des champs B
1 et B
2 forment effectivement entre elles un angle de 90
°.
[0054] On a également représenté sur cette figure les bobines 38 et 39 du moteur et, pour
une raison que l'on comprendra par la suite, l'oscillateur 1, le diviseur de fréquence
2 et la porte ET 3 de la figure 1.
[0055] Sous cette forme le circuit de commande 4 comprend deux compteurs 50 et 51, deux
décodeurs 52 et 53, deux circuits sélecteurs 54 et 55, deux flip-flops de type T 56
et 57 et un circuit formateur 58 qui alimente les bobines 38 et 39 du moteur.
[0056] Le compteur 50 dont la capacité de comptage est égale au nombre de pas que doit faire
le rotor en quinze secondes, c'est-à-dire 75, a une entrée de comptage CL et une entrée
de remise à zéro R reliées respectivement aux entrées h et i du circuit. L'entrée
CL peut donc recevoir par l'intermédiaire de la porte ET 3 le signal de 5 Hz provenant
de la sortie g du diviseur de fréquence 2. Ce compteur possède par ailleurs sept sorties
a à g qui sont reliées chacune et dans l'ordre à sept entrées a à
g du décodeur 53.
[0057] Le compteur 51 qui, lui, a une capacité de comptage de quatre, a une entrée de comptage
CL connectée à la sortie de plus haut poids g du compteur 50, une entrée de remise
à zéro R reliée également à l'entrée i du circuit et deux sorties reliées à deux entrées
c et d du circuit formateur 58.
[0058] Le décodeur 52 a lui aussi sept entrées a à g qui sont reliées aux entrées a à g
du circuit et, par conséquent, l'une à la sortie de l'oscillateur 1 et les autres
aux sorties a à f du diviseur 2.
[0059] Les deux décodeurs 52 et 53 présentent chacun 75 sorties si à s
75 qui sont connectées à la fois au sélecteur 54 et au sélecteur 55. Plus précisément,
celles du décodeur 52 sont reliées à 75 entrées a
i à a
75 du sélecteur 54 et à 75 entrées a
1 à a
75 du sélecteur 55 tandis que celles du décodeur 55 sont reliées à 75 autres entrées
b
1 à b
7s du sélecteur 54 et à 75 autres entrées b
1 à b
75 du sélecteur 55.
[0060] En ce qui concerne les flip-flops, le premier, 56, a son entrée d'horloge CL reliée
par l'intermédiaire d'un inverseur 59 à l'entrée g du circuit donc à la sortie f du
diviseur de fréquence, son entrée de remise à zéro R reliée à la sortie p du sélecteur
54 et sa sortie Q reliée à une troisième entrée a du circuit formateur 58 alors que
le second, 57, a son entrée CL reliée directement à l'entrée g, son entrée R reliée
à la sortie p du sélecteur 55 et sa sortie Q reliée à une quatrième entrée, b, du
circuit formateur.
[0061] Enfin, ce circuit formateur possède trois sorties dont une, c, est connectée à la
première borne de la bobine 38, une autre, f, à la seconde borne de cette même bobine
et à la première borne de la bobine 39 et la dernière, g, à la seconde borne de cette
bobine 39.
[0062] Si l'on compare le circuit de la figure 5, y compris l'oscillateur 1 et le diviseur
de fréquence 2 mais abstraction faite de la porte ET 3, à celui que l'on trouve dans
la demande de certificat d'utilité FR-A 2 585 901, où il est question de commander
le même moteur en faisant aussi faire à son rotor un tour par minute à vitesse constante,
on constate qu'ils sont tout à fait semblables, c'est-à-dire qu'ils comprennent les
mêmes éléments connectés entre eux de la même façon. Les seules différences sont que
le compteur 50 a une capacité de comptage cinq fois plus élevée que celle du compteur
qui lui correspond dans cette demande et que le nombre d'entrées et/ou de sorties
des décodeurs et des sélecteurs n'est pas le même. Ceci est dû au fait que dans la
demande suisse il est question de faire faire seulement soixante pas par tour au rotor
du moteur au lieu de 300.
[0063] D'autre part, les décodeurs 52 et 53 et les sélecteurs 54 et 55 peuvent être réalisés
de la même manière que ceux qui sont décrits en détail dans la demande française en
utilisant simplement des portes et des inverseurs mais en plus grand nombre. Quant
au circuit formateur il peut être exactement le même.
[0064] Par conséquent, l'explication détaillée du fonctionnement du circuit de la figure
5 peut très facilement être calquée sur celle du circuit de la demande de brevet suisse
en modifiant les valeurs des grandeurs qui interviennent lorsque celles-ci sont liées
au nombre de pas par tour du rotor et en laissant au contraire inchangées les valeurs
des grandeurs qui sont liées au fait que le rotor fait un tour par minute. Comme,
en plus, cette explication serait longue et inutile pour la compréhension de l'invention
on ne la donnera pas. On se contentera seulement de préciser trois choses.
[0065] Tout d'abord, dans la demande de brevet suisse il est question de donner au décodeur
qui correspond au décodeur 52 une configuration telle que quinze nombres E soient
les entiers les plus proches de nombres F calculés à l'aide de la relation:

ces nombres E étant égaux aux différents temps T qui séparent chaque instant ou toutes
les sorties du décodeur passent de l'état "1" à l'état "0" des instants suivants où
ces sorties repassent successivement à "1" divisés par la demi-période du signal de
l'oscillateur qui est égale à environ 15,2 ils.
[0066] Dans cette relation, la présence du nombre 15 est liée au fait que le nombre de paliers
que doivent présenter les tensions quasi-sinusoïdales appliquées aux bobines est de
quinze par quart de période, ce nombre étant aussi celui des sorties du décodeur.
Le terme de 90° provient du fait qu'il suffit évidemment de déterminer les niveaux
de paliers pour seulement une des tensions, en l'occurence celle en sinus, et le premier
quart de période de celle-ci. Le terme (2i - 1 )/2, où i est un entier qui varie de
1 à 15, signifie que l'on donne à chaque niveau de palier la valeur qu'aurait la tension
véritablement sinusoïdale correspondante à l'instant situé au milieu de la période
qui délimite ce palier, ce qui est une autre condition à respecter si l'on veut que
les tensions appliquées aux bobines se rapprochent le plus possible des tensions sinusoïdales
pures. Enfin, le nombre 64 est choisi parce qu'il permet d'obtenir des valeurs différentes
pour les nombres E.
[0067] Dans le cas du circuit de la figure 5 les nombres F sont, de préférence, donnés par
la relation:

[0068] Les valeurs de E sont alors les suivantes:

[0069] On constate que pour les valeurs les plus élevées de i on a plusieurs fois la même
valeur de E pour des i différents, c'est-à-dire que dans les régions du maximum et
du minimum de la tension Vi il y aura des paliers où celle-ci conservera la même valeur
non plus pendant seulement un cinquième de seconde mais pendant deux, trois et même
quatre cinquièmes de seconde. Cependant, on voit également que pour les premières
valeurs de i celles de E sont nettement différentes les unes des autres, ce qui veut
dire que pendant le temps où la tension V
i restera la même la tension V
2 variera, elle, par paliers de un cinquième de seconde et de niveaux nettement différents.
Il est évident qu'il en sera de même pour les intensités des champs magnétiques B
1 et B
2 et que l'inverse se produira pour les valeurs de la tension V
2 situées dans la zone de son maximum et de son minimum. Par conséquent, comme on l'a
déjà dit, le fait que les tensions V
1 et V
2 ne prennent pas 75 valeurs différentes par quart de période est pratiquement sans
importance pour le mouvement du rotor.
[0070] Si l'on voulait effectivement 75 paliers distincts il faudrait remplacer dans l'expression
de F le nombre 128 par 2048 ce qui rendrait la réalisation du décodeur beaucoup plus
compliquée. Or il est bien clair que, déjà, rien que le fait de faire passer le nombre
de pas par tour du rotor de 60 à 300 augmente beaucoup le nombre de portes et d'inverseurs
et, dans une mesure encore nettement plus large, le nombre de transistors qu'il faut
pour réaliser les décodeurs et les sélecteurs.
[0071] A noter que ceci confirme ce que l'on a dit précédemment à propos de la croissance
du nombre de composants que doit comprendre le circuit de commande du moteur en fonction
du nombre de pas par tour du rotor et que si l'on avait choisi de faire faire à l'aiguille
des secondes un nombre de sauts par minute beaucoup plus grand il aurait fallu prévoir
un rouage démultiplicateur entre le moteur et elle.
[0072] La deuxième chose qu'il est intéressant de préciser c'est que, comme celui de la
demande de brevet FR-A 2 585 901, le circuit de la figure 5 permet d'alimenter les
bobines du moteur qu'il commande par des tensions qui varient chacune entre +V
o et -Vo (voir fig. 4), Vo étant égal à la moitié de la tension de la pile qui équipe
la montre dont il fait partie.
[0073] Enfin, il faut voir que dans le circuit de la figure 5 les compteurs 50 et 51 comportent
des entrées respectives de remise à zéro R qui n'existent pas dans la demande de brevet
suisse. Ces entrées R qui sont reliées toutes les deux à l'entrée i du circuit sont
prévues pour permettre de ramener à n'importe quel moment le rotor du moteur dans
la position précise pour laquelle la tension Vi est sensiblement nulle et la tension
V
2 égale à +V
o. Naturellement, on s'arrange pour que cette position du rotor corresponde à la position
zéro de l'aiguille des secondes qu'il porte sur son arbre.
[0074] En revenant à la figure 1 on constate que la sortie h du diviseur de fréquence 2
à laquelle apparaissent les impulsions de temps de 1/12 Hz est reliée au travers d'une
porte ET 9 et d'une porte OU 10 à un circuit 11 servant à commander un moteur pas
à pas bidirectionnel 12 qui, par l'intermédiaire d'un rouage 13, entraîne une aiguille
de minutes 7 et une aiguille d'heures 8.
[0075] Ce second moteur, 12, qui est représenté partiellement sur la figure 6 est, à peu
de chose près, identique au moteur 5. La seule différence est que les faces polaires
32'a et 33'a des parties polaires 32' et 33' de son stator 30', qui correspondent
aux parties polaires 32 et 33 du stator du moteur 5, présentent des encoches respectives
42 et 43, symétriques par rapport au plan P' qui est l'analogue du plan de symétrie
P de ce dernier (voir fig. 2). Ces encoches sont une solution parmi d'autres pour
réaliser les moyens de positionnement supplémentaires dont il a déjà été question
et qui permettent d'assurer au rotor 27' deux positions de repos bien définies et
stables, pour lesquelles son axe d'aimantation N-S se trouve dans le plan P'. Elles
pourraient être remplacées par exemple par des plats sensiblement perpendiculaires
au plan P' que présenteraient la face polaire 31'a de l'autre partie polaire 31' du
stator et la face interne de la partie étroite qui lui est diamétralement opposée
par rapport à l'ouverture 29 dans laquelle est logé l'aimant 28' du rotor.
[0076] Il existe quatre façon différentes d'alimenter les deux bobines d'un moteur bidirectionnel
comme le moteur 12 pour le faire fonctionner normalement, c'est-à-dire par pas de
180
° dans un sens ou dans l'autre.
[0077] La première solution consiste à appliquer en même temps à l'une des bobines une impulsion
motrice de durée et de polarité déterminées et à l'autre deux impulsions successives
plus courtes, la première de même polarité que l'impulsion longue et la seconde de
polarité opposée. Ainsi, on peut faire tourner la résultante des champs B'
1 et B'
2 créés par les bobines, qui ont la même intensité, dans un sens ou dans l'autre et
entraîner ainsi le rotor dans le même sens.
[0078] La deuxième est d'envoyer une impulsion à l'une des bobines, puis, immédiatement
après, une impulsion de polarité opposée à l'autre bobine. Dans ce cas les champs
B'
1 et B'
2 agissent successivement sur le rotor pour lui faire faire un pas.
[0079] La troisième solution a en commun avec la première que l'on applique à l'une des
bobines deux impulsions courtes de polarités opposées et à l'autre une impulsion plus
longue qui se termine en même temps que la seconde impulsion courte. Elle s'en distingue
par le fait que les deux impulsions courtes sont séparées par un certain laps de temps
à peu près égal à leur durée, que l'impulsion longue ne commence que lorsque la première
impulsion courte se termine et que cette impulsion longue et cette première impulsion
courte ont des polarités opposées. On utilise donc ici l'un des champs B'
1 et B'
2, puis l'autre, puis la résultante des deux.
[0080] Enfin, la quatrième possibilité consiste à se servir d'une bobine pour faire tourner
le rotor dans un sens et de l'autre bobine pour entraîner le rotor dans l'autre sens
et à leur appliquer simplement des impulsions motrices de polarité alternée, à raison
d'une impulsion par pas.
[0081] Ces quatre manières possibles de faire fonctionner le moteur ont été décrites en
détail dans le brevet US 4 371 821 en ce qui concerne la première et dans le brevet
US 4 514 676 pour ce qui est des trois autres. Il n'est donc pas nécessaire de le
refaire ici.
[0082] Par ailleurs, il est bien clair que l'on peut faire appel à n'importe laquelle de
ces solutions pour réaliser la montre de la figure 1, avec toutefois une préférence
pour la première qui s'est avérée jusqu'ici être la plus avantageuse, et que la façon
de concevoir le circuit de commande 11 dépend du choix que l'on fait. C'est l'une
des raisons pour lesquelles le circuit 11 ne sera pas, lui non plus, décrit en détail.
L'autre raison est que, selon que l'on opte pour la première solution ou l'une des
trois autres, on peut utiliser pratiquement sans le modifier soit le circuit que l'on
trouve déjà dans certaines montres qui comportent un moteur bidirectionnel semblable
à celui de la figure 6, soit l'un des circuits décrits dans le brevet US 4 514 676
précité.
[0083] La seule chose qu'il faut préciser pour pouvoir expliquer le fonctionnement de la
montre représentée sur la figure 1 c'est que, en plus des impulsions de temps de 1/12
Hz ou, comme on le verra par la suite, des impulsions de correction qui sont appliquées
à l'une, a, de ses entrées et de divers signaux périodiques provenant du diviseur
de fréquence 2, le circuit 11 reçoit également, sur une entrée b, un signal de commande
de sens de rotation CS qui lui permet de faire tourner le moteur 12 dans un sens ou
dans l'autre en fonction du niveau logique de ce signal.
[0084] Ce signal CS est produit par un système de correction qui comprend une tige de commande
manuelle rotative à deux positions axiales, l'une neutre et l'autre de correction.
Cette tige, qui n'est pas représentée sur la figure 1, actionne quand elle pivote
deux commutateurs 14 et 15 qui génèrent alors deux signaux formés chacun d'une suite
d'impulsions dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation de la
tige et qui sont déphasés l'un par rapport à l'autre, le signe de déphasage dépendant
du sens de cette rotation. Ces signaux sont transmis par l'intermédiaire de circuits
anti-rebondissements 17 et 18 à des entrées a et b d'un circuit générateur de signaux
de correction 20.
[0085] Un troisième commutateur 16, actionné par la tige de commande lorsqu'elle est déplacée
axialement, fournit un signal logique représentatif de la position occupée par cette
tige qui est appliqué par l'intermédiaire d'un circuit anti-rebondissements 19 à une
troisième entrée c du circuit générateur de signaux de correction 20 et à l'entrée
i du circuit de commande 4 du premier moteur 5. Ce signal qui a la valeur "0" ou la
valeur "1" selon que la tige se trouve respectivement en position neutre ou en position
de correction est également envoyé à l'entrée d'un inverseur 21 dont la sortie est
reliée à l'entrée R du diviseur de fréquence 2 et aux portes ET 3 et 9.
[0086] Le circuit générateur de signaux de correction 20 qui peut être très facilement réalisé
à l'aide de flip-flops et de portes à l'image de celui qui est décrit dans le brevet
US 4 379 642 est conçu pour produire, en plus du signal de commande de sens de rotation
CS du second moteur qu'il délivre sur une première sortie d, un signal d'impulsions
de correction CP qu'il fournit sur une seconde sortie e reliée à la porte OU 10.
[0087] Le signal CS reste au même niveau logique, par exemple "0", sauf lorsque la tige
de commande est à la fois en position de correction et soumise à une rotation dans
le sens qui est prévu pour permettre de retarder la montre.
[0088] Quant aux impulsions de correction CP, elles apparaissent à la sortie e du circuit
chaque fois que l'on tourne la tige en position de correction et leur fréquence est,
comme celle des signaux produits par les commutateurs 14 et 15, proportionnelle à
la vitesse de rotation de celle-ci.
[0089] Globalement, la montre que l'on vient de décrire fonctionne de la manière suivante:
[0090] En régime normal la tige de commande est en position neutre et le signal fourni par
le commutateur 16 est au niveau logique "0". Les portes ET 3 et 9 sont donc ouvertes
respectivement au signal de 5 Hz et aux impulsions de temps de 1/12 Hz produits par
le diviseur de fréquence 2. Le circuit de commande 4 reçoit alors sur ses entrées
le signal de 5 Hz, les signaux provenant des sorties a à f du diviseur et le signal
de l'oscillateur 1 et il applique en permanence aux bobines du premier moteur les
deux tensions quasi-sinusoïdales Vi et V
2 qui permettent au rotor de celui-ci de faire un pas de 1,2° tous les cinquièmes de
seconde et de faire avancer l'aiguille des secondes 6 de la même façon. Parallèlement,
le circuit de commande 11 applique des impulsions motrices toutes les cinq secondes
au second moteur 12 et comme le signal de commande de sens de rotation CS est au niveau
"0" le rotor de ce moteur tourne par pas de 180
° dans le sens qui permet de faire avancer l'aiguille des minutes 7 et celle des heures
8. Naturellement la commande des deux moteurs est synchronisée de façon que les sauts
de l'aiguille des minutes aient lieu lorsque l'aiguille des secondes passe par sa
position zéro.
[0091] Quand on amène la tige en position de correction le signal logique fourni par le
commutateur 16 passe au niveau "1" ce qui a pour effet de bloquer les portes ET 3
et 9 et de mettre les compteurs 50 et 51 du circuit de commande 4 du premier moteur
(voir figure 5) à zéro. Du fait de cette mise à zéro des compteurs et bien que le
circuit de commande 4 continue à recevoir sur ses entrées a à g les signaux de l'oscillateur
et du diviseur l'aiguille des secondes vient alors se placer par le plus court chemin
dans sa position zéro et, étant donné que le compteur 50 ne reçoit plus le signal
de 5 Hz, elle y reste tant que la tige est en position de correction.
[0092] Par ailleurs, à partir du moment où la tige est dans cette position et tant qu'elle
n'est pas soumise à une rotation les aiguilles de minutes et d'heures n'avancent plus,
vu que les impulsions de 1/12 Hz ne sont plus reçues par le circuit de commande 11
du second moteur. Par contre, si l'on tourne la tige des impulsions de correction
CP sont produites par le circuit générateur de signaux de correction 20 et appliquées
par l'intermédiaire de la porte OU 10 au circuit 11. Pour un sens de rotation de la
tige le signal CS reste au niveau logique "0" et le circuit 11 applique alors au moteur
12 des impulsions motrices qui font tourner son rotor dans le sens qui permet de faire
avancer les aiguilles de minutes et d'heures. Pour l'autre sens de rotation de la
tige, le signal CS passe au niveau logique "1" pendant le temps où des impulsions
de correction CP sont produites et le circuit 11 commande le moteur 12 de façon à
ce qu'il entraîne les aiguilles dans le sens du retard.
[0093] Enfin, lorsque l'on ramène la tige en position neutre, le passage du niveau "1" "
au niveau "0" du signal logique fourni par le commutateur 16 a pour effet de remettre
toutes les sorties du diviseur de fréquence 2 à zéro, ce qui permet notamment de remettre
aussi les entrées b à g du décodeur 52 du circuit de commande 4 du premier moteur
à zéro, et comme les portes 3 et 9 redeviennent passantes la montre se remet à fonctionner
normalement.
[0094] La montre représentée sur la figure 7 appartient à la catégorie de celles qui comportent
un premier moteur pour faire tourner à la fois une aiguille de secondes et une aiguille
de minutes et un second pour entraîner seulement une aiguille d'heures et qui permettent
à l'utilisateur d'effectuer une mise à l'heure, c'est-à-dire de modifier l'indication
des minutes conjointement avec celle des heures et de procéder à un changement de
fuseau horaire en ne déplaçant que l'aiguille des heures.
[0095] Comme la précédente, elle comprend un oscillateur 1' qui produit un signal de 32
768 Hz et un diviseur de fréquence 2' avec une entrée CL reliée à l'oscillateur, une
entrée de remise à zéro R, sept sorties a à f et g par lesquelles il fournit des signaux
périodiques respectivement de 16 384 Hz, 8 192 Hz, 4 096 Hz, 2 048 Hz, 1 024 Hz, 512
Hz et 5 Hz et une sortie h ou apparaissent des impulsions de temps dont la période
n'est plus de 5 s mais de 5 mn.
[0096] Ici encore, la sortie g du diviseur de fréquence 2' est reliée par l'intermédiaire
d'une porte ET 3' à une entrée h du circuit de commande 4' du premier moteur 5' qui
est identique au moteur de la figure 2 et qui entraîne l'aiguille de secondes 6' montée
directement sur l'axe de son rotor et l'aiguille de minutes 7' par l'intermédiaire
d'un rouage non représenté.
[0097] Le circuit de commande 4' qui est représenté sur la figure 8 et qui reçoit sur d'autres
entrées a, b à g et i, respectivement, le signal de l'oscillateur, les signaux issus
des sorties a à f du diviseur et un signal logique comporte un compteur par 75 50',
deux décodeurs 52' et 53', deux sélecteurs 54' et 55', deux flip-flops 56' et 57',
un inverseur 59' et un circuit formateur 58' identiques à ceux du circuit de la figure
5 et qui sont reliés entre eux, aux bornes d'entrée a à i du circuit et aux deux bobines
38' et 39' du premier moteur exactement de la même façon. D'autre part, le circuit
4' comporte aussi un compteur par quatre 51' avec une entrée de remise à zéro reliée
à l'entrée i et deux sorties a et b connectées au circuit formateur mais il s'agit
cette fois d'un compteur bidirectionnel avec une entrée U/D de commande de sens de
comptage reliée à une autre entrée j du circuit et ce compteur a son entrée d'horloge
CL connectée à la sortie de plus haut poids g du compteur par 75 non plus directement
mais par l'intermédiaire d'une porte OU 60 connectée par ailleurs à une dernière entrée
k du circuit.
[0098] En revenant à la figure 7 on voit que la sortie h du diviseur de fréquence où apparaissent
les impulsions de temps de 1/300 Hz est, elle, reliée à une entrée a d'un circuit
22 dont la sortie c est connectée au travers d'une porte ET 9' et d'une porte OU 10'
à une entrée a du circuit de commande 11' du second moteur 12' qui est identique au
moteur 11 de la montre de la figure 1 et qui entraîne l'aiguille des heures 8' grâce
à un rouage 13'.
[0099] Pour les mêmes raisons que celles qui ont fait que le circuit de commande 11 de la
figure 1 ne l'a pas été, le circuit 11' ne sera pas décrit en détail.
[0100] Quant au circuit 22 qui possède une autre entrée b prévue pour recevoir un signal
logique son rôle sera précisé par la suite.
[0101] La montre de la figure 7 comporte également trois commutateurs 17', 18', 19' qui
sont actionnés par une tige de commande rotative à deux positions et reliés par des
circuits anti-rebondissements 17', 18', 19' à trois entrées a, b et c d'un circuit
générateur de signaux de correction 20' de la même manière que précédemment.
[0102] D'autre part, comme celle qui fait l'objet du brevet US 4 398 831, elle est conçue
pour permettre de procéder à une mise à l'heure en tournant la tige de commande à
n'importe quelle vitesse lorsqu'elle est dans la position que l'on continuera à appeler
"de correction" et à un changement de fuseau horaire en laissant cette tige dans la
position qui continuera à être qualifiée de "neutre" et en la soumettant à un mouvement
de rotation particulier qui peut consister par exemple à la tourner d'un angle supérieur
ou égal à un angle minimal prédéterminé en un intervalle de temps inférieur à une
durée elle aussi prédéterminée.
[0103] Chaque fois que la tige est soumise à ce mouvement particulier en position neutre
le circuit 20', dont la conception peut être très facilement déduite de celle du circuit
qui lui correspond dans le brevet US 4 398 831, produit un train de douze impulsions
de correction HCP, de fréquence fixe et relativement élevée, par exemple de 32 Hz,
qui apparaissent à une sortie d reliée à la porte OU 10'.
[0104] Par contre, lorsque l'on tourne la tige en position de correction le circuit 20'
génère des impulsions de fréquence proportionnelle à la vitesse de rotation de celle-ci
à partir des signaux provenant des commutateurs 14' et 15' et au fur et à mesure que
ces impulsions sont produites il transforme chacune d'elles en un train de quatre
impulsions de correction MCP dont la fréquence, fixe, peut être égale à celle des
impulsions HCP et qui sont émises par une sortie e du circuit qui est reliée, d'une
part, à l'entrée k du circuit de commande 4' du premier moteur et, d'autre part, à
l'entrée CL d'un compteur par vingt réversible 23 dont la sortie s est reliée à la
porte OU 10'.
[0105] A ces deux types d'impulsions de correction que le circuit 20' est chargé de produire
s'ajoutent trois signaux logiques CS, CSC et CPT qu'il fournit sur trois autres sorties,
respectivement, h, f et g.
[0106] Le premier de ces signaux, CS, est appliqué à une autre entrée b du circuit 11' et
sert à commander le sens de rotation du second moteur 12'. Il reste toujours au même
niveau logique, par exemple "0", sauf pendant le temps où un train d'impulsions HCP
ou MCP est fourni par le circuit et à condition que celui-ci soit produit en réponse
à un pivotement de la tige dans le sens qui permet de retarder la montre.
[0107] Le deuxième signal, CSC, est prévu pour commander le sens de comptage du compteur
par quatre 51' du circuit de commande 4' du premier moteur et celui du compteur par
vingt 23. Il est donc appliqué à une entrée j du circuit 4' et à une entrée U/D du
compteur 23 et on admettra qu'il demeure au niveau "0" sauf pendant le temps où un
train d'impulsions MCP est produit en réponse à une rotation de la tige dans le sens
qui permet de faire reculer les aiguilles.
[0108] Quant au dernier, CPT, c'est celui qui est appliqué à l'entrée b du circuit 22. Il
reste par exemple au niveau "1" sauf pendant les périodes où des trains d'impulsions
HCP sont générés par le circuit 20', indépendamment du sens dans lequel la tige a
été tournée.
[0109] Si le circuit 22 reçoit une impulsion de temps du diviseur de fréquence alors que
le signal CPT est à "0" il doit la mémoriser pour pouvoir ensuite la restituer, aussitôt
après que ce signal sera revenu à "1". Par contre, tant que le signal CPT est à "1"
ce même circuit dont on peut trouver une forme possible de réalisation dans le brevet
US 4 398 831, doit se contenter de transmettre immédiatement les impulsions de temps
qui proviennent du diviseur à la porte ET 9'.
[0110] A noter que, vu le temps que dure la formation d'un train de douze impulsions de
32 Hz il ne peut y avoir qu'une impulsion de temps produite à ce moment là.
[0111] Enfin, pour pouvoir expliquer brièvement le fonctionnement de cette seconde montre
choisie comme exemple, il faut encore préciser que la sortie du circuit anti-rebondissements
19' associé au commutateur 16' est reliée directement à l'entrée i du circuit de commande
4' du premier moteur et, par l'intermédiaire d'un inverseur 21', à l'entrée de remise
à zéro R du diviseur de fréquence, aux deux portes ET 3' et 9' et à une entrée de
remise à zéro R que comporte le compteur par vingt 23.
[0112] En régime de fonctionnement normal, c'est-à-dire lorsque la tige est en position
neutre et tant qu'elle n'est pas soumise au mouvement de rotation particulier qui
permet de corriger seulement l'indication des heures, la porte ET 3' transmet le signal
en provenance de la sortie g du diviseur au circuit de commande 4' et, comme le signal
CSC est alors au niveau "0", le contenu du compteur par quatre 51' (voir figure 8)
est toujours incrémenté par le signal provenant de la sortie g du compteur 50', ce
qui fait que ce circuit fonctionne exactement de la même façon que dans le cas de
la montre de la figure 1. Le premier moteur fait donc avancer l'aiguille des secondes,
à raison de cinq sauts par seconde, ainsi que l'aiguille des minutes dont les sauts
sont, eux, trop petits pour être perceptibles.
[0113] Par ailleurs, comme le signal à la sortie de l'inverseur 21' et le signal CPT sont
alors tous les deux au niveau "1" les impulsions de temps sont transmises au circuit
de commande 11' aussitôt qu'elles aparais- sent à la sortie h du diviseur de fréquence
et, vu que le signal CS est à "0", ce circuit génère des impulsions motrices qui permettent
au second moteur de faire avancer l'aiguille des heures à raison de un saut toutes
les cinq minutes, les sauts ayant lieu lorsque l'aiguille des minutes se trouve face
à un index des heures du cadran et lorsque l'aiguille des secondes passe par sa position
zéro.
[0114] Si, en la laissant en position neutre, on soumet la tige au mouvement de rotation
particulier dont on a parlé, le circuit générateur de signaux de correction 20' envoie
au circuit de commande 11' du second moteur un train de douze impulsions HCP qui provoquent
le déplacement rapide de l'aiguille des heures. Pour un sens de rotation de la tige
le signal de commande de sens de rotation CS reste au niveau "0" et l'aiguille avance.
Pour l'autre sens le signal CS passe au niveau "1" pendant la période où le train
d'impulsions est produit et l'aiguille recule. Dans les deux cas le signal CPT passe
au niveau "0" pour y rester pendant toute la durée du train d'impulsions et si une
impulsion de temps apparaît à la sortie du diviseur le circuit de temporisation 22
la mémorise pour la restituer ensuite, ce qui fait que la montre est toujours avancée
ou retardée exactement d'une heure.
[0115] Naturellement, pour modifier l'affichage de plusieurs heures complètes il suffit
de répéter plusieurs fois le même mouvement.
[0116] D'autre part, il est bien clair que pendant que l'on procède à ce genre de correction
les aiguilles de secondes et de minutes continuent d'avancer normalement, le signal
CSC restant à "0" et la porte ET 3' demeurant ouverte au signal qu'elle reçoit du
diviseur.
[0117] Lorsque l'on fait passer la tige en position de correction le signal logique fourni
par le commutateur 16' passe au niveau "1", ce qui a pour effet de bloquer les portes
ET 3' et 9' et de remettre les compteurs 50' et 51' du circuit de commande 4' à zéro.
Le rotor du premier moteur vient donc se placer dans la position qui correspond à
la position zéro de l'aiguille des secondes, ce qui provoque un léger déplacement
de l'aiguille des minutes qui vient s'aligner avec l'index des minutes dont elle était
le plus près. Ensuite les trois aiguilles restent immobiles tant que l'on ne touche
pas à la tige.
[0118] Si on la tourne, le circuit générateur de signaux de correction 20' produit un ou
plusieurs trains de quatre impulsions MCP qui est ou sont envoyés à l'entrée CL du
compteur 51' par l'intermédiaire de la porte OU 60 (voir figure 8) et à l'entrée CL
du compteur par vingt 23.
[0119] Si le sens de rotation de la tige est celui pour lequel le signal CSC reste à "0"
les impulsions de ce ou de chacun de ces trains incrémentent le contenu du compteur
51' pour finalement le ramener à zéro. Lorsque l'on sait comment fonctionnent le circuit
4' et le moteur 5', on en déduit que l'aiguille des secondes va alors faire très rapidement
quatre sauts successifs d'un quart de tour dans le sens dans lequel elle tourne habituellement
pour revenir se placer dans la position zéro qu'elle occupait initialement et que,
par conséquent, l'aiguille des minutes va avancer d'une minute.
[0120] Dans le cas contraire, c'est-à-dire lorsque le signal CSC passe à "1" au moment où
un train d'impulsions est appliqué au compteur 51' le contenu de ce dernier est décrémenté,
ce qui fait que l'aiguille des secondes et celle des minutes effectuent le même mouvement
mais dans le sens opposé.
[0121] Si la correction à laquelle on procède avant de remettre la tige en position neutre
est de moins de cinq minutes le compteur 23, qui lui aussi compte ou décompte les
impulsions MCP, n'émet aucune impulsion et la position de l'aiguille des heures n'est
pas modifiée. Par contre, si la correction dépasse cinq minutes il en produit une
chaque fois que, ayant déjà dénombré dix neuf impulsions MCP qui ont permis de faire
tourner les aiguilles de secondes et de minutes dans le même sens, il reçoit la vingtième.
Si la correction a consisté à faire avancer l'aiguille des minutes, le signal CS est
au niveau "0" lorsque cette impulsion du compteur 23 est appliquée au circuit de commande
11'. Le moteur 12' fait donc avancer l'aiguille des heures d'un pas. Dans le cas contraire,
le signal CS est encore à "1" lorsque l'impulsion est envoyée au circuit 11', ce qui
fait que l'aiguille des heures recule d'un pas.
[0122] Enfin, il est bien clair qu'il n'est pas nécessaire d'avoir tourné la tige en position
de correction pour que, lorsqu'on la ramène en position neutre, l'ensemble des sorties
du diviseur de fréquence soient mises à zéro, les portes ET 3' et 9' redeviennent
passantes et que, par conséquent, la montre se remette à marcher normalement. Toutefois,
si une mise à l'heure a effectivement été faite, le retour de la tige en position
neutre assure en plus la remise à zéro du compteur 23.
[0123] Naturellement, une montre et plus généralement une pièce d'horlogerie conforme à
l'invention peut se présenter sous une multitude de formes.
[0124] Déjà, rien qu'à partir des deux qui viennent dêtre décrites et en faisant abstraction
de tous les moyens de commande manuels ou non qui peuvent être utilisés, de toutes
les façons possibles de s'en servir et de tous les circuits de correction qui peuvent
leur être associés, on peut en imaginer beaucoup d'autres.
[0125] Par exemple, si pour une question de consommation d'énergie ou pour une autre raison
il s'avère que le nombre de sauts par tour de l'aiguille des minutes ou de l'aiguille
des heures qui a été prévu dans ces montres s'avère trop important, on peut très bien
le réduire, à la limite jusqu'à soixante.
[0126] Inversement on pourrait augmenter le nombre de sauts par seconde de l'aiguille des
secondes et le faire passer à seize ou trente deux pour donner au porteur de la montre
l'impression d'un mouvement vraiment continu mais, comme on l'a déjà laissé entendre,
il se pourrait que l'on soit alors obligé de prévoir un rouage entre le moteur et
l'aiguille.
[0127] On pourrait également réaliser le circuit de la montre et en particulier le circuit
de commande du premier moteur de façon que l'aiguille des secondes ne revienne pas
à zéro automatiquement lorsque l'on procède à une mise à l'heure mais seulement sur
commande ou même de façon qu'elle n'y revienne pas du tout. Dans le cas de la montre
de la figure 1 elle pourrait conserver la position qu'elle occupait avant que l'on
fasse passer la tige en position de correction jusqu'à ce que l'on ramène celle-ci
en position neutre. Dans le cas de la montre de la figure 7, elle est obligée de tourner
si l'on veut déplacer l'aiguille des minutes mais elle pourrait le faire à partir
de la position qu'elle occupait avant le passage de la tige en position de correction
pour revenir ensuite dans cette même position ou dans celle voulue par le porteur.
[0128] D'autre part, on a choisi comme premier moteur celui qui fait l'objet du brevet US
4 371 821 parce qu'il offre beaucoup d'avantages et notamment celui d'être déjà utilisé
presque sous la même forme dans des montres. Il est cependant bien évident qu'il pourrait
être remplacé par un autre. N'importe quel moteur à au moins deux bobines, que l'on
pourrait commander de manière à faire faire à son rotor le nombre de pas par tour
que l'on veut à une vitesse convenable et à pouvoir obliger celui-ci à occuper une
position déterminée, conviendrait également, à condition bien entendu qu'il ait les
qualités requises, notamment en ce qui concerne son coût, son volume et sa consommation,
pour être incorporé dans une pièce d'horlogerie.
[0129] Il en est de même du second moteur qui pourrait, lui, être remplacé par un autre
moteur pas à pas bidirectionnel, par exemple celui à une seule bcbine qui fait l'objet
du brevet US 4 460 859, ou même par un moteur unidirectionnel classique, de type Lavet.
L'inconvénient d'un moteur qui ne fonctionne que dans un seul sens est qu'il ne permet
pas d'effectuer des corrections aussi rapidement qu'un moteur tournant dans les deux
sens. Par contre, son circuit de commande peut être nettement plus simple.
[0130] De plus, le fait que l'on ait insisté sur l'intérêt qu'il y a à choisir une forme
de réalisation du moteur du brevet américain où il n'y a pas de moyens de positionnement
supplémentaires pour le rotor ne doit pas amener à penser qu'il est exclu que le premier
moteur comporte de tels moyens ou des moyens de positionnement tout court. Par exemple,
dans le cas d'une montre conçue pour laisser à l'utilisateur la possibilité d'interrompre
l'alimentation du moteur entraînant l'aiguille des secondes ou des deux moteurs, notamment
la nuit ou pendant des périodes assez longues où il ne la porte pas, ils peuvent être
utiles et l'augmentation de consommation due à leur présence est alors compensée par
le fait que le ou les moteurs ne fonctionnent pas en permanence.
[0131] On peut également citer comme possibilité de concevoir d'autres montres à partir
des deux qui ont été décrites celle qui consisterait à leur faire remplir d'autres
fonctions que celle de simplement indiquer l'heure. En particulier, la montre de la
figure 1 se prête bien à l'adjonction d'une fonction "réveil", les aiguilles d'heures
et de minutes pouvant être utilisées pour mettre en mémoire et afficher sur commande
une ou plusieurs heures de réveil ou d'alarme. Celle de la figure 7 est mieux adaptée
pour remplir également la fonction de chronographe. Par contre, les deux pourraient
comprendre en plus des mécanismes et organes d'affichage entraînés par le second moteur
pour indiquer la date.
[0132] Enfin, il faut rappeler que l'invention n'est pas limitée à des pièces d'horlogerie
à deux moteurs. Elle peuvent en comporter plus. D'une manière générale on peut dire
que l'invention est applicable, en ayant de grandes chances d'être avantageuses, à
n'importe quelle pièce d'horlogerie à affichage analogique qui a pour rôle d'indiquer
l'heure et qui comporte au moins deux moteurs dont l'un entraîne au moins un organe
indicateur de secondes.