CH713306B1 - Ensemble horloger comprenant un oscillateur mécanique associé à un dispositif de régulation de sa fréquence moyenne. - Google Patents

Abstract

L'ensemble horloger (2) comprend un mécanisme, un oscillateur mécanique contrôlant la marche du mécanisme et susceptible d'osciller autour d'une position neutre de son résonateur mécanique (6), ainsi qu'un dispositif de régulation de la fréquence de l'oscillateur mécanique, ce dispositif de régulation (8) comprenant un dispositif de mesure, agencé pour mesurer une dérive temporelle de l'oscillateur mécanique relativement à un oscillateur auxiliaire (32) et pour déterminer si cette dérive temporelle correspond à une certaine avance ou à un certain retard, et un dispositif d'application d'impulsions de régulation agencé pour pouvoir appliquer au résonateur mécanique, lorsque la dérive temporelle mesurée correspond à la certaine avance, au moins une impulsion de freinage dans une demi-alternance de l'oscillation du résonateur mécanique intervenant avant l'instant médian auquel le résonateur passe par sa position neutre dans l'alternance en question et, lorsque la dérive temporelle mesurée correspond à au certain retard, une impulsion de freinage dans une demi-alternance intervenant après l'instant médian de l'alternance considérée.

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un ensemble horloger, notamment une pièce d'horlogerie, comprenant : un mécanisme, lequel forme au moins partiellement un mouvement mécanique de cet ensemble horloger, un résonateur mécanique susceptible d'osciller autour d'une position neutre correspondant à son état d'énergie mécanique potentielle minimale, chaque oscillation de ce résonateur mécanique définissant une période d'oscillation et présentant une première alternance suivie d'une seconde alternance entre deux positions extrêmes qui définissent l'amplitude d'oscillation du résonateur mécanique, un dispositif d'entretien du résonateur mécanique formant avec ce dernier un oscillateur mécanique incorporé dans le mouvement mécanique pour contrôler la marche du mécanisme, un dispositif de régulation agencé pour réguler la fréquence de l'oscillateur mécanique, ce dispositif de régulation comprenant un oscillateur auxiliaire, généralement plus précis que ledit oscillateur mécanique, et un dispositif agencé pour pouvoir appliquer sur commande un couple de force au résonateur mécanique.

[0002] En particulier, le résonateur mécanique est un balancier-spiral et le dispositif d'entretien comprend un échappement classique, par exemple à ancre suisse. L'oscillateur auxiliaire est formé notamment par un résonateur à quartz ou par un résonateur intégré dans un circuit électronique.

Arrière-plan technologique

[0003] Des mouvements formant des ensembles horlogers tels que définis dans le domaine de l'invention ont été proposés dans quelques documents antérieurs. Le brevet CH 597 636, publié en 1977, propose un tel mouvement en référence à sa figure 3. Le mouvement est équipé d'un résonateur formé par un balancier-spiral et d'un dispositif d'entretien classique comprenant une ancre et une roue d'échappement en liaison cinématique avec un barillet muni d'un ressort. Ce mouvement horloger comprend un dispositif de régulation de la fréquence de l'oscillateur mécanique. Ce dispositif de régulation comprend un circuit électronique et un ensemble magnétique formé d'une bobine plate, agencée sur un support sous la serge du balancier, et de deux aimants montés sur le balancier et agencés proches l'un de l'autre de manière à passer tous deux au-dessus de la bobine lorsque l'oscillateur est activé.

[0004] Le circuit électronique comprend une base de temps comprenant un résonateur à quartz et servant à générer un signal de fréquence de référence FR, cette fréquence de référence étant comparée avec la fréquence FG de l'oscillateur mécanique. La détection de la fréquence FG est réalisée via les signaux électriques générés dans la bobine par la paire d'aimants. Le circuit de régulation est agencé pour pouvoir engendrer momentanément un couple de freinage via un couplage magnétique aimant-bobine et une charge commutable reliée à la bobine. Le document CH 597 636 donne l'enseignement suivant : „Le résonateur ainsi formé doit présenter une fréquence d'oscillation variable selon l'amplitude de part et d'autre de la fréquence FR (défaut d'isochronisme)“. On enseigne donc que l'on obtient une variation de la fréquence d'oscillation d'un résonateur non isochrone en variant son amplitude d'oscillation. Une analogie est faîte entre l'amplitude d'oscillation d'un résonateur et la vitesse angulaire d'une génératrice comprenant un rotor muni d'aimants et agencé dans un rouage du mouvement horloger pour en réguler sa marche. Comme un couple de freinage diminue la vitesse de rotation d'une telle génératrice et ainsi sa fréquence de rotation, il est ici seulement envisagé de pouvoir diminuer la fréquence d'oscillation d'un résonateur obligatoirement non isochrone par l'application d'un couple de freinage diminuant son amplitude d'oscillation.

[0005] Pour effectuer une régulation électronique de la fréquence de la génératrice, respectivement de l'oscillateur mécanique, il est prévu dans un mode de réalisation donné que la charge soit formée par un redresseur commutable via un transistor qui charge une capacité de stockage lors des impulsions de freinage, pour récupérer l'énergie électrique afin d'alimenter le circuit électronique. L'enseignement constant donné dans le document CH 597 636 est le suivant : Lorsque FG > FR le transistor est conducteur ; on prélève alors une puissance Pa sur la génératrice / l'oscillateur. Lorsque FG < FR, le transistor est non-conducteur ; on ne prélève donc plus d'énergie sur la génératrice / l'oscillateur. En d'autres termes, on régule seulement lorsque la fréquence de la génératrice / de l'oscillateur est supérieure à la fréquence de référence FR. Cette régulation consiste à freiner la génératrice / l'oscillateur dans le but de diminuer sa fréquence FG. Ainsi, dans le cas de l'oscillateur mécanique, l'homme du métier comprend qu'une régulation n'est possible que lorsque le ressort de barillet est fortement armé et que la fréquence d'oscillation libre (fréquence propre) de l'oscillateur mécanique est supérieure à la fréquence de référence FR, comme résultat d'un défaut d'isochronisme voulu de l'oscillateur mécanique sélectionné. On a donc un double problème, à savoir l'oscillateur mécanique est sélectionné pour ce qui est normalement un défaut dans un mouvement mécanique et la régulation électronique n'est fonctionnelle que lorsque la fréquence propre de cet oscillateur est supérieure à une fréquence nominale.

[0006] Une demande de brevet plus récente que le brevet suisse présenté précédemment traite également de la régulation électronique d'un balancier-spiral. Il s'agit du document EP 1 521 142 A1 publié en 2005. Le dispositif de régulation proposé dans ce dernier document est similaire dans son fonctionnement général à celui du brevet CH 597 636. En effet, il est prévu également une paire d'aimants montées sur le balancier et une bobine plate agencée dessous de manière que les deux aimants passent en face de cette bobine lors des oscillations du balancier-spiral. Ce document européen donne un enseignement qui va dans le même sens que celui du brevet suisse. Il mentionne en son paragraphe [0007] : „En effet, dans la présente invention on vise à utiliser dans toute la mesure du possible un mouvement d'horlogerie mécanique de construction usuelle, en ajoutant simplement un régulateur électronique qui coopère avec le balancier du régulateur mécanique grâce à l'adjonction d'une paire d'aimants sur le balancier. Pour ce faire, le seul élément devant nécessairement être modifié dans le mouvement mécanique est le balancier, à cause de l'adjonction des aimants. Il faut évidemment que la fréquence propre d'oscillation soit légèrement supérieure à celle d'origine, pour que le régulateur électronique puisse la stabiliser par de brefs freinages du balancier, mais la fréquence ainsi stabilisée doit être égale à la fréquence d'origine”. Par fréquence d'origine, on comprend la fréquence voulue pour une marche précise du mouvement horloger, cette fréquence d'origine étant déterminée de manière précise par le régulateur électronique qui incorpore un oscillateur à quartz. Le document européen ajoute dans son paragraphe [0022] : „Le régulateur mécanique 20 est agencé pour avoir une fréquence propre d'oscillation légèrement plus élevée (par exemple d'environ 1 %) que la fréquence théorique de 4Hz sur toute la plage utile de l'armage du ressort 54, afin que la stabilisation de sa fréquence réelle par le circuit d'asservissement puisse se faire uniquement par de petites impulsions de freinage”. On remarquera que 1% d'erreur sur la fréquence théorique correspond à une dérive de trente-six secondes par heure et donc de plus de dix minutes par jour.

[0007] En conclusion, l'enseignement donné généralement à l'homme du métier est le suivant : Si on veut réguler électroniquement la fréquence d'un balancier-spiral d'un mouvement horloger classique, il faut changer le balancier-spiral pour premièrement agencer au moins un aimant dessus et deuxièmement pour modifier sa fréquence propre de manière à ce que cette fréquence propre soit supérieure à la fréquence voulue. La conséquence d'un tel enseignement est claire : On doit dérégler le résonateur mécanique pour qu'il oscille à une fréquence trop élevée de manière à permettre au dispositif de régulation de ramener constamment sa fréquence à une fréquence moindre, correspondant à la fréquence théorique voulue, par une succession d'impulsions de freinage. Par conséquent, le mouvement horloger qui en résulte est volontairement réglé pour qu'une marche précise dépende de la régulation électronique, faute de quoi un tel mouvement horloger aurait une dérive temporelle très importante. Ainsi, si pour une raison ou une autre le dispositif de régulation est désactivé, notamment pour cause de détérioration, alors la montre équipée d'un tel mouvement ne sera plus précise, et ceci dans une mesure telle qu'elle n'est de fait plus fonctionnelle. Une telle situation est problématique.

Résumé de l'invention

[0008] Les problèmes de l'art antérieur mentionnés précédemment dans l'arrière-plan technologique sont certainement une des principales raisons pour lesquelles on ne trouve pas ou peu de montres sur le marché équipées de mouvements mécaniques associés à un circuit de régulation pour assurer une marche plus précise de la pièce d'horlogerie relativement à une version avec un oscillateur purement mécanique.

[0009] Un but de la présente invention est de trouver une solution aux problèmes techniques mentionnés. Un premier objectif, dans le cadre du développement ayant conduit à la présente invention, était de réaliser un ensemble horloger comprenant un mouvement mécanique avec un oscillateur mécanique et un dispositif de régulation de cet oscillateur mécanique, mais sans avoir à dérégler initialement l'oscillateur mécanique, pour avoir une pièce d'horlogerie qui a la précision d'un oscillateur électronique auxiliaire (notamment muni d'un résonateur à quartz) lorsque le dispositif de régulation est fonctionnel et la précision de l'oscillateur mécanique lorsque ce dispositif de régulation est désactivé ou hors fonction, mais avec une précision pouvant correspondre au meilleur standard dans ce dernier cas. En d'autres termes, on cherche à adjoindre une régulation électronique à un mouvement mécanique par ailleurs le plus précis possible de sorte qu'il reste fonctionnel, avec la meilleure marche possible, lorsque la régulation électronique est non active.

[0010] Un autre but de la présente invention est de fournir un mouvement horloger mécanique associé à un dispositif de régulation qui permette une gestion intelligente de l'énergie mécanique à disposition, notamment en minimisant l'énergie de régulation.

[0011] La présente invention a aussi pour but de proposer un ensemble horloger répondant aux buts mentionnés ci-avant et qui soit robuste, c'est-à-dire qui puisse conserver une haute précision même après une perturbation extérieure comme un choc.

[0012] A cet effet, la présente invention concerne un ensemble horloger tel que défini précédemment dans le domaine de l'invention et dans lequel l'oscillateur mécanique définit, lorsqu'il est activé, des alternances qui présentent chacune un passage du résonateur mécanique par sa position neutre à un instant médian et une certaine durée entre un instant initial et un instant final définis respectivement par les deux positions extrêmes occupées par le résonateur mécanique respectivement au début et à la fin de l'alternance considérée. Le dispositif de régulation de la fréquence moyenne de l'oscillateur mécanique comprend un oscillateur auxiliaire, un dispositif d'application d'impulsions de régulation au résonateur mécanique, un dispositif de mesure agencé pour pouvoir mesurer la dérive temporelle de l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire et un circuit électronique de commande relié au dispositif de mesure et agencé pour commander le dispositif d'application d'impulsions de régulation. Le dispositif de mesure et le circuit électronique de commande sont agencés pour pouvoir déterminer si la dérive temporelle mesurée correspond à au moins une certaine avance. Le dispositif d'application d'impulsions de régulation est agencé de manière à pouvoir engendrer sur commande des impulsions de régulation exerçant chacune un certain couple de force sur le résonateur mécanique. Cet ensemble horloger se caractérise par le fait que le dispositif de mesure et le circuit électronique de commande sont agencés pour pouvoir en outre déterminer si la dérive temporelle correspond à au moins à un certain retard, et par le fait que le circuit électronique de commande et le dispositif d'application d'impulsions de régulation sont agencés pour pouvoir appliquer sélectivement au résonateur mécanique : suite à une détermination d'au moins une certaine avance, une première impulsion de freinage dont au moins la majeure partie intervient entre l'instant initial et l'instant médian d'une alternance et/ou une première impulsion motrice dont au moins la majeure partie intervient entre l'instant médian et l'instant final d'une alternance, suite à une détermination d'au moins un certain retard, une deuxième impulsion de freinage dont au moins la majeure partie intervient entre l'instant médian et l'instant final d'une alternance et/ou une deuxième impulsion motrice dont au moins la majeure partie intervient entre l'instant initial et l'instant médian d'une alternance.

[0013] Dans une variante particulière, le circuit électronique de commande et le dispositif d'application d'impulsions de régulation sont agencés pour pouvoir appliquer sélectivement au résonateur mécanique dans une pluralité d'alternances : suite à une détermination d'au moins une certaine avance, respectivement une pluralité de premières impulsions de freinage, chacune semblable à la première impulsion de freinage, et/ou une pluralité de premières impulsions motrices, chacune semblable à la première impulsion motrice, suite à une détermination d'au moins un certain retard, respectivement une pluralité de deuxièmes impulsions de freinage, chacune semblable à la deuxième impulsion de freinage, et/ou une pluralité de deuxièmes impulsions motrices, chacune semblable à la deuxième impulsion motrice.

[0014] Par 'appliquer sélectivement des impulsions de régulation au résonateur mécanique', on comprend que l'ensemble horloger selon l'invention permet l'application des diverses impulsions mentionnées dans l'alternance, respectivement les alternances en question ; mais que, premièrement, le dispositif de régulation applique de telles impulsions de régulation seulement lorsqu'une des deux conditions relatives à la dérive temporelle est remplie et, deuxièmement, le dispositif de régulation sélectionne une seule impulsion entre une première impulsion de freinage et une deuxième impulsion de freinage, respectivement entre une première impulsion motrice et une deuxième impulsion motrice en fonction des deux conditions relatives à la dérive temporelle, à savoir en fonction du fait de la détermination d'au moins une certaine avance ou d'au moins un certain retard.

[0015] La présente invention est remarquable par le fait qu'elle tire profit d'un phénomène physique particulier et surprenant des oscillateurs mécaniques. Les inventeurs sont arrivés à la constatation suivante : Contrairement à l'enseignement général dans le domaine horloger, il est possible non seulement de diminuer la fréquence d'un oscillateur mécanique par des impulsions de freinage, mais il est aussi possible d'augmenter la fréquence d'un tel oscillateur mécanique également par des impulsions de freinage. En effet, comme le démontre le document EP 1 521 142 A1 publié en 2005, l'homme du métier s'attend à pouvoir pratiquement seulement réduire la fréquence d'un oscillateur mécanique par des impulsions de freinage et, comme corolaire, à pouvoir seulement augmenter la fréquence d'un tel oscillateur mécanique par l'application d'impulsions motrices lors d'un apport d'énergie à cet oscillateur. Une telle intuition, qui s'est imposée dans le domaine horloger et vient donc de prime à bord à l'esprit d'un homme du métier, s'avère fausse pour un oscillateur mécanique. Bien qu'un tel comportement soit correct pour une micro-génératrice, dont le rotor tourne continûment dans un même sens, ceci n'est par contre pas vrai pour un oscillateur mécanique du fait qu'il oscille.

[0016] Ainsi, grâce aux caractéristiques du mouvement horloger selon l'invention, il est possible de réguler, via un oscillateur auxiliaire comprenant par exemple un résonateur à quartz, un oscillateur mécanique par ailleurs très précis, qu'il présente momentanément une fréquence légèrement trop haute ou trop basse. Pour ce faire, il est prévu de bien sélectionner, en fonction de la marche du mécanisme en question et donc de la fréquence de l'oscillateur mécanique qui rythme cette marche, le moment pour appliquer soit une impulsion de freinage, soit une impulsion motrice (on ne s'occupe pas ici en premier lieu de la question de la source d'énergie électrique pour générer des impulsions motrices). La régulation de la fréquence consiste à varier momentanément la fréquence instantanée de l'oscillateur mécanique pour que sa fréquence moyenne sur la durée soit égale à celle de l'oscillateur auxiliaire. C'est une régulation très précise qui élimine toute dérive temporelle de la marche du mécanisme en question.

[0017] Les inventeurs ont observé que l'effet produit par une impulsion de régulation sur un résonateur mécanique dépend du moment où elle est appliquée dans une alternance relativement à l'instant où ce résonateur mécanique passe par sa position neutre. Selon ce principe mis en lumière par les inventeurs et utilisé dans un ensemble horloger selon l'invention, une impulsion de freinage appliquée, dans une quelconque alternance entre les deux positions extrêmes du résonateur mécanique, substantiellement avant le passage du résonateur mécanique par sa position neutre (position de repos) produit un déphasage temporel négatif dans l'oscillation de ce résonateur et donc un retard dans la marche du mécanisme cadencée par le résonateur, alors qu'une impulsion de freinage appliquée dans cette alternance substantiellement après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre produit un déphasage temporel positif dans l'oscillation de ce résonateur et donc une avance dans la marche du mécanisme. On peut ainsi corriger une fréquence trop haute ou une fréquence trop basse seulement au moyen d'impulsions de freinage. En résumé, l'application d'un couple de freinage pendant une alternance de l'oscillation d'un balancier-spiral provoque un déphasage négatif ou positif dans l'oscillation de ce balancier-spiral selon que ce couple de freinage est appliqué respectivement avant ou après le passage du balancier-spiral par sa position neutre.

[0018] Inversement, on observe qu'une impulsion motrice appliquée, dans une quelconque alternance, substantiellement avant le passage du résonateur mécanique par sa position neutre produit un déphasage temporel positif dans l'oscillation du résonateur mécanique (dérive temporelle positive) et donc une avance dans la marche du mécanisme cadencé par le résonateur, alors qu'une impulsion motrice appliquée dans cette alternance substantiellement après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre produit un déphasage temporel négatif dans l'oscillation de ce résonateur (dérive temporelle négative) et donc un retard dans la marche du mécanisme.

[0019] Dans un mode de réalisation principal de l'invention, le dispositif de régulation comprend un dispositif de détermination de positions temporelles du résonateur mécanique, ce dispositif de détermination étant agencé pour pouvoir déterminer, dans une alternance de l'oscillation du résonateur mécanique, au moins un premier instant qui intervient avant l'instant médian et après l'instant initial de cette alternance et, également dans une alternance de l'oscillation du résonateur mécanique, au moins un deuxième instant qui intervient après l'instant médian et avant l'instant final de cette alternance. Le circuit électronique de commande du dispositif de régulation est agencé pour pouvoir déclencher sélectivement une première impulsion de freinage ou une deuxième impulsion motrice sensiblement au premier instant et une deuxième impulsion de freinage ou une première impulsion motrice sensiblement au deuxième instant.

[0020] En particulier, le circuit électronique de commande et le dispositif d'application d'impulsions de régulation sont agencés pour pouvoir appliquer au résonateur mécanique, lorsque la dérive temporelle mesurée correspond à une certaine avance, une impulsion de freinage dans une demi-alternance de l'oscillation du résonateur mécanique intervenant avant l'instant médian auquel le résonateur passe par sa position neutre dans l'alternance considérée et, lorsque la dérive temporelle mesurée correspond à un certain retard, une impulsion de freinage dans une demi-alternance intervenant après l'instant médian de l'alternance considérée. Par 'instant médian', on comprend un instant intervenant sensiblement au milieu des alternances. Ceci est précisément le cas lorsque l'oscillateur mécanique oscille librement. Par contre, pour les alternances au cours desquelles des impulsions de régulation sont fournies, on remarquera que cet instant médian ne correspond plus exactement au milieu de la durée de chacune de ces alternances du fait de la perturbation de l'oscillateur mécanique engendrée par le dispositif de régulation.

[0021] Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif de régulation comprend un système magnétique formé d'au moins un aimant et d'au moins une bobine, cet au moins un aimant et cette au moins une bobine étant agencés soit respectivement sur le résonateur mécanique et sur un support de ce résonateur mécanique, soit respectivement sur le support du résonateur mécanique et sur ce résonateur mécanique.

[0022] Dans un mode de réalisation principal de l'invention, le résonateur mécanique comprend un balancier et des moyens élastiques associés à ce balancier pour exercer sur lui une force de rappel lorsqu'il s'écarte angulairement d'une position de repos, laquelle définit la position neutre du résonateur. Ce résonateur est excité par un dispositif d'entretien comprenant classiquement un échappement relié cinématiquement à un barillet muni d'un ressort, l'échappement étant capable de fournir au résonateur mécanique un couple mécanique d'entretien de son oscillation.

[0023] L'invention concerne également un procédé de régulation d'un oscillateur mécanique qui est implémenté dans un ensemble horloger selon l'invention, procédé défini dans des revendications annexées dont il fait l'objet.

Brève description des dessins

[0024] L'invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de dessins annexés, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs, dans lesquels : La Figure 1 est une vue de dessus d'un ensemble horloger selon l'invention, La Figure 2 est une vue agrandie du balancier du mouvement de la Figure 1 avec le système magnétique d'un dispositif de régulation, La Figure 3 représente, pour une variante de l'ensemble horloger de la Figure 1, la tension induite dans la bobine du système magnétique aimant-bobine lorsque le balancier-spiral oscille et l'application d'une première impulsion de freinage dans une certaine alternance avant que le balancier-spiral passe par sa position neutre, ainsi que la vitesse angulaire du balancier et sa position angulaire dans un intervalle temporel dans lequel intervient la première impulsion de freinage, Les Figures 4A à 4C montrent, pour l'ensemble horloger considéré à la Figure 3, le balancier à trois instants particuliers d'une alternance du balancier-spiral oscillant au cours de laquelle la première impulsion de freinage est fournie, La Figure 5 est une figure similaire à celle de la Figure 3 avec l'application d'une deuxième impulsion de freinage dans une certaine alternance après que le balancier-spiral a passé par sa position neutre, Les Figures 6A à 6C montrent le balancier à trois instants particuliers d'une alternance du balancier-spiral oscillant au cours de laquelle la deuxième impulsion de freinage est fournie, La Figure 7 est une figure similaire à celle de la Figure 3 avec, en lieu et place d'une impulsion de freinage, l'application d'une première impulsion motrice avant que le balancier-spiral passe par sa position neutre, La Figure 8 est une figure similaire à celle de la Figure 7 avec l'application d'une deuxième impulsion motrice après que le balancier-spiral a passé par sa position neutre, La Figure 9 représente, pour un ensemble horloger semblable à celui de la Figure 1, la tension induite dans la bobine du système magnétique aimant-bobine lorsque le balancier-spiral oscille et l'application d'une première impulsion de freinage à ce balancier-spiral avant qu'il passe par sa position neutre dans une certaine alternance, La Figure 10A montre la position angulaire approximative du balancier lors de l'application d'une impulsion de freinage selon la Figure 9, La Figure 10B montre le balancier de la Figure 10A lors de son passage par la position neutre du résonateur, La Figure 10C montre la position angulaire approximative du balancier lors de l'application d'une impulsion de freinage selon la Figure 11, La Figure 11 est une figure similaire à celle de la Figure 9 mais avec l'application d'une impulsion de freinage au balancier-spiral après qu'il a passé par sa position neutre dans une certaine alternance, La Figure 12 montre le schéma d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de régulation de l'oscillateur mécanique, La Figure 13 représente divers signaux électriques intervenant dans le dispositif de régulation de la Figure 12, La Figure 14 est un organigramme d'un mode de fonctionnement du dispositif de régulation de la Figure 12, La Figure 15 montre le schéma d'une variante du premier mode de réalisation du dispositif de régulation, La Figure 16 représente divers signaux électriques intervenant dans le dispositif de régulation de la Figure 15, La Figure 17 est un organigramme d'un mode de fonctionnement du dispositif de régulation de la Figure 15, La Figure 18 montre le schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de régulation de l'oscillateur mécanique, La Figure 19 représente divers signaux électriques intervenant dans le dispositif de régulation de la Figure 18, La Figure 20 est un organigramme d'un mode de fonctionnement du dispositif de régulation de la Figure 18, La Figure 21 est une vue de dessus d'une variante de réalisation d'un résonateur mécanique incorporé dans un ensemble horloger, La Figure 22 est une coupe transversale du résonateur mécanique de la Figure 21 selon la ligne XXII-XXII.

Description détaillée de l'invention

[0025] En référence aux Figures 1 et 2, on décrira ci-après un ensemble horloger objet de la présente invention. La Figure 1 est une vue en plan partielle d'un ensemble horloger 2 comprenant un mouvement mécanique 4, équipé d'un résonateur mécanique 6, et un dispositif de régulation 8. Les moyens d'entretien 10 du résonateur mécanique sont classiques. Ils comprennent un barillet 12 avec un ressort-moteur, un échappement 14 formé d'une roue d'échappement et d'une ancre à palettes, ainsi qu'un rouage intermédiaire 16 reliant cinématiquement le barillet à la roue d'échappement. Le résonateur 6 comprend un balancier 18 et un ressort-spiral usuel, le balancier étant monté pivotant autour d'un axe de rotation 20 entre une platine et un pont. Le résonateur mécanique 6 et les moyens d'entretien 10 (aussi nommés moyens d'excitation) forment ensemble un oscillateur mécanique. On notera que, en général, on ne retient dans la définition d'un oscillateur mécanique horloger que l'échappement comme moyen d'entretien / moyen d'excitation de cet oscillateur mécanique, la source d'énergie et un train d'engrenage intermédiaire étant considéré séparément. Le balancier-spiral oscille autour de l'axe 20 lorsqu'il reçoit des impulsions mécaniques de l'échappement dont la roue d'échappement est entraînée par le barillet. Le rouage 16 fait partie d'un mécanisme du mouvement horloger dont la marche est cadencée par l'oscillateur mécanique. Ce mécanisme comprend, outre le rouage 16, d'autres mobiles et des indicateurs analogiques (non représentés) reliés cinématiquement à ce rouage 16, le déplacement de ces indicateurs analogiques étant rythmé par l'oscillateur mécanique. Divers mécanismes connus de l'homme du métier peuvent être prévus.

[0026] La Figure 2 est une vue en coupe horizontale du balancier 18 avec au-dessous une bobine 28 d'un système électromagnétique qui forme en partie le dispositif de régulation 8. La bobine 28 est de préférence du type galette (forme de disque ayant une épaisseur relativement petite). Le balancier 18 porte, de préférence dans une zone située à proximité de son diamètre extérieur défini par sa serge, une paire d'aimants bipolaires 22 et 24 ayant des axes d'aimantation orientés axialement avec des polarités inversées. Ces aimants sont agencés proches l'un de l'autre, avantageusement à une distance permettant une addition de leurs interactions respectives avec la bobine 28 pour ce qui concerne la tension induite dans celle-ci (plus précisément au niveau d'un lobe central d'une impulsion de tension induite engendrée lors d'un passage de cette paire d'aimants au-dessus de la bobine). Dans une variante, un seul aimant bipolaire est prévu avec un axe d'aimantation parallèle au plan général du balancier et orienté tangentiellement à un cercle géométrique centré sur l'axe de rotation 20. Le signal de tension induite dans la bobine peut présenter sensiblement un même profil que pour la paire d'aimants décrits ci-avant, mais avec une amplitude moindre étant donné que seule une partie du flux magnétique de l'aimant traverse la bobine. On remarquera qu'il est préférable de confiner le flux magnétique des aimants par un blindage formé par des parties du balancier, en particulier par des parties magnétiques agencées des deux côtés des aimants selon la direction axiale. Une variante d'exécution est représentée aux Figures 21 et 22. Elle sera décrite en fin de la description.

[0027] Le balancier 18 définit un demi-axe 26 depuis son axe de rotation 20 et perpendiculairement à ce dernier. Ce demi-axe 26 passe au milieu de la paire d'aimants 22 et 24. Lorsque le balancier-spiral est dans sa position de repos, le demi-axe 26 définit une position neutre (position angulaire de repos du balancier-spiral) autour de laquelle le balancier-spiral peut osciller à une certaine fréquence, notamment à une fréquence libre F0 correspondant à la fréquence d'oscillation de l'oscillateur mécanique non perturbé, c'est-à-dire non soumis à des couples de force externes (autres que celui fourni par intermittence via l'échappement). Aux Figures 1 et 2, le résonateur 6 est représenté dans sa position neutre. On remarque qu'il est donc agencé de sorte que, dans sa position neutre, le demi-axe 26 intercepte sensiblement l'axe central de la bobine 28. En d'autres termes, en projection dans le plan général du balancier, le centre de la bobine 28 est aligné sur le demi-axe 26 lorsque le résonateur est dans sa position neutre.

[0028] Le résonateur mécanique 6 est un organe de contrôle de la marche d'un mécanisme comprenant le rouage 16, ce résonateur mécanique étant susceptible d'osciller autour d'une position neutre, correspondant à un état d'énergie mécanique potentielle minimale du résonateur. Chaque oscillation de ce résonateur mécanique définit une période d'oscillation et elle présente une première alternance suivie d'une deuxième alternance entre deux positions extrêmes définissant l'amplitude d'oscillation du résonateur mécanique (à noter que l'on considère ici le résonateur oscillant et donc l'oscillateur mécanique dans son ensemble, l'amplitude d'oscillation du balancier-spiral étant définie entre autres choses par les moyens d'entretien). Chaque alternance présente un passage du résonateur mécanique par sa position neutre à un instant médian et une certaine durée entre un instant initial et un instant final qui sont définis respectivement par les deux positions extrêmes occupées par le résonateur mécanique respectivement au début et à la fin de cette alternance.

[0029] Le dispositif 8 de régulation de la fréquence de l'oscillateur mécanique comprend un circuit électronique 30 et un oscillateur auxiliaire 32, cet oscillateur auxiliaire comprenant un circuit d'horloge et par exemple un résonateur à quartz relié à ce circuit d'horloge. On notera que dans une variante, l'oscillateur auxiliaire est intégré dans le circuit électronique. Le dispositif de régulation comprend en outre le système magnétique décrit précédemment, à savoir la bobine 28 qui est reliée électriquement au circuit électronique 30 et la paire d'aimants bipolaires montées sur le balancier. De manière avantageuse, les divers éléments du dispositif de régulation 8, à l'exception de la paire d'aimants, sont agencés sur un support 34 avec lequel ils forment un module mécaniquement indépendant du mouvement horloger. Ainsi, ce module peut être assemblé ou associé au mouvement mécanique 4 que lors de leur montage notamment dans une boîte de montre. En particulier, comme représenté à la Figure 1, le module susmentionné est fixé à un cercle d'emboîtage 36 qui entoure le mouvement horloger. On comprend que le module de régulation peut donc être associé au mouvement horloger une fois ce dernier entièrement monté et réglé, le montage et démontage de ce module pouvant intervenir sans devoir intervenir sur le mouvement mécanique lui-même.

[0030] Le dispositif de régulation 8 est agencé de manière à pouvoir engendrer, lorsque l'oscillateur mécanique est activé, des impulsions de régulation successives exerçant chacune un couple de force sur le résonateur mécanique. Ces impulsions de régulation sont fournies au résonateur mécanique via le couplage magnétique entre la paire d'aimants 22, 24 et la bobine 28, notamment par un court-circuit de cette bobine lorsque la paire d'aimants passe au-dessus. On notera que, afin d'obtenir une tension induite plus élevée dans le dispositif de régulation et donc un couplage magnétique plus fort entre ce dispositif et le résonateur mécanique, on peut prévoir deux ou plusieurs bobines, décalées angulairement relativement à l'axe de rotation du balancier et connectées en série, ces bobines coopérant avec un nombre correspondant de paires d'aimants agencées sur le balancier et présentant un ou des décalage/s angulaire/s correspondant.

[0031] En référence aux Figures 3 à 8, on décrira premièrement divers phénomènes physiques observés sur la base desquels se fonde le principe de régulation implémenté dans l'ensemble horloger selon l'invention. On considère un ensemble horloger similaire à celui de la Figure 1, mais avec les deux différences suivantes : 1) Le résonateur mécanique 40, dont seul le balancier 42 a été représenté aux Figures 4A-4C et 6A-6C, porte un seul aimant bipolaire 44 dont l'axe d'aimantation est sensiblement parallèle à l'axe de rotation 20 du balancier, c'est-à-dire qu'il a une orientation axiale ; 2) La bobine 28 est agencée fixement sur un support avec son centre décalé angulairement d'un angle θ non nul relativement au demi-axe de référence 48 correspondant à la position d'un demi-axe médian 46 lorsque le résonateur mécanique 40 est dans sa position neutre (état d'énergie mécanique potentielle minimale), le demi-axe médian passant par le centre de rotation 20 et le centre de l'aimant 44. Dans l'exemple traité ici, l'angle θ entre le demi-axe de référence 48 et le demi-axe 50, reliant le centre de rotation 20 au centre de la bobine, a une valeur d'environ 90°. Les deux demi-axes 48 et 50 sont fixes relativement au mouvement horloger, alors que le demi-axe médian 46 oscille avec le balancier et donne la position angulaire β de l'aimant monté sur ce balancier relativement au demi-axe de référence, ce dernier définissant la position angulaire zéro pour le résonateur mécanique. Plus généralement, le décalage angulaire θ est tel qu'un signal de tension induite généré dans la bobine au passage de l'aimant en regard de cette bobine est situé, lors d'une première alternance d'une quelconque oscillation, avant le passage du demi-axe médian par le demi-axe de référence et, lors d'une seconde alternance d'une quelconque oscillation, après le passage de ce demi-axe médian par le demi-axe de référence.

[0032] La Figure 3 montre quatre graphes. Le premier graphe donne la tension dans la bobine 28 en fonction du temps lorsque le résonateur 40 oscille, c'est-à-dire lorsque l'oscillateur mécanique de l'ensemble horloger est activé. Le deuxième graphe indique l'instant tP1auquel une impulsion de freinage est appliquée au résonateur 40 pour effectuer une correction dans la marche du mécanisme cadencé par l'oscillateur mécanique. L'instant de l'application d'une impulsion de forme rectangulaire (c'est-à-dire d'un signal binaire) est considéré ici comme la position temporelle du milieu de cette impulsion. On observe une variation de la période d'oscillation au cours de laquelle interviennent l'impulsion de freinage et donc une variation ponctuelle de la fréquence de l'oscillateur mécanique. De fait, comme on le voit sur les deux derniers graphes de la Figure 3, qui montrent respectivement la vitesse angulaire (valeurs en radian par seconde : [rad/s]) et la position angulaire (valeurs en radian : [rad]) du balancier au cours du temps, la variation temporelle concerne la seule alternance au cours de laquelle intervient l'impulsion de freinage. On notera que chaque oscillation présente deux alternances successives qui sont définies dans le présent texte comme les deux demi-périodes au cours desquelles le balancier subit respectivement un mouvement d'oscillation dans un sens et ensuite un mouvement d'oscillation dans l'autre sens. En d'autres termes, comme déjà exposé, une alternance correspond à un balancement du balancier dans un sens ou l'autre sens entre ses deux positions extrêmes définissant l'amplitude d'oscillation.

[0033] Par impulsion de freinage, on comprend une application, substantiellement durant un intervalle de temps limité, d'un certain couple de force au résonateur mécanique qui le freine, c'est-à-dire d'un couple de force qui s'oppose au mouvement d'oscillation de ce résonateur mécanique. On notera que le couple de freinage peut être de natures diverses, notamment magnétique, électrostatique ou mécanique. Dans le mode de réalisation décrit, le couple de freinage est obtenu par le couplage aimant-bobine et il correspond donc à un couple magnétique de freinage exercé sur l'aimant 44 via la bobine 28 qui est commandée par le dispositif de régulation selon l'invention. De telles impulsions de freinage peuvent être générées en court-circuitant momentanément la bobine. Cette action est reconnaissable sur le graphe de la tension de bobine dans la zone temporelle au cours de laquelle l'impulsion de freinage est appliquée, cette zone temporelle étant prévue lors de l'apparition d'une impulsion de tension induite dans la bobine par le passage de l'aimant. C'est évidemment dans cette zone temporelle que le couplage aimant-bobine permet une action sans contact via un couple magnétique sur l'aimant fixé au balancier. On observe en effet que la tension de bobine descend vers zéro au cours de l'impulsion de freinage (la tension induite dans la bobine 28 par l'aimant 44 étant représentée en traits interrompus dans la zone temporelle susmentionnée). On remarquera que le couple de freinage peut, selon son intensité et l'instant de son application, stopper le balancier-spiral au cours d'une impulsion de freinage, c'est-à-dire l'arrêter momentanément.

[0034] Dans les Figures 3, 5, 7 et 8, la période d'oscillation T0 correspond à une oscillation 'libre' (c'est-à-dire sans application d'impulsions de régulation) de l'oscillateur mécanique de l'ensemble horloger. Chacune des deux alternances d'une période d'oscillation a une durée T0 / 2 sans perturbation ou contrainte extérieure (notamment par une impulsion de régulation). Le temps t = 0 marque le début d'une première alternance. On notera que la fréquence 'libre' F0 de l'oscillateur mécanique est ici approximativement égale à quatre Hertz (F0 = 4 Hz), de sorte que la période T0 = 250 ms environ.

[0035] En référence aux Figures 3 et 4A - 4C, on décrira le comportement de l'oscillateur mécanique dans un premier cas. Après une première période T0 commence une nouvelle période T1, respectivement une nouvelle alternance A1 au cours de laquelle intervient une impulsion de freinage P1. A l'instant initial tD1débute l'alternance A1, le résonateur 40 étant alors dans l'état de la Figure 4A où l'aimant 44 occupe une position angulaire β correspondant à une position extrême (position angulaire positive maximale Am). Ensuite intervient l'impulsion de freinage P1 à l'instant tP1qui est situé avant l'instant médian tN1auquel le résonateur passe par sa position neutre, les Figures 4B, 4C représentant le résonateur respectivement aux deux instants successifs tP1et tN1. Finalement l'alternance A1 se termine à l'instant final tF1.

[0036] Dans le premier cas, l'impulsion de freinage est générée entre le début d'une alternance et le passage du résonateur par sa position neutre dans cette alternance. Comme prévu, la vitesse angulaire en valeur absolue diminue au moment de l'impulsion de freinage P1. Ceci induit un déphasage temporel négatif TC1dans l'oscillation du résonateur, comme le montrent les deux graphes de la vitesse angulaire et de la position angulaire à la Figure 3, soit un retard relativement au signal théorique non perturbé (représenté en traits interrompus). Ainsi, la durée de l'alternance A1 est augmentée d'un intervalle de temps TC1. La période d'oscillation T1, comprenant l'alternance A1, est donc prolongée relativement à la valeur T0. Ceci engendre une diminution ponctuelle de la fréquence de l'oscillateur mécanique et un ralentissement momentané de la marche du mécanisme associé.

[0037] En référence aux Figures 5 et 6A - 6C, on décrira le comportement de l'oscillateur mécanique dans un deuxième cas. Les graphes de la Figure 5 représentent l'évolution temporelle des mêmes variables qu'à la Figure 3. Après une première période T0 commence une nouvelle période T2, respectivement une alternance A2 au cours de laquelle intervient une impulsion de freinage P2. A l'instant initial tD2débute l'alternance A2, le résonateur 40 étant alors dans une position extrême (position angulaire négative maximale non représentée). Après un quart de période (T0/4) correspondant à une demi-alternance, le résonateur atteint sa position neutre à l'instant médian tN2(configuration représentée à la Figure 6A). Ensuite intervient l'impulsion de freinage P2 à l'instant tP2qui est situé après l'instant médian tN2auquel le résonateur passe par sa position neutre dans l'alternance A2. Finalement, cette alternance se termine à l'instant final tF2auquel le résonateur occupe à nouveau une position extrême (position angulaire positive maximale). Les Figures 6B, 6C représentent le résonateur respectivement aux deux instants successifs tN2et tF2. On remarquera en particulier que la configuration de la Figure 6A se distingue de la configuration de la Figure 4C par les sens opposés des mouvements d'oscillation respectifs. En effet, à la Figure 4C, le balancier tourne dans un sens horaire lorsqu'il passe par la position neutre dans l'alternance A1, alors qu'à la Figure 6A ce balancier tourne dans le sens antihoraire lors du passage par la position neutre dans l'alternance A2.

[0038] Dans le deuxième cas considéré, l'impulsion de freinage est générée, dans une alternance, entre l'instant médian auquel le résonateur passe par sa position neutre et l'instant final auquel se termine cette alternance et auquel le résonateur occupe une position extrême. Comme prévu, la vitesse angulaire en valeur absolue diminue au moment de l'impulsion de freinage P2. De manière remarquable, l'impulsion de freinage induit ici un déphasage temporel positif TC2dans l'oscillation du résonateur, comme le montrent les deux graphes de la vitesse angulaire et de la position angulaire à la Figure 5, soit une avance relativement au signal théorique non perturbé (représenté en traits interrompus). Ainsi, la durée de l'alternance A2 est diminuée de l'intervalle de temps TC2. La période d'oscillation T2 comprenant l'alternance A2 est donc plus courte que la valeur T0. Ceci engendre par conséquent une augmentation ponctuelle de la fréquence de l'oscillateur mécanique et une accélération momentanée de la marche du mécanisme associé.

[0039] En référence aux Figures 7 et 8, on décrira le comportement de l'oscillateur mécanique d'un ensemble horloger selon l'invention lorsqu'on lui applique des impulsions motrices autres que celles fournies par son dispositif d'entretien usuel comprenant un échappement. On remarquera que les graphes des Figures 7 et 8 représentent l'évolution temporelle des mêmes variables qu'aux Figures 3 et 5. Par impulsion motrice, on comprend une application, substantiellement durant un intervalle de temps limité, d'un certain couple de force au résonateur mécanique dans le sens du mouvement d'oscillation de ce résonateur mécanique. Le couple moteur est aussi obtenu par le couplage aimant-bobine du système magnétique prévu. Il correspond donc à un couple magnétique moteur exercé sur l'aimant 44 via la bobine 28, cette dernière étant commandée par le dispositif de régulation selon l'invention. De telles impulsions motrices nécessitent l'application d'une tension suffisante dans la bobine par le dispositif de régulation. Cette action est reconnaissable aux Figures 7 et 8 sur le graphe de la tension de bobine dans la zone temporelle au cours de laquelle l'impulsion motrice est fournie, cette zone temporelle étant prévue lors de l'apparition d'une impulsion de tension induite dans la bobine par le passage de l'aimant. On observe en effet que la tension de bobine prend au cours de l'impulsion motrice une valeur négative, supérieure en valeur absolue à celle de l'alternance négative (une alternance de la tension induite est définie entre deux passages par la valeur zéro) de la tension induite (représentée en traits interrompus dans la zone temporelle). Ainsi, on génère un couple moteur sur le balancier-spiral du résonateur.

[0040] On notera qu'un couple moteur peut aussi être produit par l'application d'une impulsion de tension positive appliquée durant une alternance positive de la tension induite. Dans le cas représenté, il a été prévu d'appliquer l'impulsion de correction lors de l'alternance négative car elle intervient suite à l'alternance positive qui est exploitée pour commander le déclenchement de cette impulsion de correction. L'homme du métier sait utiliser le signal de tension induite et, si nécessaire, un minuteur pour déterminer, lors du passage de l'aimant au-dessus de la bobine, des positions temporelles du résonateur mécanique et également déterminer les positions angulaires correspondantes de ce résonateur mécanique.

[0041] En référence à la Figure 7, on décrira le comportement de l'oscillateur mécanique dans un troisième cas. Une impulsion motrice P3 est fournie dans une alternance A3. A l'instant initial tD3débute cette alternance A3, le résonateur 40 étant alors dans la configuration de la Figure 4A. Ensuite intervient l'impulsion motrice P3 à l'instant tP3qui est situé avant l'instant médian tN3auquel le résonateur passe par sa position neutre. Les Figures 4B et 4C représentent le résonateur respectivement aux deux instants successifs tP3et tN3. Finalement l'alternance A3 se termine à l'instant final tF3.

[0042] Dans le troisième cas considéré, l'impulsion motrice est générée entre le début d'une alternance et le passage du résonateur par sa position neutre dans cette alternance. Comme prévu, la vitesse angulaire en valeur absolue augmente au moment de l'impulsion motrice P3. Toutefois, ceci induit un déphasage temporel positif TC3dans l'oscillation du résonateur, comme le montrent les deux graphes de la vitesse angulaire et de la position angulaire à la Figure 7, soit une avance relativement au signal théorique non perturbé (représenté en traits interrompus). Ainsi, la durée de l'alternance A3 est diminuée de l'intervalle de temps TC3. La période d'oscillation T3, comprenant l'alternance A3, est donc plus courte que la période d'oscillation T0. Ceci engendre par conséquent une augmentation ponctuelle de la fréquence de l'oscillateur mécanique et une accélération momentanée de la marche du mécanisme associé.

[0043] En référence à la Figure 8, on décrira le comportement de l'oscillateur mécanique dans un quatrième cas. Après une première période T0 commence une nouvelle période T4, respectivement une alternance A4 au cours de laquelle intervient une impulsion motrice P4. A l'instant initial tD4débute l'alternance A4. Après une demi-alternance (T0 / 4), le résonateur atteint sa position neutre à l'instant médian tN4(configuration représentée à la Figure 6A). Ensuite intervient l'impulsion motrice P4 à l'instant tP4qui est situé après l'instant médian tN4auquel le résonateur passe par sa position neutre dans l'alternance A4. Finalement, cette alternance se termine à l'instant final tF4. Les positions angulaires occupées par le résonateur aux deux instants successifs tN4et tF4sont respectivement représentées aux Figures 6B et 6C.

[0044] Dans le quatrième cas considéré, l'impulsion motrice est générée, dans une alternance, entre l'instant médian auquel le résonateur passe par sa position neutre et l'instant final auquel se termine cette alternance et auquel le résonateur occupe une position extrême. Comme prévu, la vitesse angulaire en valeur absolue augmente au moment de l'impulsion motrice P4. De manière surprenante, l'impulsion motrice induit ici un déphasage temporel négatif TC4dans l'oscillation du résonateur, comme le montrent les deux graphes de la vitesse angulaire et de la position angulaire à la Figure 8, soit un retard relativement au signal théorique non perturbé. Ainsi, la durée de l'alternance A4 est augmentée de l'intervalle de temps TC4. La période d'oscillation T4, comprenant l'alternance A4, est donc prolongée relativement à la valeur T0. Ceci engendre par conséquent une diminution ponctuelle de la fréquence de l'oscillateur mécanique et un ralentissement momentané de la marche du mécanisme associé.

[0045] En référence aux Figures 9, 10A à 10C et 11, on décrira ci-après un mode de régulation particulier pour un ensemble horloger semblable à celui décrit précédemment en référence aux Figures 1 et 2. Cet ensemble horloger comprend un résonateur 6A formé d'un balancier 18A et d'un spiral classique (non représenté). Le demi-axe 26 passe au milieu de la paire d'aimants bipolaires 22 et 24 déjà décrits. Lorsque le balancier-spiral est dans sa position neutre (position de repos), le demi-axe 26 occupe une position angulaire donnée par le demi-axe 27 qui définit l'axe de référence (position angulaire zéro) pour mesurer le mouvement angulaire du résonateur au cours du temps. Le présent agencement est spécifique par le fait que la bobine est agencée avec son centre aligné sur le demi-axe 27, de sorte qu'il n'y a pas de décalage angulaire entre le centre de la bobine et la position neutre du demi-axe 26. Toutefois, on remarquera que chacun des deux aimants considérés individuellement présente un petit décalage angulaire relativement au demi-axe de référence lorsque le résonateur est dans sa position neutre (état montré à la Figure 10B). Le signal de tension induite généré par la paire d'aimants lors du passage en regard de la bobine présente un profil tel que représenté aux Figures 9 et 11. Ce profil de tension forme une impulsion avec un lobe central présentant un pic définissant l'amplitude maximale de la tension induite dans la bobine et deux lobes latéraux (aussi nommés ailes) de part et d'autre du lobe central.

[0046] La Figure 9 montre l'effet d'une impulsion de freinage P5 appliquée lors de l'apparition du premier lobe latéral d'une impulsion de tension induite, c'est-à-dire avant l'apparition du lobe central, dont le pic définit le passage par la position zéro du demi-axe 26, et donc avant le passage du résonateur par sa position neutre. La Figure 10A montre la position angulaire occupée sensiblement par le balancier 18A lors de la génération de l'impulsion de freinage P5 dans l'Alternance A5 par un court-circuit de la bobine. De manière similaire à ce qui a été observé précédemment, l'impulsion P5 engendre un déphasage négatif TC5de l'oscillation du résonateur dans l'alternance A5. Ainsi, la durée de cette alternance est prolongée de la valeur absolue de ce déphasage TC5relativement à la demi-période T0 / 2 d'une oscillation libre. La fréquence d'oscillation est momentanément diminuée relativement à la fréquence F0 de l'oscillateur mécanique libre (la fréquence d'oscillation en l'absence d'impulsions de régulation).

[0047] La Figure 11 montre l'effet d'une impulsion de freinage P6 appliquée lors de l'apparition du deuxième lobe latéral d'une impulsion de tension induite, c'est-à-dire après l'apparition du lobe central et donc après le passage du résonateur par sa position neutre. La Figure 10C montre la position angulaire occupée sensiblement par le balancier 18A lors de la génération de l'impulsion de freinage P6. L'impulsion P6 engendre un déphasage positif TC6de l'oscillation du résonateur dans l'alternance A6. Ainsi, la durée de cette alternance est diminuée de la valeur absolue de ce déphasage TC6relativement à la demi-période T0 12 d'une oscillation libre. La fréquence d'oscillation est momentanément augmentée relativement à la fréquence F0 de l'oscillateur mécanique libre.

[0048] On notera qu'un agencement du système magnétique avec une paire d'aimants, comme représenté à la Figure 2, peut avantageusement être utilisé dans un ensemble horloger dans lequel il est prévu, comme dans le mode de réalisation décrit précédemment en référence aux Figures 4A - 4C et 6A - 6C, un décalage angulaire non nul, par exemple de 60° à 120°, entre le demi-axe de référence 27, défini précédemment et représenté aux Figures 10A à 10C, et le demi-axe défini par le centre de la bobine (correspondant au demi-axe 50 représenté à la Figure 4A). Dans ce cas, on peut intervenir sur l'oscillateur mécanique avant et après un passage par la position neutre du résonateur mécanique de manière similaire à ce qui a été décrit en référence aux Figures 3 à 8, tout en exploitant le lobe central des impulsions de tension induite qui permet un couplage magnétique de plus grande intensité dans le système magnétique. On peut ainsi engendrer notamment des couples de freinage magnétique plus forts que dans le cas décrit ci-avant en relation avec les Figures 9 à 11. On observera que, dans ce dernier cas, le lobe central des impulsions de tension peut toutefois servir à générer une énergie électrique stockée dans une capacité via un redresseur, cette énergie électrique pouvant être utilisée avantageusement pour alimenter le dispositif de régulation selon l'invention. Ceci est également possible dans un mode de réalisation avec un décalage angulaire susmentionné pour la bobine.

[0049] En exploitant les phénomènes physiques exposés précédemment, l'ensemble horloger selon l'invention est caractérisé par un agencement particulier du dispositif de régulation de l'oscillateur mécanique. Généralement, ce dispositif de régulation comprend un dispositif de mesure agencé pour mesurer, le cas échéant, une dérive temporelle de l'oscillateur mécanique relativement à un oscillateur auxiliaire, lequel est implicitement plus précis que le résonateur mécanique, et pour déterminer si cette dérive temporelle correspond à au moins une certaine avance ou à au moins un certain retard. Ensuite, le dispositif de régulation comprend un circuit électronique de commande et un dispositif d'application d'impulsions de régulation, lesquels sont agencés pour pouvoir appliquer au résonateur mécanique, lorsque la dérive temporelle de l'oscillateur mécanique correspond à la au moins une certaine avance susmentionnée, une première impulsion de freinage substantiellement dans une première demi-alternance avant l'instant médian de passage du résonateur mécanique par sa position neutre ou une première impulsion motrice substantiellement dans une deuxième demi-alternance après cet instant médian et, lorsque la dérive temporelle de l'oscillateur mécanique correspond au au moins un certain retard susmentionné, une deuxième impulsion de freinage substantiellement dans une deuxième demi-alternance après l'instant médian de passage du résonateur mécanique par sa position neutre ou une deuxième impulsion motrice dans une première demi-alternance avant cet instant médian.

[0050] Dans un mode de réalisation préféré qui sera décrit par la suite plus en détails, le dispositif de régulation comprend un dispositif de détermination de positions temporelles du résonateur mécanique, ce dispositif de détermination étant agencé pour pouvoir déterminer, dans une alternance d'une oscillation, un premier instant qui intervient avant l'instant médian de passage du résonateur mécanique par sa position neutre et après l'instant initial auquel débute cette alternance, ainsi que, dans la même alternance ou une autre alternance d'une oscillation, un deuxième instant qui intervient après l'instant médian de passage du résonateur mécanique par sa position neutre et avant l'instant final auquel se termine cette alternance. Ensuite, le circuit électronique de commande est agencé pour distinguer le premier instant et le deuxième instant et pour déclencher la première impulsion de freinage susmentionnée ou la deuxième impulsion motrice susmentionnée sensiblement au premier instant et la deuxième impulsion de freinage susmentionnée ou la première impulsion motrice susmentionnée sensiblement au deuxième instant.

[0051] Il faut noter que le dispositif de mesure et le dispositif d'application d'impulsions de régulation peuvent avoir des éléments ou organes communs, notamment un ensemble magnétique, formé d'au moins un aimant et d'une bobine, du type décrit précédemment. De même, le dispositif de détermination de positions temporelles du résonateur mécanique peut avoir en commun des éléments ou organes avec le dispositif de mesure, en particulier l'ensemble magnétique susmentionné et également des composants électroniques, et avec le circuit de commande, par exemple un circuit logique et éventuellement un compteur. Cependant, de tels modes de réalisation ne sont nullement limitatifs dans le cadre de la présente invention. De plus, on notera que l'ensemble magnétique utilisé pour coupler le balancier-spiral au circuit de régulation n'est pas limitatif.

[0052] Des modes de réalisation d'un dispositif de régulation selon l'invention sont décrits par la suite en référence aux Figures 12 à 19.

[0053] Un premier mode de réalisation, décrit ci-après en référence aux Figures 12 à 14, concerne un ensemble horloger comprenant un système magnétique du type représenté aux Figures 4A-4C. Le balancier porte donc un seul aimant bipolaire à aimantation axiale et il est prévu une bobine de couplage 28 décalée angulairement d'un angle θ non nul relativement au demi-axe de référence 48 (voir Figure 4A). L'angle θ est supérieur à zéro et de préférence compris entre 30° et 180° pour une amplitude de l'oscillateur mécanique prévue entre 200° et 300° dans la plage utile de fonctionnement, ces plages de valeurs étant nullement limitatives. Le dispositif de régulation 52 comprend un circuit de régulation 30A et un résonateur auxiliaire 32A. Ce résonateur auxiliaire est par exemple un résonateur électronique à quartz. La tension induite Ui générée aux bornes de la bobine, lorsque l'oscillateur mécanique est activé, forme un signal analogique constitué d'une succession d'impulsions IAnet IAm(n, m = 1, 2, 3, ..., N, ...) qui correspondent aux passages successifs de l'aimant en regard de la bobine. Ce signal analogique est premièrement comparé à une tension de seuil Uthau moyen d'un comparateur à hystérèse 54 (Schmidt trigger) afin de générer un signal digital 'Comp' pour l'électronique digitale du circuit de régulation. Ce signal digital 'Comp' est constitué d'une succession d'impulsions digitales 74 et 76 correspondant respectivement à la succession d'impulsions analogiques IAnet lAm.

[0054] Le comparateur est un élément d'un circuit de mesure décrit ci-après. Etant donné qu'il y a deux impulsions IAnet IAmpar période d'oscillation du résonateur mécanique et que la succession des impulsions digitales 74 et 76 définissent entre elles alternativement deux intervalles de temps différents T7 et T8 (ceci résultant du décalage angulaire de la bobine relativement à l'axe de référence), le signal digital 'Comp' est calé soit sur les impulsions 74, soit sur les impulsions 76 au moyen d'une bascule 56, laquelle fournit ainsi de manière périodique une impulsion par période d'oscillation. La bascule incrémente, à la fréquence instantanée de l'oscillateur mécanique, un compteur bidirectionnel C2, lequel est décrémenté à une fréquence nominale / fréquence de consigne par un signal d'horloge Shordérivé de l'oscillateur auxiliaire qui génère un signal digital à une fréquence de référence. Cet oscillateur auxiliaire est formé du résonateur auxiliaire 32A et d'un circuit d'horloge 60. A cet effet, le signal de référence à relativement haute fréquence généré par le circuit d'horloge est préalablement divisé par les diviseurs DIV1 et DIV2 (ces deux diviseurs pouvant former deux étages d'un même diviseur). Ainsi, l'état du compteur C2 détermine l'avance ou le retard accumulé par l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire avec une résolution correspondant sensiblement à une période de consigne, l'état du compteur étant fourni à un circuit logique de commande 62A.

[0055] Le circuit logique de commande 62A, par exemple un microcontrôleur, est agencé pour déterminer une succession de positions temporelles tnet tmdu résonateur mécanique correspondant respectivement à la succession des impulsions digitales 74 et 76 (détectées notamment sur leurs flancs montant). Il détermine cette information directement du signal 'Comp' fourni par le comparateur 54. De plus, le circuit de régulation 30A est agencé pour permettre au circuit logique 62A de distinguer les impulsions 74 qui correspondent à des événements intervenant, dans des alternances correspondantes, avant le passage du résonateur par sa position neutre des impulsions 76 qui correspondent à des événements intervenant, dans des alternances correspondantes, après le passage du résonateur par sa position neutre. A cet effet, on utilise la présence du décalage angulaire fixe de la bobine 28 relativement au demi-axe de référence, lequel définit la position neutre du résonateur au centre de l'aimant fixé sur le balancier.

[0056] Le décalage angulaire fixe de la bobine a pour conséquence que deux impulsions de tension induite IAnet IAmgénérées dans une même période d'oscillation interviennent du même côté du demi-axe de référence, de sorte que les impulsions digitales correspondantes 74 et 76 présentent entre elles un intervalle de temps T7 inférieur à l'intervalle de temps T8 qui les séparent des deux impulsions adjacentes intervenant respectivement dans la période d'oscillation précédente et la période d'oscillation suivante. Les impulsions de tension induites IAmdéfinissent, dans les alternances au cours desquelles elles sont générées, des événements qui interviennent au moins en majeure partie après le passage par la position neutre, alors que les impulsions de tension induites IAndéfinissent des événements qui interviennent au moins en majeure partie avant le passage par la position neutre. Parmi deux impulsions digitales 74 et 76 qui sont générées par le comparateur dans une même période, et qui sont séparées d'un intervalle de temps T7, la première impulsion 76 intervient donc après le passage du résonateur par sa position neutre et avant l'instant final de l'alternance durant laquelle intervient cette première impulsion 76, alors que la deuxième impulsion 74 intervient avant le passage du résonateur par sa position neutre et après l'instant initial de l'alternance durant laquelle intervient cette deuxième impulsion 74.

[0057] Pour différencier des couplages aimant-bobine intervenant avant la position neutre et des couplages aimant-bobine intervenant après cette position neutre dans les alternances, il est prévu de mesurer les intervalles de temps T7 et T8 au moyen d'un compteur C1 qui reçoit un signal d'horloge dérivé entre les deux diviseurs DIV1 et DIV2, et ensuite de comparer ces mesures temporelles T7 et T8 à une valeur de différentiation TDIFqui est sélectionnée entre les valeurs T7 et T8 (soit T7 < TDIF< T8). Ainsi, cette comparaison effectuée dans le circuit logique 62A lui permet de distinguer entre les impulsions 74 et les impulsions 76, respectivement entre les instants tnet tmde leurs flancs montants et ainsi de déterminer les instants tnsitués dans les alternances correspondantes avant le passage du résonateur par sa position neutre et les instants tmsitués dans les alternances correspondantes après le passage du résonateur par sa position neutre, et de les distinguer les uns des autres. Grâce à cette distinction opérée entre les instants tnet les instants tmpar le dispositif de régulation, le circuit logique 62A peut générer sélectivement des impulsions de commande 74B et 76B pour produire, respectivement avant et après la position neutre du résonateur mécanique, des impulsions de freinage et/ou des impulsions motrices. Ainsi, dans la variante du premier mode de réalisation décrite ici, le circuit électronique de commande est agencé de sorte que les impulsions de régulation sont appliquées, en fonction de la dérive temporelle mesurée et selon qu'il s'agisse d'impulsions de freinage ou d'impulsions motrices, respectivement lors de l'apparition d'impulsions de tension induite soit dans des premières alternances, soit dans des secondes alternances, chaque oscillation du résonateur mécanique définissant une première alternance suivie d'une seconde alternance.

[0058] Dans le cas d'impulsions de freinage prévus pour la régulation d'un oscillateur mécanique pouvant présenter soit un retard, soit une avance (situation qui peut par ailleurs évoluer au cours du temps de sorte que le mouvement horloger peut présenter alternativement des périodes de retard et des périodes d'avance), le circuit logique 62A commande un transistor 68, par l'intermédiaire d'un minuteur 66 (Timer TR), soit par un signal de commande SCAdéclenchant une ou plusieurs impulsions de commande 74B à sensiblement un ou plusieurs instants tnrespectifs en cas d'avance dans la marche du mouvement horloger, soit un signal de commande SCRdéclenchant une ou plusieurs impulsions de commande 76B à sensiblement un ou plusieurs instants tmrespectifs en cas de retard. Le minuteur 66 détermine la durée TRdes impulsions de freinage.

[0059] Pour réguler électroniquement la fréquence de l'oscillateur mécanique à l'aide d'impulsions de freinage, il est donc prévu de fournir dans au moins une alternance de cet oscillateur mécanique, lorsque sa dérive temporelle correspond à une certaine avance, une impulsion de freinage, correspondant ici à une impulsion de commande 74B, à un premier instant tnqui intervient avant l'instant médian de passage du résonateur mécanique par sa position neutre et, lorsque la dérive temporelle de l'oscillateur mécanique correspond à un certain retard, une impulsion de freinage, correspondant à une impulsion de commande 76B, à un deuxième instant tmqui intervient après l'instant médian susmentionné.

[0060] La Figure 14 donne l'organigramme correspondant à l'algorithme de commande implémenté dans le circuit logique de commande 62A pour mettre en oeuvre le procédé de régulation réalisé par le dispositif de régulation 52. Dans une phase d'initialisation, suite à l'activation du dispositif 52 dans l'étape POR, le compteur bidirectionnel C2 est réinitialisé ('Reset'). Ensuite, à la détection d'un flanc montant d'une première impulsion digitale 74 ou 76, le compteur C1 est réinitialisé ('Reset'). A la détection du prochain flanc montant d'une impulsion digitale, l'état du compteur C1 est comparé à la valeur de différentiation TDIF. Si la valeur du compteur C1 est inférieure à la valeur TDIF, ceci indique que l'impulsion correspondant au nouveau flanc montant détecté intervient avant le passage du résonateur mécanique par sa position neutre. La position de ce résonateur lors du couplage aimant-bobine en présence peut permettre de diminuer sa fréquence instantanée par une impulsion de freinage. Par contre, si la valeur du compteur C1 est supérieure à la valeur TDIF, ceci indique que l'impulsion correspondant au nouveau flanc montant détecté intervient après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre. La position de ce résonateur lors du couplage aimant-bobine en présence peut permettre d'augmenter sa fréquence instantanée par une impulsion de freinage.

[0061] Ainsi, si C1 < TDIF, le circuit logique vérifie l'état du compteur C2 pour voir s'il indique une certaine avance de l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire. A cet effet, ce circuit logique compare la valeur du compteur C2 à un nombre entier positif N1 supérieur à zéro. Si C2 > N1, alors le circuit logique déclenche instantanément une impulsion de commande 74B et le dispositif de régulation engendre directement une impulsion de freinage. Dans le cas contraire, aucune impulsion de freinage n'est générée et la séquence est terminée. Le compteur C1 est réinitialisé directement après chaque détection d'un flanc montant pour déterminer la période temporelle entre l'impulsion détectée et la suivante, et permettre ainsi d'effectuer en boucle la séquence représentée sur l'organigramme pour une régulation continue de la marche du mouvement horloger. Par contre, si C1 > TDIF, alors le circuit logique compare la valeur du compteur C2 à un nombre entier négatif - N2, inférieur à zéro, pour voir s'il indique un certain retard de l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire. Si C2 < - N2, le circuit logique déclenche alors instantanément une impulsion de commande 76B et le dispositif de régulation engendre directement une impulsion de freinage. Dans le cas contraire, aucune impulsion de freinage n'est générée et la séquence est terminée. On notera que N1 et N2 sont des nombres naturels (nombres entiers positifs différents de zéro).

[0062] On notera que, dans le cas où C2 > N1 ou C2 < - N2, on peut prévoir dans une variante de fournir une pluralité d'impulsions de commande successives 74B, respectivement 76B à une pluralité d'instants tn, respectivement tmselon le procédé décrit ici. Ceci revient à inhiber l'interrogation de l'état du compteur C2 durant un certain nombre de séquences. On remarquera que les valeurs N1 et N2 peuvent être identiques dans une variante particulière. On notera encore qu'une impulsion de freinage peut déjà être générée lorsque C2 = N1 ou C2 = - N2.

[0063] Dans une variante où il est prévu d'appliquer des impulsions motrices, le circuit de la figure 12 peut facilement être modifié à cet effet en reliant la borne inférieure du transistor 68 non à la 'terre' (Gnd) mais à une source d'alimentation électrique apte à engendrer des impulsions motrices lorsque le transistor est rendu conducteur par le minuteur 66. Le procédé de commande est inversé relativement à celui décrit précédemment pour des impulsions de freinage. Ainsi, d'une part, si C1 > TDIFet C2 > N1, le circuit logique déclenche une impulsion de commande 76B et le dispositif de régulation engendre directement une impulsion motrice. Si C2 < = N1, aucune impulsion motrice n'est générée et la séquence est terminée. D'autre part, si C1 < TDIFet C2 < - N2, le circuit logique déclenche alors une impulsion de commande 74B et le dispositif de régulation engendre directement une impulsion motrice. Si C2 > = - N2, aucune impulsion motrice n'est générée et la séquence est terminée.

[0064] En référence aux Figures 15 à 17, on décrira ci-après une variante du premier mode de réalisation. Les éléments déjà décrits et le fonctionnement du dispositif de régulation déjà amplement décrit ne seront pas à nouveau décrits en détails. Cette variante se distingue de celle qui vient d'être décrite essentiellement par le fait que le compteur C1 et les comparaisons effectuées par le circuit logique en relation avec ce compteur C1 sont remplacées par un sous-circuit qui réalise une fonction semblable. Ce sous-circuit reçoit le signal 'Comp' du comparateur 54, ce signal étant fourni à un minuteur 84 (Timer TDIF) et à deux portes 'AND' 86 et 87. La deuxième entrée de la porte 86 reçoit un signal du minuteur 84 et la deuxième entrée de la porte 87 reçoit le signal du minuteur 84 inversé par la porte 'NOT' 88. Comme le montre les signaux 'TDIF', 'AV' et 'AP' à la Figure 16, le minuteur 84 est réinitialisé à chaque flanc descendant des impulsions digitales 74 et 76. Son signal de sortie indique si depuis la dernière réinitialisation l'intervalle de temps mesuré est inférieur (valeur '1') ou supérieur (valeur '0') à la valeur de différentiation TDIF. Le signal AV à la sortie de la porte logique 86 présente des impulsions 74A (valeur '1') qui reproduisent les impulsions 74 du comparateur 54. Le signal AP à la sortie de la porte logique 87 présente des impulsions 76A (valeur '1') qui reproduisent les impulsions 76 du comparateur 54. Le signal AV indique donc au circuit logique de commande 62B lorsque qu'un couplage aimant-bobine intervient avant la position neutre du résonateur mécanique et le signal AP indique à ce circuit lorsque qu'un couplage aimant-bobine intervient après la position neutre. Il suffit alors au circuit logique 62B d'interroger l'état du compteur C2 pour générer, si nécessaire, un signal SCAou un signal SCRdécrits précédemment.

[0065] La Figure 17 donne l'organigramme correspondant à l'algorithme de commande implémenté dans le circuit logique de commande 62B pour mettre en oeuvre le procédé de régulation réalisé par le circuit de régulation 30B du dispositif de régulation 82. Dans une phase d'initialisation, suite à l'activation du dispositif 82 dans l'étape POR, le compteur bidirectionnel C2 est réinitialisé ('Reset'). Ensuite, le circuit de commande suit l'évolution de l'état du compteur bidirectionnel C2 pour voir si une certaine avance, soit C2 > N1, ou si un certain retard, soit C2 < - N2, dans la marche du mouvement horloger est détectée. En cas d'une avance détectée, le circuit de commande attend que le signal AV présente un état logique '1', indiquant sensiblement le début d'un couplage aimant-bobine avant la position neutre du résonateur, pour générer une impulsion de commande 74B qui produit directement une impulsion de freinage avant la position neutre. En cas d'un retard détecté, le circuit de commande attend que le signal AP présente un état logique '1', indiquant sensiblement le début d'un couplage aimant-bobine après la position neutre du résonateur, pour générer une impulsion de commande 76B qui produit directement une impulsion de freinage après la position neutre. Dans cette variante de réalisation, le temps de freinage TRest sélectionné avantageusement de sorte à être supérieur au temps nécessaire pour que la tension induite 'Ui' dans la bobine 28 redescente au-dessous d'un seuil de tension 'Uth' dans le cas non-freiné, ceci de sorte à éviter en cas de freinage la génération d'un deuxième flanc montant du signal 'Comp' dans l'alternance positive de Ui.

[0066] Dans une autre variante du premier mode de réalisation, l'ensemble magnétique comprend une paire d'aimants bipolaires montés sur le balancier et ayant des axes d'aimantation axiaux de polarités respectives opposées, la bobine étant solidaire du support du résonateur mécanique, le demi-axe médian partant de l'axe de rotation du balancier et passant par le milieu de cette paire d'aimants définissant un demi-axe de référence lorsque le résonateur est au repos et donc dans sa position neutre, la paire d'aimants et la bobine étant agencées de manière qu'un signal de tension induite généré dans la bobine au passage de la paire d'aimants en regard de cette bobine présente un lobe d'amplitude maximale résultant d'un couplage simultané des deux aimants de la paire d'aimants avec la bobine. Ensuite, la bobine présente en son centre un décalage angulaire relativement au demi-axe de référence tel qu'un lobe d'amplitude maximale est situé avant le passage du demi-axe médian par le demi-axe de référence lors d'une première alternance d'une quelconque oscillation et après le passage de ce demi-axe médian par le demi-axe de référence lors d'une seconde alternance d'une quelconque oscillation. Finalement, le circuit électronique de commande est agencé de sorte que les impulsions de régulation sont appliquées, en fonction de la dérive temporelle mesurée et selon qu'il s'agisse d'impulsions de freinage ou d'impulsions motrices, respectivement lors d'apparitions de lobes d'amplitude maximale soit dans des premières alternances, soit dans des secondes alternances.

[0067] Un deuxième mode de réalisation, décrit ci-après en référence aux Figures 18 à 20, concerne un ensemble horloger comprenant un système magnétique du type représenté aux Figures 10A-10C. Le balancier porte donc une paire d'aimants bipolaires à aimantation axiale et il est prévu une bobine de couplage 28 dont le centre est aligné en superposition au demi-axe de référence 27 (voir Figure 10A) correspondant à la position de repos du demi-axe 26 passant au milieu de la paire d'aimants. Le dispositif de régulation 92 comprend un circuit de régulation 30C. La tension induite Ui générée aux bornes de la bobine (Figure 19) forme un signal analogique constitué d'une succession d'impulsions IPmet INm(m = 1, 2, 3, ..., N, ...) générées aux passages successifs de la paire d'aimants en regard de la bobine.

[0068] Dans chaque période d'oscillation, le résonateur passe deux fois par sa position neutre respectivement dans les deux sens opposés de son mouvement d'oscillation. Ainsi, deux impulsions IPmet INmreprésentées à la Figure 19 apparaissent dans chaque période d'oscillation et respectivement dans deux alternances successives, l'une IPmayant un lobe central Lcm de tension positive et l'autre INmayant un lobe central de tension négative. Inversement, l'impulsion IPmprésente deux lobes latéraux de tension négative et l'impulsion INmprésente deux lobes latéraux LAmet LRmde tension positive.

[0069] Le circuit de régulation 30C comprend divers éléments déjà décrits. Le diviseur DIV correspond à l'ensemble des deux diviseurs DIV1 et DIV2 décrits à la Figure 12. Dans ce mode de réalisation, à titre de fonction additionnelle, il est prévu un redresseur 94 associé à une capacité de stockage 95, ce redresseur étant agencé pour charger la capacité de stockage seulement lors de l'apparition des lobes centraux négatifs des impulsions INm.

[0070] Le circuit 30C comprend un circuit de mesure d'une dérive temporelle de l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire, lequel est agencé de manière similaire au circuit de mesure 58 décrit précédemment. Le circuit 30C comprend deux comparateurs à hystérèse 96 et 98. Le premier comparateur sert à détecter la succession des lobes centraux Lcm ayant une tension positive, ces lobes centraux des impulsions IPmintervenant à la fréquence instantanée de l'oscillateur mécanique, soit une fois par période d'oscillation. Pour ce faire, la tension de la bobine 28 est comparée à un seuil de tension Th1 dont la valeur est supérieure à la tension maximale des lobes latéraux. Le signal 'Comp1' du comparateur 96 est fourni d'une part au compteur C2 (déjà décrit précédemment) et d'autre part au circuit logique de commande 62C. Le comparateur 98 sert à détecter la succession des lobes latéraux LAmet LRmayant une tension positive par une comparaison de la tension de bobine à un seuil de tension Th2, ceci pour permettre l'application d'impulsions de freinage soit lors de l'apparition de premiers lobes latéraux LAmen cas d'avance dans la marche du mouvement horloger, soit lors de l'apparition de deuxièmes lobes latéraux LRmen cas de retard dans la marche de ce mouvement horloger, de manière à réguler cette marche. On se référera à la description des Figures 9 à 11 à ce sujet. Le signal 'Comp2' du comparateur 98 est fourni au circuit de commande. En résumé, les premiers lobes latéraux LAmapparaissent avant le passage du résonateur mécanique par sa position neutre alors que les deuxièmes lobes latéraux LRmapparaissent après le passage du résonateur mécanique par sa position neutre. L'application d'impulsions de freinage lors de l'apparition de premiers lobes latéraux LAmengendre une correction qui tend à diminuer la fréquence d'oscillation de l'oscillateur mécanique. Au contraire, l'application d'impulsions de freinage lors de l'apparition de deuxièmes lobes latéraux LRmengendre une correction qui tend à augmenter cette fréquence d'oscillation.

[0071] Comme montré à la Figure 19, le signal 'Comp1' présente des impulsions digitales 100 périodiquement à la fréquence instantanée de l'oscillateur mécanique. Le signal 'Comp2' détecte aussi les lobes centraux de tension positive par une impulsion 102 sensiblement centrée sur l'impulsion 100 correspondante et de durée supérieure à celle de cette dernière. Ensuite, le signal 'Comp2' génère deux impulsions digitales 103 et 104 correspondant aux deux lobes latéraux des impulsions INm. Ces deux impulsions digitales déterminent deux instants respectifs tAmet tRmcorrespondant respectivement à leurs flancs montants. Ces deux instants sont distingués par le circuit de commande de sorte à pouvoir engendrer sélectivement soit une impulsion de freinage à un instant tAmpour augmenter une période de l'oscillateur mécanique et ainsi diminuer momentanément sa fréquence instantanée, soit une impulsion de freinage à un instant tRmpour diminuer une période de l'oscillateur mécanique et ainsi augmenter momentanément sa fréquence instantanée.

[0072] La Figure 20 donne l'organigramme correspondant à l'algorithme de commande implémenté dans le circuit logique de commande 62C pour mettre en oeuvre le procédé de régulation réalisé par le dispositif de régulation 92. Dans une phase d'initialisation, suite à l'activation du dispositif 92 dans l'étape POR, le compteur bidirectionnel C2 est réinitialisé ('Reset'). Ensuite, le circuit de commande 62C attend premièrement la détection d'un flanc descendant d'une impulsion 100 et ensuite la détection d'un flanc montant d'une impulsion 103. Si la valeur du compteur C2 est supérieure à une valeur positive N1, il déclenche alors une impulsion de freinage sensiblement à l'instant tAmet termine la séquence. Dans le cas contraire, le circuit de commande attend la détection du flanc montant de l'impulsion 104 qui suit. Si la valeur du compteur C2 est inférieure à une valeur négative - N2, il déclenche alors une impulsion de freinage sensiblement à l'instant tRmet termine la séquence. On remarquera qu'entre les instants tAmet tRm, le résonateur mécanique passe par sa position neutre. On comprendra qu'il est alternativement possible d'obtenir une régulation semblable en utilisant l'apparition des tensions négatives dans la bobine 28 et en sélectionnant alors des seuils de tension négatifs appliqués aux entrées positives respectives des deux comparateurs 96 et 98.

[0073] Ainsi, dans le deuxième mode de réalisation, le circuit électronique de commande est agencé de sorte que les impulsions de régulation sont appliquées, en fonction de la dérive temporelle mesurée et selon qu'il s'agisse d'impulsions de freinage ou d'impulsions motrices, respectivement lors d'apparitions de l'un des deux lobes latéraux ou lors d'apparitions de l'autre de ces deux lobes latéraux. De plus, de préférence, l'ensemble horloger comprend en outre un redresseur relié à une capacité de stockage d'énergie électrique et agencé pour charger cette capacité de stockage, lorsque le balancier oscille, lors d'apparitions dudit lobe central. Cette capacité de stockage peut servir avantageusement à l'alimentation électrique du dispositif de régulation. On notera que dans les deux modes de réalisation, des impulsions de freinage hachées peuvent être générées. Le hachage peut notamment être utilisé pour suivre l'évolution de la tension induite tout en donnant de brèves impulsions de freinage. Le taux de hachage peut également être modulé afin de varier l'intensité de l'impulsion de freinage.

[0074] Aux Figures 21 et 22 est montrée une variante avantageuse de réalisation d'un oscillateur mécanique 106 incorporé dans un mouvement selon l'invention. Le résonateur 106 est formé par un balancier 18A qui comprend deux plateaux en matériau ferromagnétique 112 et 114. Le plateau supérieur 112 porte du côté de sa face inférieure les deux aimants bipolaires 22 et 24. Ce plateau supérieur sert aussi à fermer supérieurement les lignes de champs des deux aimants. Le plateau inférieur 114 sert à fermer inférieurement les lignes de champs des deux aimants. Les deux plateaux du balancier forment ainsi axialement un blindage magnétique pour les deux aimants de manière à ce que leurs champs magnétiques respectifs restent substantiellement confiner dans un volume situé entre les surfaces externes respectives de ces deux plateaux. La bobine 28 est agencée partiellement entre les deux plateaux qui sont montés fixement sur une pièce cylindrique 116 en matériau non-magnétique, cette pièce étant montée fixement sur un arbre 118 du balancier. Dans une variante, la pièce 116 peut être réalisée en acier et ainsi conduire un champ magnétique, ce qui peut être un avantage dans une variante prévue avec un seul aimant bipolaire, ayant son axe magnétique orienté axialement, sur un des deux plateaux ou sur chacun des deux plateaux. Dans ce dernier cas, si la pièce de liaison cylindrique est non magnétique, alors au moins un plateau peut présenter une partie ferromagnétique qui s'approche de l'autre ou le touche pour fermer les lignes de champs de chaque aimant au travers des deux plateaux et ainsi permettre que la bobine ou les bobines soit / soient traversée(s) axialement par sensiblement l'entier du champ magnétique produit par chaque aimant lorsque le balancier oscille. On remarquera encore que les plateaux peuvent être réalisés seulement partiellement par un matériau à haute perméabilité magnétique qui forme deux parties situées respectivement au-dessus et au-dessous de l'aimant ou, le cas échéant, des aimants, ces deux parties étant agencées de manière à laisser passer la bobine ou, le cas échéant, les bobines du dispositif de régulation entre elles lorsque le balancier oscille.

[0075] Le résonateur 106 comprend encore un ressort-spiral 110 dont une extrémité est fixée de manière classique à l'arbre 118. On notera que le ressort-spiral est de préférence réalisé en matériau non magnétique, par exemple en silicium, ou en matériau paramagnétique. A la Figure 22 est également représenté un mécanisme d'échappement formé d'une goupille agencée sur un petit plateau solidaire de l'arbre du balancier, d'une ancre 120 et d'une roue d'échappement 122 (montrée partiellement). Sous le plateau supérieur, à l'opposé des aimants 22 et 24, est prévu une masse 124 d'équilibrage du balancier. D'autres moyens pour effectuer un réglage fin de l'inertie et un équilibrage du balancier peuvent également être prévus. On notera que dans une variante, des aimants sont également portés par le plateau inférieur. De tels aimants sont de préférence agencés en face des aimants portés par le plateau supérieur, la ou les bobines prévue(s) étant agencée(s) de manière à pouvoir passer entre les aimants fixés respectivement aux premier et deuxième plateaux.

[0076] Ainsi, dans le cadre de la variante avantageuse décrite ci-avant, le balancier comprend généralement une structure magnétique qui est agencée de manière à définir un blindage magnétique pour l'aimant ou les aimants porté(s) par le balancier tout en favorisant le couplage magnétique de cet aimant ou de ces aimants avec la bobine ou les bobines prévue(s).

Claims (13)

1. Ensemble horloger (2), comprenant : - un mécanisme, - un résonateur mécanique (6, 40, 6A, 106) susceptible d'osciller autour d'une position neutre correspondant à son état d'énergie potentielle mécanique minimale, chaque oscillation du résonateur mécanique définissant une période d'oscillation et présentant deux alternances successives entre deux positions extrêmes qui définissent l'amplitude d'oscillation du résonateur mécanique, chaque alternance présentant un passage du résonateur mécanique par sa position neutre à un instant médian et une durée entre un instant initial et un instant final définis respectivement par les deux positions extrêmes occupées par le résonateur mécanique au début et à la fin de cette alternance, - un dispositif d'entretien (10) du résonateur mécanique formant avec ce résonateur mécanique un oscillateur mécanique qui est agencé pour contrôler la marche dudit mécanisme, - un dispositif de régulation (8, 52, 82, 92) agencé pour réguler la fréquence moyenne de l'oscillateur mécanique, ce dispositif de régulation comprenant un oscillateur auxiliaire, un dispositif d'application d'impulsions de régulation au résonateur mécanique, un dispositif de mesure agencé pour pouvoir mesurer la dérive temporelle de l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire et un circuit électronique de commande relié au dispositif de mesure et agencé pour commander le dispositif d'application d'impulsions de régulation, le dispositif de mesure et le circuit électronique de commande étant agencés pour pouvoir déterminer si la dérive temporelle mesurée correspond à au moins une certaine avance, le dispositif d'application d'impulsions de régulation étant agencé de manière à pouvoir engendrer sur commande des impulsions de régulation exerçant chacune un certain couple de force sur le résonateur mécanique ; l'ensemble horloger étant caractérisé en ce que le dispositif de mesure et le circuit électronique de commande sont agencés pour pouvoir en outre déterminer si la dérive temporelle correspond à au moins un certain retard ; et en ce que le circuit électronique de commande et le dispositif d'application d'impulsions de régulation sont agencés pour pouvoir sélectivement appliquer au résonateur mécanique : - suite à une détermination de ladite au moins une certaine avance, une première impulsion de freinage (P1, P5) dont au moins une majeure partie intervient entre ledit instant initial (tD1) et ledit instant médian (tN1, tN5) d'une alternance (A1, A5) et/ou une première impulsion motrice (P4) dont au moins une majeure partie intervient entre ledit instant médian (tN4) et ledit instant final (tF4) d'une alternance (A4), - suite à une détermination dudit au moins un certain retard, une deuxième impulsion de freinage (P2, P6) dont au moins une majeure partie intervient entre ledit instant médian (tN2, tN6) et ledit instant final (tF2) d'une alternance (A2, A6) et/ou une deuxième impulsion motrice (P3) dont au moins une majeure partie intervient entre ledit instant initial (tD3) et ledit instant médian (tN3) d'une alternance (A3).

2. Ensemble horloger selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande et le dispositif d'application d'impulsions de régulation sont agencés pour pouvoir sélectivement appliquer au résonateur mécanique dans une pluralité d'alternances : - suite à une détermination de ladite au moins une certaine avance, respectivement une pluralité de premières impulsions de freinage, chacune semblable à ladite première impulsion de freinage, et/ou respectivement une pluralité de premières impulsions motrices, chacune semblable à ladite première impulsion motrice, - suite à une détermination dudit au moins un certain retard, respectivement une pluralité de deuxièmes impulsions de freinage, chacune semblable à ladite deuxième impulsion de freinage, et/ou respectivement une pluralité de deuxièmes impulsions motrices, chacune semblable à ladite deuxième impulsion motrice.

3. Ensemble horloger selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de régulation comprend un dispositif (54,C1,62A; 54,84,86,87,88,628; 98,62C) de détermination de positions temporelles du résonateur mécanique, ce dispositif de détermination étant agencé pour pouvoir déterminer, dans une alternance d'une oscillation du résonateur mécanique, un premier instant qui intervient avant ledit instant médian et après ledit instant initial de cette alternance et, également dans une alternance d'une oscillation du résonateur mécanique, un deuxième instant qui intervient après ledit instant médian et avant ledit instant final de cette alternance ; et en ce que ledit circuit électronique de commande est agencé pour pouvoir déclencher sélectivement ladite première impulsion de freinage ou ladite deuxième impulsion motrice sensiblement audit premier instant et ladite deuxième impulsion de freinage ou ladite première impulsion motrice sensiblement audit deuxième instant.

4. Ensemble horloger selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de régulation comprend un ensemble magnétique formé d'au moins un aimant (22,24; 44) et d'au moins une bobine (28) agencés respectivement sur le résonateur mécanique (6A, 40) et sur un support de ce résonateur mécanique ou respectivement sur le support du résonateur mécanique et sur ce résonateur mécanique, cet ensemble magnétique formant ledit dispositif d'application d'impulsions de régulation et partiellement ledit dispositif de mesure.

5. Ensemble horloger selon la revendication 4, caractérisé en ce que le résonateur mécanique comprend un balancier (18A) muni de moyens élastiques, lesquels sont agencés pour exercer sur ce balancier une force de rappel lorsqu'il s'écarte angulairement de ladite position neutre ; et en ce que ledit dispositif d'entretien comprend un échappement relié cinématiquement à un barillet muni d'un ressort-moteur, l'échappement étant capable de fournir au résonateur mécanique un couple mécanique d'entretien de son oscillation.

6. Ensemble horloger selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble magnétique comprend un aimant bipolaire (44) monté sur le balancier avec un axe d'aimantation axial, le demi-axe médian (46) partant de l'axe de rotation (20) de ce balancier et passant par le centre de cet aimant bipolaire définissant un demi-axe de référence (48) lorsque le résonateur est au repos et donc dans sa position neutre ; en ce que la bobine est solidaire du support du résonateur mécanique et agencée de sorte que ledit aimant bipolaire passe en regard de cette bobine lorsque le balancier oscille, la bobine présentant en son centre un décalage angulaire (θ) relativement au demi-axe de référence tel qu'un signal de tension induite généré dans la bobine au passage de l'aimant bipolaire en regard de cette bobine est substantiellement situé, lors d'une première alternance d'une quelconque oscillation, avant le passage du demi-axe médian par le demi-axe de référence et, lors d'une seconde alternance d'une quelconque oscillation, après le passage de ce demi-axe médian par le demi-axe de référence ; et en ce que le circuit électronique de commande est agencé de sorte que les impulsions de régulation sont appliquées respectivement lors d'apparitions de ce signal de tension induite et sélectivement, en fonction de la dérive temporelle mesurée et selon qu'il s'agisse d'impulsions de freinage ou d'impulsions motrices, dans des premières alternances ou dans des secondes alternances.

7. Ensemble horloger selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble magnétique comprend une paire d'aimants bipolaires (22, 24) montés sur le balancier et ayant respectivement deux axes d'aimantation axiaux avec des polarités opposées, la bobine étant solidaire du support du résonateur mécanique, le demi-axe médian (26) partant de l'axe de rotation du balancier et passant par le milieu de la paire d'aimants bipolaires définissant un demi-axe de référence (27) lorsque le résonateur est au repos et donc dans sa position neutre, la paire d'aimants et la bobine étant agencées de manière qu'un signal de tension induite généré dans la bobine au passage de la paire d'aimants en regard de cette bobine présente un lobe central et deux lobes latéraux, de moindre amplitude que celle du lobe central, qui sont situés respectivement des deux côtés de ce lobe central ; en ce que ladite bobine est alignée sur le demi-axe de référence, le circuit électronique de commande étant agencé de sorte que les impulsions de régulation sont appliquées, en fonction de la dérive temporelle mesurée et selon qu'il s'agisse d'impulsions de freinage ou d'impulsions motrices, respectivement lors d'apparitions de l'un des deux lobes latéraux ou lors d'apparitions de l'autre de ces deux lobes latéraux ; et en ce que l'ensemble horloger comprend en outre un redresseur relié à une capacité de stockage d'énergie électrique et agencé pour charger cette capacité de stockage, lorsque le balancier oscille, lors d'apparitions dudit lobe central.

8. Ensemble horloger selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble magnétique comprend une paire d'aimants bipolaires montés sur le balancier et ayant respectivement deux axes d'aimantation axiaux de polarités opposées, la bobine étant solidaire du support du résonateur mécanique, le demi-axe médian partant de l'axe de rotation du balancier et passant par le milieu de la paire d'aimants bipolaires définissant un demi-axe de référence lorsque le résonateur est au repos et donc dans sa position neutre, la paire d'aimants et la bobine étant agencées de manière qu'un signal de tension induite généré dans la bobine au passage de la paire d'aimants en regard de cette bobine présente un lobe d'amplitude maximale résultant d'un couplage simultané des deux aimants de la paire d'aimants avec la bobine; en ce que la bobine présente en son centre un décalage angulaire relativement au demi-axe de référence tel qu'un lobe d'amplitude maximale est situé avant le passage du demi-axe médian par le demi-axe de référence lors d'une première alternance d'une quelconque oscillation et après le passage de ce demi-axe médian par le demi-axe de référence lors d'une seconde alternance d'une quelconque oscillation ; et en ce que le circuit électronique de commande est agencé de sorte que les impulsions de régulation sont appliquées respectivement lors d'apparitions de lobes d'amplitude maximale et sélectivement, en fonction de la dérive temporelle mesurée et selon qu'il s'agisse d'impulsions de freinage ou d'impulsions motrices, dans des premières alternances ou dans des secondes alternances.

9. Ensemble horloger selon la revendication 6 ou 8, dans lequel l'oscillateur mécanique est agencé de sorte que, lors d'une oscillation libre dans sa plage de fonctionnement utile, son amplitude est supérieure à 200°, caractérisé en ce que ledit décalage angulaire (θ) est compris entre 30° et 180°.

10. Ensemble horloger selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de mesure est agencé pour détecter la succession des périodes d'oscillation du résonateur mécanique sur la base d'un signal de tension induite généré par ledit ensemble magnétique ; en ce que le dispositif de mesure comprend un compteur bidirectionnel (C2), un premier sous-circuit (54,56; 96) agencé de manière à fournir, pour chaque période d'oscillation détectée, une impulsion ou deux impulsions à une première entrée du compteur bidirectionnel, ainsi qu'un deuxième sous-circuit qui comprend un circuit d'horloge (60) fournissant un signal de référence cadencé à la fréquence dudit oscillateur auxiliaire et un circuit diviseur (DIV1, DIV2; DIV) qui reçoit le signal de référence et génère en sortie un signal de consigne avec des impulsions périodiques définissant une fréquence de consigne, respectivement le double de cette fréquence de consigne, ce signal de consigne étant fourni à une deuxième entrée du compteur bidirectionnel ; et en ce que le compteur bidirectionnel est relié en sortie audit circuit électronique de commande qui est agencé pour lire la valeur de ce compteur bidirectionnel et pour déterminer si cette valeur est supérieure à un nombre positif déterminé ou inférieure à un nombre négatif déterminé.

11. Ensemble horloger selon les revendications 3 et 9, caractérisé en ce que ledit circuit de détermination de positions temporelles est formé par ledit ensemble magnétique et par un circuit de différentiation agencé pour pouvoir différencier, dans ledit signal de tension induite généré par ledit ensemble magnétique, des premiers couplages aimant bobine intervenant dans des alternances respectives avant la position neutre du résonateur mécanique et des deuxièmes couplages aimant(s)-bobine intervenant dans des alternances respectives après la position neutre du résonateur mécanique, un premier événement associé à un premier couplage aimant bobine définissant ledit premier instant et un deuxième événement associé à un deuxième couplage aimant(s)-bobine définissant ledit deuxième instant.

12. Procédé de régulation de la fréquence moyenne d'un oscillateur mécanique agencé dans un mouvement horloger et associé à un dispositif de régulation de la marche d'un mécanisme qui est cadencé par l'oscillateur mécanique, ce dernier étant formé d'un résonateur mécanique et d'un circuit d'entretien de l'oscillation de ce résonateur mécanique, le dispositif de régulation comprenant un oscillateur auxiliaire, dont est dérivé un signal de consigne ayant une fréquence de consigne, et étant agencé de manière à pouvoir engendrer, lorsque l'oscillateur mécanique est activé, sur commande des impulsions de régulation exerçant chacune un couple de force sur le résonateur mécanique, le procédé de régulation comprenant les étapes suivantes : - mesurer une dérive temporelle éventuelle de l'oscillateur mécanique relativement à l'oscillateur auxiliaire, - déterminer si la dérive temporelle correspond, pour la marche dudit mécanisme, à au moins une certaine avance ou à au moins un certain retard, - lorsque la dérive temporelle correspond à ladite au moins une certaine avance, appliquer au résonateur mécanique au moins une première impulsion de freinage, de laquelle au moins une majeure partie intervient entre un instant initial d'une première alternance du résonateur mécanique et un instant médian de cette première alternance où ce résonateur mécanique est dans son état d'énergie mécanique potentielle minimale, et/ou au moins une première impulsion motrice de laquelle au moins une majeure partie intervient entre l'instant médian et un instant final de la première alternance, - lorsque la dérive temporelle correspond audit au moins un certain retard, appliquer au résonateur mécanique au moins une deuxième impulsion de freinage, de laquelle au moins une majeure partie intervient entre un instant médian d'une deuxième alternance du résonateur mécanique et un instant final de cette deuxième alternance, et/ou au moins une deuxième impulsion motrice de laquelle au moins une majeure partie intervient entre un instant initial de la deuxième alternance et l'instant médian de cette deuxième alternance.

13. Procédé de régulation selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes : A) lorsque ladite dérive temporelle correspond à ladite au moins une certaine avance, - déterminer dans ladite première alternance un premier instant qui intervient avant ledit instant médian et après ledit instant initial de cette première alternance et/ou un deuxième instant qui intervient après ledit instant médian et avant ledit instant final de cette première alternance, et - déclencher ladite première impulsion de freinage sensiblement audit premier instant et/ou ladite première impulsion motrice sensiblement audit deuxième instant ; B) lorsque ladite dérive temporelle correspond à un certain retard, - déterminer dans ladite deuxième alternance un premier instant qui intervient avant ledit instant médian et après ledit instant initial de cette deuxième alternance et/ou un deuxième instant qui intervient après ledit instant médian et avant ledit instant final de cette deuxième alternance, et - déclencher ladite deuxième impulsion de freinage sensiblement audit deuxième instant et/ou ladite deuxième impulsion motrice sensiblement audit premier instant.