專利名稱：由機(jī)械動力源驅(qū)動的發(fā)電機(jī)供電的電子鐘表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐘表，它包括—含有一個轉(zhuǎn)子的機(jī)電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)子至少有一塊永磁體及至少有一個磁性耦合于該磁體的線圈，以便根據(jù)上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生第一電能；—機(jī)械耦合到上述轉(zhuǎn)子的機(jī)械動力源，用于在該轉(zhuǎn)子上施加一個第一驅(qū)動力矩，使該轉(zhuǎn)子以預(yù)定的方向并以高于預(yù)定的所需旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，該轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)動期間有一個不斷地變動的實際角度位置；—顯示時間信息的裝置，它在機(jī)械上與該轉(zhuǎn)子及該機(jī)械動力源相耦合；以及—驅(qū)動裝置，包括產(chǎn)生比較信號的裝置和制動裝置，該比較信號具有一個表示上述轉(zhuǎn)子的上述實際角度位置和以上述所需速度有規(guī)律地變動的所需角度位置之間的差值的值，而該制動裝置則當(dāng)上述差值使上述轉(zhuǎn)子的上述實際角度位置相對于上述所需要的角度位置形成超前時根據(jù)該比較信號施加一個制動力矩以使該轉(zhuǎn)子具有一個比所需的速度更低的旋轉(zhuǎn)速度。
這樣的鐘表已經(jīng)公開，特別是公開在歐洲專利申請039820號和0679968中。在這些已知的鐘表中，轉(zhuǎn)換器僅僅用作為發(fā)電機(jī)，用以根據(jù)由這樣的機(jī)械動力源所提供的機(jī)械動力向驅(qū)動電路提供所需的電能。
這些鐘表的各種部件的特性是這樣選擇的，就是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的實際旋轉(zhuǎn)速度一般趨向于比所需速度更高，正是在這種情況下鐘表能正常工作，而驅(qū)動電路則設(shè)計成將該實際旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動到上述的所需速度。
很容易理解，這種把轉(zhuǎn)子的實際轉(zhuǎn)動速度驅(qū)動到它的所需速度和把轉(zhuǎn)子的實際角度位置驅(qū)動到所需的角度位置是等價的，這正是轉(zhuǎn)子在鐘表開動后如果它一直以所需速度不斷轉(zhuǎn)動的情況下所要占據(jù)的位置，因此它也以所需的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度不斷地擺動。
在上述的歐洲專利申請0 239 820中所公開的這種類型的鐘表中，驅(qū)動是通過在一段時間內(nèi)周期性地對轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動而完成的，這段時間的長度取決于轉(zhuǎn)子相對于它的所需的角度位置是超前還是滯后。
在上述的歐洲專利申請0 679 968號中所公開的這種類型的鐘表中，驅(qū)動是每當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于它的所需的角度位置超前時以固定的時間周期定時地對轉(zhuǎn)子進(jìn)行制動而實現(xiàn)的。
很容易理解，盡管轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度被驅(qū)動到所需的速度，但這樣的轉(zhuǎn)子的實際角度位置幾乎總是超前或落后于它的所需的角度位置。轉(zhuǎn)子可能超前或滯后多于360°，甚至幾個360°，例如在鐘表受到傾斜撞擊之后。
為了簡化后面的說明，將要參考這樣一種情況，其中鐘表的機(jī)械動力源是一個常規(guī)的主發(fā)條，例如當(dāng)前用于機(jī)械型手表中的主發(fā)表。但是熟悉本技術(shù)的人將會毫無困難地理解，此后將要說明的本發(fā)明可以用于任何一種性質(zhì)的機(jī)械動力源中。
作為主發(fā)條的松馳角A的函數(shù)而由該發(fā)條所提供的機(jī)械力矩C的一種熟知的方案的例子示于

圖1中的曲線B。
為了使上述的主發(fā)條能用于將在以后說明的同樣類型的鐘表中，很明顯有必要至少在主發(fā)條的一部分松馳階段內(nèi)，它所提供的驅(qū)動力矩C要大于極限力矩CL，這個力矩是由上述發(fā)條驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的力矩，它剛好能夠在用于推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電路沒有施加制動的情況下使轉(zhuǎn)子以所需的速度旋轉(zhuǎn)。
這個極限力矩CL的值很顯然取決于由主發(fā)條所驅(qū)動的各零件的機(jī)械特性，同時也取決于發(fā)電機(jī)和由它供電的電路的特性。這樣的極限力矩CL的一個例子由圖1中虛線直線C所表示。這條直線C與曲線B在P點相交，在這一點上主發(fā)條的松馳角的值為AL。
眾所周知，由圖1中曲線B來表示其驅(qū)動力矩的主發(fā)條的可以利用的機(jī)械動力E，在發(fā)條被完全卷緊的情況下，等于由圖1中的曲線B和座標(biāo)軸C及A所限定的表面積。
可以這樣來考慮在主發(fā)條松馳期間，上述能量E中的一部分E1被用來使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子按所需的速度旋轉(zhuǎn)，并且在由該發(fā)電機(jī)把它轉(zhuǎn)換成電能后，用于提供給上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動電路。
機(jī)械能量E的這一部分E1等于由座標(biāo)軸A及C、以及由直線D和橫座標(biāo)為AL的垂直線所限定的表面積。
機(jī)械能E的另一部分用E2表示，它用來加速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，并且在轉(zhuǎn)換成為電能后，用來在必要時制動該轉(zhuǎn)子。這個機(jī)械能E2等于由座標(biāo)軸C、直線D和曲線B所限定的表面積。
可以看出，此前所簡要說明的已知鐘表的自主工作期限(也就是在上一次主發(fā)條被完全卷緊之后能夠正確地工作的那一段時間)局限于上述的主發(fā)條能夠提供的驅(qū)動力矩達(dá)到極限力矩值CL之前所經(jīng)歷的那一段時間。
這種自主工作期限可以通過利用能夠提供更高力矩和/或具有更大的總松馳角的主發(fā)條而明顯地增加。不過，這樣的主發(fā)條所占據(jù)的體積也會增大，這將使得在小體積的鐘表如手表中使用它們變得很困難，甚至根本不可能。
本發(fā)明的一個目的就是提出一種和前面說明的同樣類型的鐘表，但是它的自主工作期限大于后者，而不會顯著增加這類鐘表的走動機(jī)構(gòu)的空間需求。
另外一個目的是提供一種鐘表，它是可靠的，而且它的走時準(zhǔn)確性是可以保證的，只要它所需的工作的動力是可以得到的。
這些目的是由按本申請?zhí)岢龅溺姳硭鶎崿F(xiàn)的。
通過下面的說明可以弄清楚，本發(fā)明的特征可以讓一個鐘表具有更大的自主工作期限而不會明顯地增加它的運動所需要的空間。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將通過以下說明變得更加清楚，這些說明是參考附圖進(jìn)行的，其中圖1已如前述，表示作為主發(fā)條的松馳角的函數(shù)的、由其所提供的驅(qū)動力矩的變化；圖2簡要并部分地顯示按照本發(fā)明的一個鐘表的實施例；以及圖3簡要并部分地顯示按照本發(fā)明的另一個鐘表的實施例。
在圖2中簡要地、并作為非限制性的例子而顯示的實施例中，用總體參考數(shù)字1所表示的按照本發(fā)明的鐘表包括一個由主發(fā)條所形成的機(jī)械動力源。這個由參考數(shù)字2表示的主發(fā)條只是非常原理性地作了顯示，因為它可以和常規(guī)的機(jī)械型鐘表中所用的任何熟知的主發(fā)條具有相同的類型。這里將假定，由這個主發(fā)條2所提供的、作為它的松馳角度的函數(shù)的驅(qū)動力矩的變動是如圖1所顯示的那樣的。
這個主發(fā)條2耦合到一個手動或自動的上緊機(jī)構(gòu)，這里沒有示出該機(jī)構(gòu)，因為它可以類似于在常規(guī)的機(jī)械型鐘表中所使用的任何一種熟知的上緊機(jī)構(gòu)。
主發(fā)條2在機(jī)械上通過以虛線所代表的齒輪串4而耦合到一個機(jī)電轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a上。這個轉(zhuǎn)換器3還包括一個線圈3b，但對它不作詳細(xì)說明，因為它可以用熟悉本技術(shù)的人員所熟知的各種方法來制造。
這里只需指出，在本例中，轉(zhuǎn)子3a包括一個雙極磁體，它簡單地用表示其磁化軸線的一個箭頭來表示。
這里還要指出，線圈3b在磁路上耦合到轉(zhuǎn)子3a的永磁磁體上，例如通過這里并未示出的定子，以便隨著轉(zhuǎn)子3a的轉(zhuǎn)動而在它的兩端B1和B2之間產(chǎn)生一個交流電壓Ug，該電壓的周期等于轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)周期，也就是轉(zhuǎn)子3a旋轉(zhuǎn)一圈所需的時間。線圈3b的端子B1和B2顯然構(gòu)成了轉(zhuǎn)換器3的端子。
鐘表1還包括一個整流電路5，它的輸入端5a和5b分別連接到轉(zhuǎn)換器3的端子B1和B2，而它的輸出5c和5d則根據(jù)由轉(zhuǎn)換器3所產(chǎn)生的交流電壓Ug而提供一個至少基本上是直流的電壓Ua。這個電壓Ua要通過沒有示出的接線而提供給將在后面說明的各種電子電路。
整流器5將不作詳細(xì)說明，因為它可以和熟悉本技術(shù)的人員所熟知的任何一種整流器都是相似的。這里僅僅要指出，由于將在后面說明的原因，這個整流器5被設(shè)計成它的直流電壓Ua要大于交流電壓Ug的峰值。
在本例中，整流器5的端子5a及5c彼此相連并同時連接到轉(zhuǎn)換器3的端子B1。此外，這三個端子5a、5c和B1的電位被人為地選定為參考電位或地，而將在下面說明所提到的所有電壓都是相對于這一參考電壓所測量的電壓。
因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子3a以恒定速度旋轉(zhuǎn)且線圈3b沒有短路時，交流電壓Ug相對于上述參考電位而言就是對稱的。
此外，在以下說明中，各種信號將根據(jù)它們在被測量的點上的電位基本上是等于參考電位還是等于整流器5的端子5d上的電位而分別被看作為邏輯狀態(tài)“0”或邏輯狀態(tài)“1”。在以下的說明中，這些邏輯狀態(tài)將簡單地稱作狀態(tài)“0”或者相應(yīng)地稱作狀態(tài)“1”。
在本例中，鐘表1還包括以參考數(shù)字6表示的常規(guī)的指針來顯示所形成的當(dāng)前的時間的裝置，但是它也可以由其它熟知的元件構(gòu)成，如圓盤或數(shù)或其它。它還可以包括一個或多個附加的顯示設(shè)備，例如日期顯示設(shè)備、月相顯示設(shè)備，或其它。這種類型的顯示設(shè)備在這里沒有示出。
指針6，如果需要，還有其它的一個或多個顯示設(shè)備，在機(jī)械上通過齒輪串連接到主發(fā)條2和轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a，齒輪串中的至少一部分可以是和齒輪串4的一部分共用的。在圖2中，連接到指針6的這個齒輪串沒有單獨列出參考號，它也用一虛線來表示。
鐘表1還包括用于指針6的時間設(shè)定機(jī)構(gòu)，如有需要的話，用于校正附加的一個或多個顯示設(shè)備，該機(jī)構(gòu)沒有示出，因為它可以和熟悉本技術(shù)的人員所知的任何各種這樣的機(jī)構(gòu)相似。
在按照示于圖2中的本發(fā)明的鐘表中，把轉(zhuǎn)子3a的實際轉(zhuǎn)動速度驅(qū)使到所需的轉(zhuǎn)動速度Vc、并因而把該轉(zhuǎn)子3a的實際角度位置驅(qū)使到所需的角度位置，是由驅(qū)動電路7來保證的，這個電路是由存儲在主發(fā)條2中的機(jī)械動力的一部分在由轉(zhuǎn)換器3把它變成電能并在后者所產(chǎn)生的交流電壓Ug被整流器5轉(zhuǎn)換成直流電壓之后供電的。
驅(qū)動電路7的各元件確定了轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度，它們將在下面說明，這些元件和齒輪串4是這樣設(shè)計的當(dāng)轉(zhuǎn)子3a以所需速度Vc旋轉(zhuǎn)時指針6就以它們的正常速度轉(zhuǎn)動。這里要假定，在本例中，上述的所需速度Vc是固定在每秒鐘4轉(zhuǎn)。
此外，由于將在下面的說明中被表示清楚的原因，主發(fā)條2和由它所驅(qū)動的各種元件的特性、以及轉(zhuǎn)換器3的特性是這樣選擇的，它使轉(zhuǎn)子3a的平均旋轉(zhuǎn)速度大于所需速度Vc，只要由主發(fā)條2所提供的驅(qū)動力矩高于前面所定義的極限力矩CL(圖1)，同時線圈3沒有短路。同樣，它們的特性是這樣選擇的，即在后面所要說明的情況下如果線圈3b被短路，則上述的平均旋轉(zhuǎn)速度要小于所需速度Vc，而且即使在主發(fā)條2已全部卷緊因而它所提供的驅(qū)動力矩達(dá)到最大值的情況下，情況也是這樣。
上述的驅(qū)動電路7包括一個比較器8，它的非倒相輸入端連接到轉(zhuǎn)換器3的端子B2，它的倒相輸入端則連接到參考電位，這樣，它的輸出端所產(chǎn)生的信號(在下面的說明中將稱為SM的信號)將根據(jù)由轉(zhuǎn)換器3所提供的電壓Ug是正還是負(fù)而交替地處于狀態(tài)“0”和狀態(tài)“1”。
信號SM的周期明顯地等于電壓Ug的周期，因此，在本特定情況下，轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a在本例中按前面所說的以每秒4轉(zhuǎn)的所需速度旋轉(zhuǎn)時，這個信號SM的周期是250毫秒。
此外，每當(dāng)轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a經(jīng)過一個特定的角度位置時，信號SM就從它的“0”狀態(tài)過渡到它的“1”狀態(tài)，這個特定的角度位置是在電壓Ug增大過程中經(jīng)過零值的時候。
因此，信號SM既是轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度測量信號，同時又是檢測上述轉(zhuǎn)子3a通過前面所規(guī)定的預(yù)定的角度位置的信號。
驅(qū)動電路7還包括一個參考信號SR的源，在本例中，它是由一個振蕩器9和一個分頻電路10形成的，振蕩器可以是一個晶體振蕩器，分頻電路有一個輸出端Q1，它根據(jù)振蕩器9所產(chǎn)生的信號而提供信號SR。
這個振蕩器9和這個分頻電路10將不作詳細(xì)說明，因為它們可以用各種熟悉本技術(shù)的人都很了解的方式構(gòu)成。這里只是要指出，振蕩器9和分頻電路10是這樣設(shè)計的，使信號SR的周期等于在轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a以它的所需速度Vc旋轉(zhuǎn)時信號SM的周期，也就是說，在本例中為250毫秒。
仍然作為一個例子，這樣的結(jié)果可以用下面的方式來得到，即對于振蕩器9可以用一個大多數(shù)電子表中所用的類似的振蕩器，它提供一個頻率為32,768赫的信號，而分頻器10則可以利用13個觸發(fā)器串級的熟知的形式。
還要指出，分頻器10還包括第二輸出，標(biāo)示為Q2，它提供一個比SR信號具有短得多(例如短100倍)的周期的信號SC，它的用處將在后面說明。在本例中，這個信號SC可以由分頻器10的第6個觸發(fā)器的輸出來提供，因此它的周期約等于1.95毫秒。
驅(qū)動電路7還包括一個可逆計數(shù)器或加減法計數(shù)器，它用參考數(shù)字11來表示。這個計數(shù)器11的加法計數(shù)輸入端C連接到分頻器10的輸出端Q，因而接收信號SR，而它的減法計數(shù)輸入端D則接到比較器8的輸出，因而接收信號SM。
這個加減法計數(shù)器11將不詳細(xì)說明，因為它可以用各種已知方法構(gòu)成。這里只是指定，它響應(yīng)于它所接收到的脈沖的前沿，也就是說，它響應(yīng)信號SR和SM從“0”狀態(tài)轉(zhuǎn)變到“1”狀態(tài)的過程。換句話說，計數(shù)器11的內(nèi)容(亦即由形成該計數(shù)器的各觸發(fā)器的直接輸出的“0”或“1”狀態(tài)所形成的二進(jìn)制數(shù))在SR信號脈沖的每個前沿時增加一個單位，而在SM信號脈沖的每個前沿時減少一個單位。計數(shù)器11還包括熟知的裝置，它能夠消除在它的輸入端C和D處接收的脈沖因在時間上重疊而引起的任何不確定性。
計數(shù)器11包括n個觸發(fā)器。這些觸發(fā)器的最后一個和倒數(shù)第二個的直接輸出分別表示為Q1和Q2。
還應(yīng)該記得，由于計數(shù)器11是由n個觸發(fā)器構(gòu)成的，它的內(nèi)容可以是任何一個大于或等于零及小于或等于2n-1之間的值。
此外，計數(shù)器11的工作是循環(huán)的，也就是說，在這一具體情況下，當(dāng)它的內(nèi)容為零時，隨著在它的減法計數(shù)端D上加入一個脈沖，這個內(nèi)容就變成了2n-1，當(dāng)這個內(nèi)容為2n-1時，隨著在它的加法計數(shù)輸入端C上加入一個脈沖時，它的值就變?yōu)榱恪?br> 熟悉本技術(shù)的人可以很容易理解，當(dāng)計數(shù)器11的內(nèi)容大于或等于零但小于2(n-1)時，計數(shù)器11的輸出Q1處于狀態(tài)“0”，而當(dāng)這個內(nèi)容大于或等于2(n-1)，而小于或等于2n-1時，則該輸出Q1就處于狀態(tài)“1”。
另外，當(dāng)計數(shù)器11的內(nèi)容為大于或等于零而小于2(n-2)時，計數(shù)器11的輸出Q2也處于狀態(tài)“0”，而當(dāng)這個內(nèi)容大于或等于2(n-2)且小于2(n-1)時，則輸出Q2處于狀態(tài)“1”。
加減法計數(shù)器11的輸出Q1連接到一個與門12的第一輸入端，它的第二輸入端則接到比較器8的輸出。
這個與門12的輸出連接到一個R-S型觸發(fā)器13的S輸入端，它的R輸入端則接到計數(shù)器15的輸出端Q。
就像前面所說的加減法計數(shù)器11一樣，觸發(fā)器13對它在它的輸入端S和R所接收到的脈沖的前沿作出響應(yīng)。換句話說，上述觸發(fā)器13的非反相輸出Q和反相輸出Q響應(yīng)加到它的輸入端S的信號的每個前沿而分別處于狀態(tài)“1”和狀態(tài)“0”，而響應(yīng)加到它的輸入端R的信號的每個前沿而分別處于狀態(tài)“0”和狀態(tài)“1”。
計數(shù)器15是一個簡單計數(shù)器而不是一個加減法計數(shù)器，在本例中，它是由5個觸發(fā)器以常規(guī)形式串聯(lián)連接而形成的，這使它的輸出端Q(即它的第5個觸發(fā)器的非倒相輸出端)在它的內(nèi)容從值15過渡到值16時，就從狀態(tài)“0”過渡到狀態(tài)“1”。
計數(shù)器15的加法計數(shù)輸入端15C連接到分頻器10的輸出Q2，因此它接收信號SC，而它的復(fù)位輸入端R則連接到觸發(fā)器13的倒相輸出端Q。
同樣，就像加減法計數(shù)器11一樣，計數(shù)器15對加到它的計數(shù)輸入端C的信號的前沿作出響應(yīng)。此外，只要是它的輸入端R處于狀態(tài)“1”時它的內(nèi)容就保持其值為零。
驅(qū)動電路7還包括一個對轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a進(jìn)行電制動的元件，在本例中它是由一個n型的MOS晶體管構(gòu)成的，它用參考數(shù)字16來表示，它的源和漏極分別接到轉(zhuǎn)換器3的端子B1和B2，它的柵極則接到觸發(fā)器13的非倒相輸出端Q。
熟悉本技術(shù)的人會很容易地理解，由于晶體管16是n型的，根據(jù)它的柵極是處于“0”狀態(tài)或是“1”狀態(tài)以及它的源極是否處于參考電位，晶體管16就是阻斷的或是導(dǎo)通的。
驅(qū)動電路7還包括一個延時電路21，它有一個連接到比較器8的輸出的控制輸入端C，因此它接收信號SM，它的輸出是Q。
這個延時電路21將不作詳細(xì)說明，因為熟悉這一技術(shù)的人們只要知道以下的條件就不會有什么困難來完成它，這些條件是它是用來在它的輸出端Q提供一個具有預(yù)定的持續(xù)時間D的脈沖IC，在這段持續(xù)期間這個輸出Q處于“1”狀態(tài)，這個脈沖IC是在信號SM從狀態(tài)“0”過渡到狀態(tài)“1”之后經(jīng)歷了一個事先確定的延時T之后開始的。這個時間的持續(xù)和延時將在后面規(guī)定。
延時21的輸出Q連接到一個與非門的第一輸入端，它有一個第二輸入端，它連接到一個R-S觸發(fā)器24的輸出Q。
觸發(fā)器24的輸入端5連接到與門25的輸出端，它的第一輸入端連接到加減法計數(shù)器11的輸出Q2，它的第二輸入端則經(jīng)過一個反相門26而連接到上述計數(shù)器11的輸出Q1。
觸發(fā)器24的輸入端R則直接連接到計數(shù)器11的輸出Q1。
驅(qū)動電路7還包括一個控制元件，在本例中它由一個P型MOS晶體管構(gòu)成，其參考數(shù)字用27表示。它的源極連接到直流供電電壓Ua的正電位，并用符號+表示，它的漏極則接到轉(zhuǎn)換器3的線圈3b的端子B2。晶體管27的柵極連接到門23的輸出。
熟悉本技術(shù)的人會很容易地看出，根據(jù)晶體管27的柵極是處于狀態(tài)“1”或處于“0”，它將分別為阻斷或?qū)ǖ?，因為它是一個P型晶體管且它的源極是處于正電位。
驅(qū)動電路7還包括一個存儲設(shè)備28，它在后面將要說明的情況下用來存儲和返回電能。
設(shè)備28包括一個正端28a和負(fù)端28b，它們分別連接到整流器5的端子5c和5d上，這里將不對該設(shè)備28作詳細(xì)說明，因為它可以由熟悉本技術(shù)的人以各種方式來構(gòu)成。這里僅僅要指出，在本例中，它包括一個常規(guī)的蓄電池29，它可以是任何適合于作此用途的熟知的蓄電池的同一類型。如果需要的話，這個設(shè)備還可以包括一個電路以便使這個蓄電池29的工作電壓和電壓Ua相配合。這個設(shè)備28還可以包括一個監(jiān)測電路，用來限制該蓄電池29的充電電流，以防止后者被過充及/或防止蓄電池29過于深度放電。
驅(qū)動電路7還包括一個初始化電路，它沒有示出，以免把圖2畫得毫無必要地復(fù)雜，這個電路對熟悉本技術(shù)的人來說是眾所周知的。這里只要指出，這個電路是這樣設(shè)計的當(dāng)電壓Ua在增大時在它達(dá)到一個預(yù)定的閾值時，就在那一時刻產(chǎn)生一個短的初始化脈沖，這個閾值等于或稍高于驅(qū)動電路7的各個元件開始正常工作的那個值。這一時刻t0將在下面的說明中稱作初始化時刻。這個初始化電路連接到分頻器10、計數(shù)器11和15、延時電路21以及觸發(fā)器13和24以便使所有這些元件的輸出Q、Q1或Q2在時刻t0時都設(shè)置成狀態(tài)“0”。
當(dāng)主發(fā)條2完全松馳且轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a不轉(zhuǎn)動時，電壓Ug很明顯地為零。此外，如果存儲設(shè)備28的蓄電池29放電，電壓Ua等于零，或者不論如何，該電壓不足以使鐘表1工作。
如果現(xiàn)在卷緊主發(fā)條2，則會達(dá)到某一時刻，這時轉(zhuǎn)子3a開始轉(zhuǎn)動并且電壓Ug和Ua開始增大。
在到達(dá)前面規(guī)定的時刻t0時，由初始化電路產(chǎn)生的脈沖會起這樣的效果，即把分頻器10的輸出Q1和Q2、加減法計數(shù)器11的輸出Q1和Q2以及計數(shù)器15的輸出Q和延時21的輸出Q都設(shè)置成狀態(tài)“0”。
作為這同一個初始化脈沖的作用結(jié)果，觸發(fā)器13的輸出Q和Q分別具有邏輯狀態(tài)“0”和狀態(tài)“1”，而觸發(fā)器24的輸出Q則取狀態(tài)“0”。
觸發(fā)器13的輸出Q的狀態(tài)“0”使晶體管16處于阻斷狀態(tài)，因此轉(zhuǎn)換器3的線圈3b沒有短路，轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度可以達(dá)到并經(jīng)過它的所需的速度Vc。另外，觸發(fā)器13的輸出Q的狀態(tài)為“1”使得計數(shù)器15的內(nèi)容保持為零。
此外，觸發(fā)器24的輸出Q的狀態(tài)為“0”使得門23的輸出保持在“1”狀態(tài)，因此晶體管27處于它的阻斷狀態(tài)。
在后面將會清楚，當(dāng)鐘表1停止時，蓄電池29將是全部或至少是幾乎全部放完電的。當(dāng)轉(zhuǎn)子3a開始轉(zhuǎn)動并且電壓Ua達(dá)到一個足夠大的值時，上述蓄電池29因為吸收由轉(zhuǎn)換器3所提供的部分能量而開始充電，轉(zhuǎn)換器在那時正作為發(fā)電機(jī)而運行。這部分剩余的電能當(dāng)然是由主發(fā)條2所提供的并且來自由轉(zhuǎn)換器3把至少一部分前面所定義的機(jī)械能E2加以轉(zhuǎn)換而得到。
由蓄電池29所存儲的這部分電能是用于將在以后說明的各種情況中的。
在時刻t0之后的鐘表的工作情況將只作一般性的說明，因為熟悉本技術(shù)的人們會從已經(jīng)給出的解釋中毫無困難地重新構(gòu)成其中的所有細(xì)節(jié)。
在對鐘表1的工作情況的這個說明中，當(dāng)參考信號SR從它的狀態(tài)“0”轉(zhuǎn)換到它的狀態(tài)“1”時以及計數(shù)器11的內(nèi)容因而增加1個單位時，每一個這樣的時刻將被稱為參考時刻tr。與此相似，當(dāng)測量信號SM也從它的狀態(tài)“0”轉(zhuǎn)換到它的狀態(tài)“1”時以及當(dāng)計數(shù)器11的內(nèi)容因此而減少一個單位時，每一個這樣的時刻將稱為測量時刻tm。
很明顯，加減法計數(shù)器11的內(nèi)容永遠(yuǎn)等于從前面已定義的t0時刻起由分頻器10所產(chǎn)生的SR信號脈沖數(shù)與由比較器8所產(chǎn)生的SM信號脈沖數(shù)之差，這是從同一個t0時刻起轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a所實現(xiàn)的完整的旋轉(zhuǎn)數(shù)。
因此，計數(shù)器11的這個內(nèi)容永遠(yuǎn)表示轉(zhuǎn)子3a的實際角度位置和它所希望的角度位置之差。根據(jù)不同情況，這個差可能是超前的，也可能是滯后的，并且在需要時，也可能有若干轉(zhuǎn)。
更準(zhǔn)確地說，當(dāng)這個差為零，也就是說，當(dāng)轉(zhuǎn)子3a的角度位置和它所希望的角度位置重合時，或者至少其差是在一周的范圍之內(nèi)，則計數(shù)器11的內(nèi)容也是零。
與此相似，當(dāng)這個差值是轉(zhuǎn)子3a相對于其所希望的角度位置為落后時，計數(shù)器11的內(nèi)容為大于零而小于2(n-1)。
在這兩種情況下，計數(shù)器11的輸出Q1因此都處于狀態(tài)“0”。
最后，當(dāng)這個差值在轉(zhuǎn)子3a相對于其所希望的角度位置為超前時，則計數(shù)器11的內(nèi)容為小于或等于2n-1且大于或等于2(n-1)。
現(xiàn)在來說明鐘表1的工作情況，任意地選定其開始為剛好在前面已定義的某一tm時刻之后，并且假定這時轉(zhuǎn)子3a相對于其所希望的角度位置為超前的。
前面已經(jīng)看到，計數(shù)器11的輸出Q1這時處在狀態(tài)“1”。由于信號SM也在狀態(tài)“1”，觸發(fā)器13取這樣的狀態(tài)，即其輸出Q和Q分別處于狀態(tài)“1”和狀態(tài)“0”。
其結(jié)果是，晶體管16成為導(dǎo)通的因而把轉(zhuǎn)換器3的線圈3b短路。因此轉(zhuǎn)子3a被制動，使它的旋轉(zhuǎn)速度低于所希望的速度Vc。
另外的結(jié)果是，由于計數(shù)器15的復(fù)位輸入端R是保持在狀態(tài)“0”，計數(shù)器15對每一個SC的信號脈沖都會使其內(nèi)容增加一個單位。在本例中，當(dāng)這個內(nèi)容從值15轉(zhuǎn)換到值16時，也就是在觸發(fā)器13改變其狀態(tài)之后約31.25毫秒時，計數(shù)器15的Q輸出就改變到狀態(tài)“1”。
這時觸發(fā)器13重新取下列狀態(tài)，即它的輸出Q和Q分別處于狀態(tài)“0”及狀態(tài)“1”。
因此晶體管16又一次被阻斷，使得轉(zhuǎn)子3a不再被制動因而其旋轉(zhuǎn)速度可以再次增加。
如果剛好在時刻tm之后加減法計數(shù)器11的輸出Q1又處在邏輯狀態(tài)“1”，則剛才所說明的過程將重復(fù)進(jìn)行。轉(zhuǎn)子3a相對于其所希望的角度位置超前的情況在每次轉(zhuǎn)子3a被制動時將明顯地減少，并最終成為零。
當(dāng)這一超前成為零時，加減法計數(shù)器11的輸出Q1具有狀態(tài)“0”，這時轉(zhuǎn)子3a不再被制動，直到它又一次超前于它的所希望的角度位置且計數(shù)器11的輸出Q1因而轉(zhuǎn)變成狀態(tài)“1”為止。
當(dāng)轉(zhuǎn)子3a在前面所定義的時刻tm之一以后相對于它所希望的角度位置又變得落后時，計數(shù)器11的輸出Q1就處于狀態(tài)“0”。
只要這個滯后足夠小而使計數(shù)器11的內(nèi)容小于2(n-1)，計數(shù)器11的輸出Q2也處于狀態(tài)“0”。因此，門12和25的輸出以及觸發(fā)器13和24的輸出Q也處于狀態(tài)“0”。因此，晶體管16和27仍保持在阻斷狀態(tài)，特別是，線圈3b在任何時候都沒有被短路。
此外，如果由主發(fā)條2提供的驅(qū)動力矩大于或等于前面所定義的極限力矩CL，則轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度會保持或趨向于超過所希望的速度Vc。
轉(zhuǎn)子3a相對于其所希望的角度位置的滯后因此會趨向于成為零。
這種狀況保持不變，直到滯后變?yōu)榱?，并且轉(zhuǎn)子3a相對于其所希望的角度位置變?yōu)槌?。于是計?shù)器11的輸出Q1變到狀態(tài)“1”，前面所提到的制動過程又一次開始。
如果主發(fā)條2所提供的驅(qū)動力矩小于前面所定義的極限力矩CL，由轉(zhuǎn)換器3所產(chǎn)生的電能變得不足以提供給驅(qū)動電路7的各個部件。
但是，如前面所提及的那樣，這時蓄電池29至少已部分充電，使得設(shè)備28能把電壓Ua保持在一個足以使電路7的各部件正常工作的值。這樣，這一操作所必需的電能至少部分地是由設(shè)備28的蓄電池29所提供的。
由于主發(fā)條2所提供的驅(qū)動力矩已經(jīng)變得小于極限力矩CL，主發(fā)條2不再能夠把轉(zhuǎn)子3a驅(qū)動到它所需的旋轉(zhuǎn)速度Vc，更不用說驅(qū)動到高于上述速度Vc的速度了。因此，轉(zhuǎn)子3a開始具有相對于其所需角度位置的滯后狀態(tài)，這種滯后將不再能夠用前面所說的方式予以糾正。
當(dāng)這種滯后變得足夠大而使計數(shù)器11的內(nèi)容達(dá)到它的值2(n-2)時，計數(shù)器11的輸出Q2具有狀態(tài)“1”，而后者的輸出Q1當(dāng)然仍保持為狀態(tài)“0”。
其結(jié)果是門25的輸出變?yōu)闋顟B(tài)“1”，這就和觸發(fā)器24的輸出Q一樣。
由于轉(zhuǎn)子3a相對于其所希望的位置是滯后的，當(dāng)觸發(fā)器24處于狀態(tài)“1”時的這一時刻，信號SM仍處于狀態(tài)“0”。延時電路21的輸出Q因而仍保持在狀態(tài)“0”，門23的輸出仍保持在狀態(tài)“1”，而晶體管27仍保持阻斷狀態(tài)。
當(dāng)在下一個時刻tm，轉(zhuǎn)子3a達(dá)到這樣的角度位置而使電壓Ug經(jīng)過它的零值然后變?yōu)檎登倚盘朣M因而變成狀態(tài)“1”時，延時電路21就開始動作。
就像前面所說的那樣，延時電路21的輸出Q在從前面所說的時刻tm起經(jīng)歷一個延時T之后，就產(chǎn)生一個持續(xù)時間D的脈沖IC。
在這個脈沖IC期間，延時電路21的輸出Q處于狀態(tài)“1”，這使得門23的輸出為狀態(tài)“0”，而晶體管27是導(dǎo)通的。
因此，在這個脈沖IC期間，線圈3b收到一個脈沖，這個脈沖用IM來表示，在此期間線圈3b被加上供電電壓Ua。這個脈沖IM和脈沖IC是同步的，也就是說，它和后者一樣相對于上述的時刻tm在相同的延時T之后開始，并且它和所述的脈沖IC具有相同的持續(xù)時間D。
從前面所說的已經(jīng)看到，供電電壓Ua大于由發(fā)電機(jī)3所提供的電壓Ug的峰值。不論在脈沖IM加到線圈3b的時刻電壓Ug的值是多少，這個脈沖IM都會引起一個通過線圈3b的電流，因而有一個磁場會加到轉(zhuǎn)子3a的永磁磁體上。在一種熟知的方式下，這個磁場和轉(zhuǎn)子3a的永磁磁體所產(chǎn)生的磁場的相互作用會導(dǎo)致一個加在該轉(zhuǎn)子上的力矩。這個力矩在以后的說明中將稱為電磁力矩以便將它和由主發(fā)條2加在轉(zhuǎn)子3a上的機(jī)械力矩相區(qū)別。
根據(jù)將在今后闡明的理由，這個電磁力矩必然趨向于使轉(zhuǎn)子3a按由主發(fā)條2所提供的力矩以相同方向旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)這個目的，延時21是這樣設(shè)計的，它使脈沖IC相對于在前面所規(guī)定的時刻tm電壓Ug通過其零值時的延遲時間T，小于該電壓Ug的半個周期。因此，當(dāng)脈沖IM加到線圈3b上時，這個電壓Ug是正的，因而響應(yīng)于脈沖IM而提供給轉(zhuǎn)子3a的電磁力矩具有所需要的方向。這個脈沖IM因此可以稱作為驅(qū)動脈沖。
延時電路21最好設(shè)計成能使延遲時刻T基本上等于電壓Ug的周期的四分之一。因此正好在電壓Ug的值接近于其峰值時使驅(qū)動脈沖IM加到線圈3b上。熟悉本技術(shù)的人會很容易地理解，在這樣的情況下在驅(qū)動脈沖IM期間提供給線圈3b的電能會得到最有效的利用，因為這時轉(zhuǎn)子3a正處于這樣的角度位置，能使得加到它上面的電磁力矩具有一個基本上等于其最大力矩的值。
在驅(qū)動脈沖IM期間，轉(zhuǎn)子3a像電機(jī)一樣工作，因而把它的線圈3b所接收的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。根據(jù)將在下面闡明的理由，確定線圈3b所接收的能量值的這一脈沖IM的持續(xù)時間D是用這樣的方法選定的，即這個機(jī)械動力的最終值足以把轉(zhuǎn)子3a加速到比它所需要的速度Vc更高的速度。
熟悉本技術(shù)的人會明白，不可能更進(jìn)一步規(guī)定這個持續(xù)時間D的確切數(shù)值，因為這樣的值取決于轉(zhuǎn)換器3的性能和連接到轉(zhuǎn)子3a上的機(jī)械元件的特性，特別是主發(fā)條2和顯示時間的指針6的特征。不過，熟悉本技術(shù)的人將毫無困難地對每一種特定情況確定這個持續(xù)時間D，例如通過測試來確定。
在申請人所制造的一個原型中，它的電壓Ug的周期如在前面所述的組裝件那樣是250毫秒，在這種情況下，通過把延時電路21做成這種方式，即延遲時間T和持續(xù)時間D分別等于60毫秒和4毫秒，因此脈沖IM相對于電壓Ug在經(jīng)過它的正向峰值那一時刻在時間上實際上仍然是對稱的，因而就可以得到極好的結(jié)果。
只要觸發(fā)器24的輸出Q一直維持在“1”狀態(tài)，線圈3b就會在電壓Ug的每一周期或轉(zhuǎn)子3a的每一轉(zhuǎn)接收到一個驅(qū)動脈沖IM，而對本例來說，這兩者是一回事。由于這個驅(qū)動脈沖IM具有前面所說的特性，所以轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度就會變成或保持高于它的所希望的速度Vc。
因此，轉(zhuǎn)子3a相對于它所需的角度位置的滯后就減少，計數(shù)器11的內(nèi)容也同樣減少。
當(dāng)這一滯后變?yōu)榱闱肄D(zhuǎn)子3a開始超前于它所希望的角度位置時，計數(shù)器11的輸出Q1又一次轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)“1”，因此觸發(fā)器24的輸出Q又變成狀態(tài)“0”，這使得線圈3b不再接收脈沖IM。
如果在這同時主發(fā)條2沒有再卷緊，則轉(zhuǎn)子3a再次變得滯后于它所希望的角度位置，因而計數(shù)器11的內(nèi)容又開始增加。當(dāng)這個內(nèi)容變成等于或大于2(n-2)時，計數(shù)器11的輸出Q2又一次變成狀態(tài)“1”，上面所說明的過程就被重復(fù)。
作為一個非限制性的例子，計數(shù)器11的觸發(fā)器的數(shù)目n可以等于9，因此這個計數(shù)器11的容量就等于29，也就是512。在這個例子中，當(dāng)計數(shù)器11的內(nèi)容等于27時，也就是128時，就開始產(chǎn)生驅(qū)動脈沖IM。因此，轉(zhuǎn)子3a相對于它的所希望的角度位置的滯后就等于128圈，或者128×360°。
同樣由于在本例中轉(zhuǎn)子3a的所希望的速度是每秒鐘4轉(zhuǎn)，鐘表1的差值就是32秒。
在每個脈沖IM期間提供給轉(zhuǎn)子3a的機(jī)械動力當(dāng)然來自于存儲設(shè)備28的蓄電池29。因此，只要蓄電池有足夠的充電，上面剛才所說的轉(zhuǎn)子3a的滯后重新超前的過程就可以重復(fù)下去。
可以看出，在由主發(fā)條2所提供的機(jī)械力矩已經(jīng)變得小于前面所定義的極限力矩之后的一段時間內(nèi)，鐘表1仍然可以正常工作。
熟悉本技術(shù)的人都知道，即使晶體管16是阻斷的且線圈3b因此也沒有短路，轉(zhuǎn)子3a仍然會受到一個制動力矩，這個力矩是根據(jù)由驅(qū)動電路7的各種電子部件所消耗的電流和蓄電池29的充電電流之和而產(chǎn)生的。
熟悉本技術(shù)的人也知道，這個制動力矩具有增加轉(zhuǎn)子3a的加速時間的效果，這個時間也就是在上述的制動過程結(jié)束之后轉(zhuǎn)子3a要達(dá)到并超過所需要速度Vc的時間。
因此，熟悉本技術(shù)的人很容易理解，這樣來設(shè)計存儲設(shè)備28是有利的，那就是要使蓄電池29的充電電流盡可能為一個最低值，因而使轉(zhuǎn)子3a的加速時間盡可能短。
在圖3中以簡要方式顯示并作為非限定性例子的實施例中，按照本發(fā)明的鐘表用參考數(shù)字31表示。
和圖2的鐘表1相似，鐘表31包括一個在機(jī)械上耦合到機(jī)電轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)子和顯示當(dāng)前時間的裝置的一個主發(fā)條2，而這個轉(zhuǎn)換器的線圈則連接到一個整流器電路。鐘表31的各種部件用鐘表1中相應(yīng)部件的相同參考數(shù)字來表示，并且這里不再說明，因為它們都是相同的。
鐘表31還包括一個用于把轉(zhuǎn)子3a的實際旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動到它所需的速度Vc的電路，在這一情況下它用參考數(shù)字32來表示。
驅(qū)動電路32中每個部件凡是用圖2的驅(qū)動電路7中各個部件的相同參考數(shù)字來表示的，都和后者相同并且以同樣方式工作。電路32中的這些部件因此就不再在這里說明。此外，除了少數(shù)例外，線路32的所有這些部件彼此之間都和線路7的相應(yīng)部件之間同樣連接，這些例外將在這里討論，與此同時，驅(qū)動電路32中某些在驅(qū)動電路7中不存在的部件也一起說明。
這樣，在驅(qū)動電路32中，晶體管16的柵極并不像驅(qū)動電路7中的情況那樣，它并不直接連接到觸發(fā)器13的輸出Q，而是連接到與門33的輸出，與門的一個輸入則接到觸發(fā)器13的該輸出Q。
門33的第二輸入接到一個R-S觸發(fā)器34的輸出Q，觸發(fā)器的S輸入接到一個與門35的輸出，而觸發(fā)器的R輸入則接到反相門26的輸出。
和前面所說的觸發(fā)器13和24一樣，觸發(fā)器34是響應(yīng)于從它的輸入端S和R所接收的信號的前沿的，這意味著，它的輸出Q根據(jù)它的輸入端S和輸入端R分別從狀態(tài)“0”變?yōu)闋顟B(tài)“1”而處于狀態(tài)“1”和狀態(tài)“0”。此外，觸發(fā)器34還連接到在鐘表1的說明中所提到的初始化電路，這使得它響應(yīng)于這個電路所產(chǎn)生的初始化脈沖而使它的輸出Q處于狀態(tài)“0”。
門35含有兩個輸入，它們分別連接到計數(shù)器11的輸出Q和經(jīng)過一個反相門36接到上述計數(shù)器11的輸出Q2。
在驅(qū)動電路32中，存儲設(shè)備28的負(fù)端28b和驅(qū)動電路7的情況不同，不是直接連接到整流器5的端子5c，而是接到n型MOS晶體管37的漏極，其源極則接到上述端子5c因而也就是接到參考電位。
晶體管37的柵極連接到或門38的輸出，或門有兩個輸入端，分別連接到計數(shù)器11的輸出Q1并經(jīng)過反相器隔離門39而連接到門23的輸出。
和晶體管16一樣，晶體管37根據(jù)它的柵極處于狀態(tài)“0”還是狀態(tài)“1”而是阻斷的或?qū)ǖ?，因為它是n型的而且它的源極是接到參考電位的。
鐘表31的工作情況絕大部分和圖2的鐘表1是相同的。鐘表31的工作情況的細(xì)節(jié)凡沒有在下面的說明中出現(xiàn)的都可以從前面所作的關(guān)于鐘表1的工作情況的說明中找到。
和圖2的鐘表1中的情況一樣，當(dāng)轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a滯后于它的所希望的角度位置時，且這個滯后相對小，因為計數(shù)器11的內(nèi)容小于2(n-2)，在這種情況下，鐘表31的計數(shù)器11的輸出Q1和Q2都處于狀態(tài)“0”。
在這種情況下，門12的輸出、觸發(fā)器13的輸出Q和門33的輸出都處于狀態(tài)“0”，這樣，晶體管16是阻斷的。
與此相似。門25的輸出和觸發(fā)器24的輸出Q是在“0”狀態(tài)，這使得門23的輸出為狀態(tài)“1”而反相器門39的輸出為狀態(tài)“0”。因此門38的輸出處于狀態(tài)“0”，因為它的兩個輸入端處于狀態(tài)“0”，這使晶體管37阻斷。
此外，如果主發(fā)條2所提供的驅(qū)動力矩大于或等于極限力矩CL，則轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度可以保持或趨于比它所希望的速度Vc更高，而該轉(zhuǎn)子3a相對于它的所需的角度位置的滯后則趨于成為零。
可以看出，上面剛才已說明的情況和圖2的鐘表1中所發(fā)生的情況相反，在存儲設(shè)備28和整流器5之間的電氣連接是切斷的。這個存儲設(shè)備28的蓄電池29不論其充電狀態(tài)如何都不能吸收任何電流。因此，要提供給轉(zhuǎn)換器3的電流將嚴(yán)格地限制于經(jīng)整流器5整流后由驅(qū)動電路32的其它部件所吸收的電流。
因此，在所有其它情況都相同時，對于目前鐘表31的這種情況，由于轉(zhuǎn)換器3提供電流而引起的加在轉(zhuǎn)子3a上的制動力矩、以及因此而使上述轉(zhuǎn)子3a從它相對于它所需的角度位置的滯后中恢復(fù)而所需的時間，都要小于圖2的鐘表1的情況。
相反，同樣在剛才所說明的情況下，如果由主發(fā)條2所提供的驅(qū)動力矩小于極限力矩CL時，轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度仍保持小于它所希望的速度Vc，則轉(zhuǎn)子3a相對于它的所需的角度位置的滯后就增加。
當(dāng)這個滯后變成為使計數(shù)器11的內(nèi)容達(dá)到值2(n-2)時，計數(shù)器11的輸出Q2轉(zhuǎn)變成狀態(tài)“1”。
由于計數(shù)器11的輸出Q1仍處于狀態(tài)“0”，晶體管16保持阻斷。
相反，由于計數(shù)器11的輸出Q2保持在狀態(tài)“1”，門25的輸出轉(zhuǎn)變成狀態(tài)“1”，觸發(fā)器24的輸出Q也變?yōu)椤?”。
在由時間延遲21輸出所提供的每個脈沖IC期間，門23的輸出轉(zhuǎn)變成狀態(tài)“0”，這使得晶體管27導(dǎo)通。同時，由于反相器門39的輸出以及因而門38的輸出轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“1”，這使晶體管37變?yōu)閷?dǎo)通。
結(jié)果，在每個脈沖IC期間，存儲設(shè)備28重新接到驅(qū)動電路32的各個部件，特別是接到晶體管27。
和圖2的鐘表1的情況一樣，轉(zhuǎn)換器3的線圈3b因而就響應(yīng)于每個脈沖IC通過晶體管27收到一個驅(qū)動脈沖IM，在該驅(qū)動脈沖IM期間提供給這個線圈3b的電能是由蓄電池29提供的。
與此相似，如果蓄電池29含有足夠的電能，每個脈沖IM導(dǎo)致轉(zhuǎn)子3a一次加速，使它的旋轉(zhuǎn)速度成為或保持高于它的所需速度Vc，而轉(zhuǎn)子3a相對于其所需的角度位置的滯后在由主發(fā)條2提供的驅(qū)動力矩小于極限力矩的情況下仍趨向于變?yōu)榱恪?br> 同樣如圖2的鐘表1的情況，當(dāng)轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a超前于它所需的角度位置時，鐘表31的計數(shù)器11的輸出Q1是在狀態(tài)“1”。另外，如果這個超前相對較小且計數(shù)器11的內(nèi)容大于或等于3.2(n-2)時，計數(shù)器11的輸出Q2也是在狀態(tài)“1”。
在這些情況下，反相器門36的輸出是在狀態(tài)“0”，這使得門35的輸出、觸發(fā)器34的輸出Q以及門33的輸出永遠(yuǎn)處于狀態(tài)“0”。
和圖2的鐘表1中所發(fā)生的情況相反，雖然轉(zhuǎn)子3a超前于它的所希望的角度位置，晶體管在這種情況下是永遠(yuǎn)被阻斷的。
但是，門38的輸出是永遠(yuǎn)處于狀態(tài)“1”的，這使得晶體管37是導(dǎo)通的，存儲設(shè)備28也是永久地接到整流器5，因而當(dāng)然也接到驅(qū)動電路32的其它部件上。
這樣，存儲設(shè)備28的蓄電池29就總在吸收充電電流，在該蓄電池29中所存儲的電能數(shù)量越小以及電池的最大容量越大時，充電電流的強(qiáng)度就越大。
這個蓄電池29的充電電流顯然是經(jīng)過整流器5而由轉(zhuǎn)換器3提供的，因而對產(chǎn)生加到轉(zhuǎn)子3a上的制動力矩會有影響。
很容易看出，這個蓄電池29的充電電流必須高于某一極限，而且由主發(fā)條2提供的驅(qū)動力矩越大，該極限也就越高，這樣才能使得加到轉(zhuǎn)子3a上的制動力矩迫使轉(zhuǎn)子有一個比起它所希望的速度Vc更低的旋轉(zhuǎn)速度。
如果滿足了這個條件，則轉(zhuǎn)子3a的相對于它所需的角度位置的超前將減小，盡管在這一情況下晶體管16并不導(dǎo)通因而也就沒有把線圈3b短路。
只要轉(zhuǎn)子3a超前于它所需的角度位置，這種情況就明顯地不會變化，并且蓄電池的充電電流仍然保持在高于前面所規(guī)定的極限值。
如果轉(zhuǎn)子3a的超前變?yōu)榱愣潆婋娏魅匀淮笥谏鲜龅臉O限值，則計數(shù)器11的輸出Q1和Q2都變到狀態(tài)“0”，門38的輸出也同樣變?yōu)闋顟B(tài)“0”。結(jié)果，晶體管37再次阻斷，使蓄電池29不再吸收任何電流。于是加到轉(zhuǎn)子3a上的制動力矩僅僅是由驅(qū)動電路32的其它部件所吸收的電流所引起的，上述轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度可以再次轉(zhuǎn)變成為所需的速度Vc。
相反，如果在轉(zhuǎn)子3a的超前成為零之前蓄電池29的充電電流變得小于前面所規(guī)定的極限值，那么這個超前就不會再減小，甚至還會增大，因為加到轉(zhuǎn)子3a上的制動力矩不再能夠迫使它具有比所需要的速度Vc更低的速度。
在這種情況下，計數(shù)器11的內(nèi)容因此而減小，而當(dāng)這個內(nèi)容變得小于3.2(n-2)時，計數(shù)器11的輸出Q2變成狀態(tài)“0”，而它的輸出Q1很明顯仍保持在狀態(tài)“1”。
反相門36的輸出和門35的輸出因而變成狀態(tài)“1”，觸發(fā)器34的輸出Q也變?yōu)闋顟B(tài)“1”。
當(dāng)觸發(fā)器13的輸出Q響應(yīng)于測量信號SM轉(zhuǎn)變到狀態(tài)“1”而轉(zhuǎn)變成狀態(tài)“1”時，門33的輸出也變成狀態(tài)“1”，這使晶體管16導(dǎo)通，直到延時電路21的輸出Q本身轉(zhuǎn)變成狀態(tài)“1”為止。
當(dāng)晶體管16導(dǎo)通時，它把線圈3b短路，和鐘表1的情況一樣，加在轉(zhuǎn)子3a上的制動力矩迫使轉(zhuǎn)子具有比所需要的速度Vc更低的旋轉(zhuǎn)速度。
這樣，盡管蓄電池29的充電電流小于前面所規(guī)定的極限值，轉(zhuǎn)子3a相對于其所希望的角度位置的超前就減少。
只要轉(zhuǎn)子3a超前于它所需要的角度位置，這一情況就保持不變，在轉(zhuǎn)子3a每旋轉(zhuǎn)一圈時晶體管16都把線圈3b短路。
當(dāng)轉(zhuǎn)子3a的超前成為零時，計數(shù)器11的輸出Q1及Q2都轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)“0”，這使得晶體管16和37再次變成永久阻斷，轉(zhuǎn)子3a的旋轉(zhuǎn)速度于是再次變到所需的速度Vc。
可以看出，在剛才所說明的鐘表31中，當(dāng)轉(zhuǎn)換器3的轉(zhuǎn)子3a超前于它所要求的角度位置因而它的旋轉(zhuǎn)速度必須降低到低于它所需要的速度Vc的值時，轉(zhuǎn)換器3所產(chǎn)生的電能中的至少一部分是用來對存儲設(shè)備28的蓄電池29充電的。但是，在圖2的鐘表1中，在這些條件下所產(chǎn)生的這同一部分電能是被焦耳效應(yīng)所消耗的，主要是消耗在轉(zhuǎn)換器的線圈3b和晶體管16中。
因此，相對于鐘表1的自主運行而言，在其它情況都相同的條件下，鐘表31的自主運行時間更加長了。
熟悉本技術(shù)的人們會很容易地理解，把存儲設(shè)備28設(shè)計成這樣是有利的，即要讓蓄電池29的充電電流不受限制，或者如果需要的話，這個充電電流至多限制在這樣一個值，超過這一值即有使蓄電池29受到損壞的危險。
與此相似，選擇蓄電池29使得它的標(biāo)稱容量盡可能地高也是有利的。
可以看出，按照本發(fā)明的鐘表的自主工作期限要明顯地大于已知的鐘表，例如在前面提到的歐洲專利申請第0 239 820和第0 679 968號中所公開的那些鐘表的自主工作期限。
這明顯地是由于這樣的事實，即按照本發(fā)明的鐘表包括一個存儲設(shè)備，它能夠以電能的形式存儲一部分原先包含在它的主發(fā)條中的機(jī)械動力，同時它還包括這樣的裝置，它能在主發(fā)條已經(jīng)完全松馳之后利用這個電能來使鐘表工作。
很明顯，按照本發(fā)明的鐘表其自主工作期限的增加是無法給出一個數(shù)量概念的，因為這取決于它各個部件的性能，尤其取決于成為它的存儲設(shè)備一部分的蓄電池的容量。
可以看出，如果這個容量是這樣的，即蓄電池可以存儲的電能的數(shù)量基本上相當(dāng)于前面已定義過的機(jī)械能量E2的那個數(shù)量，而后者又基本上等于也是在前面已定義過的機(jī)械能E1，則在其它情況都相同的條件下，這個鐘表的自主工作期限相對于其同樣類型的已知鐘表來說，基本上增加一倍。
但是，不管哪種類型的鐘表，它的主發(fā)條在其所提供的機(jī)械力矩變得小于極限力矩之前一般都要被多次重新卷緊。因此，按照本發(fā)明的可以用來在轉(zhuǎn)換成電能以后對鐘表的存儲設(shè)備的蓄電池進(jìn)行充電的機(jī)械能一般都要比機(jī)械能E2大出許多。
因此就有可能、甚至是希望能夠在根據(jù)本發(fā)明的鐘表的存儲裝置中安裝一個具有這樣容量的蓄電池，使得它能夠存儲比前面所定義的機(jī)械能E2更多的相應(yīng)數(shù)量的電能。盡管它有很大的容量，當(dāng)由這個鐘表的主發(fā)條所提供的驅(qū)動力矩變得小于前面已定義的極限力矩CL時，這個電池一般都已充滿了電。因此，在含有這樣一個蓄電池的存儲設(shè)備的鐘表中，其自主工作期限可進(jìn)一步增加。
很明顯，對于按照本發(fā)明的鐘表，其兩個實施例已在上面得到了說明，可以進(jìn)行各種各樣的修改而不會偏離本發(fā)明的范圍。下面僅僅列出這些修改中的少數(shù)幾個。
例如，熟悉本技術(shù)的人可以沒有任何困難地看出，按照本發(fā)明的鐘表的轉(zhuǎn)換器可以含有一個以上的線圈以及/或者它的轉(zhuǎn)子可以含有多極的永磁磁體。這個轉(zhuǎn)子也可以含有幾個雙極或多極磁體。
在這種情況下，由轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的交流電壓的周期明顯地是這樣的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)周期的約數(shù)。這樣，當(dāng)然希望鐘表能這樣來設(shè)計，即在需要時可在該電壓的每個周期時提供一個驅(qū)動脈沖。
另一方面，把按照本發(fā)明的鐘表的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子的實際角度位置驅(qū)動到所希望的角度位置，可以用一種不同于前面已說明的方式來實現(xiàn)，這種方式例如是在前面提到的歐洲專利申請第0 239 820號中所揭示的方式。
在前面所說明的產(chǎn)生以IM表示的驅(qū)動脈沖的裝置也可以修改。
例如，這些裝置可以這樣設(shè)計，在需要時可以在由轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的電壓的每個周期產(chǎn)生兩個驅(qū)動脈沖。在這種情況下，按下列做法是有益的這些脈沖中的一個是正的，當(dāng)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的交流電壓接近于其正向峰值時將該正向脈沖加到轉(zhuǎn)換器線圈上，這和前面所說明的例子相同，而當(dāng)電壓接近于負(fù)向峰值時，這些驅(qū)動脈沖中的另一個加到上述線圈上。后面這個驅(qū)動脈沖明顯地必須也是負(fù)的，以便使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子加速。
應(yīng)該指出，在由轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的電壓的每個周期內(nèi)加到轉(zhuǎn)換器線圈上的驅(qū)動脈沖的數(shù)量在需要時也可以多于兩個。
仍然作為例子，驅(qū)動脈沖產(chǎn)生裝置也可以這樣來修改，使得驅(qū)動脈沖在不同于前面所說明的條件下來產(chǎn)生。例如，這些裝置可以這樣來設(shè)計使這些驅(qū)動脈沖的產(chǎn)生比以前所說明的更早或更晚地開始和/或結(jié)束。尤其是，同樣還是作為例子，這個裝置還可以這樣來設(shè)計，只有當(dāng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子的實際角度位置和它所希望的角度位置之間的比較信號之值表示出該轉(zhuǎn)子相對于其所希望的角度位置已經(jīng)有若干超前時(而不是像在前面所說明的例子中那樣，在這個值剛剛表明轉(zhuǎn)子的滯后達(dá)到零時)，驅(qū)動脈沖的產(chǎn)生才被中斷。與此相似，這個裝置還可設(shè)計成這樣，一旦比較信號的值表示轉(zhuǎn)子相對于其所希望的角度位置出現(xiàn)滯后時，不論該滯后多小，驅(qū)動脈沖的產(chǎn)生馬上就開始。
與此相似，在按照本發(fā)明的例如示于圖3中的那種鐘表中，驅(qū)動電路可以這樣來設(shè)計，即制動晶體管(也就是圖3中的晶體管16)可以在與前面所說明的不同的比較信號值下變成導(dǎo)通或阻斷的。特別是，這個驅(qū)動電路可以設(shè)計成這樣，當(dāng)這個值仍然大于3.2(n-2)時，這個制動晶體管已被置成導(dǎo)通，因此，當(dāng)存儲設(shè)備蓄電池的充電電流變得小于前面所說明的極限值時轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)子所具有的超前可被減少。
權(quán)利要求
1.一種鐘表，包括-含有一個轉(zhuǎn)子(3a)的機(jī)電轉(zhuǎn)換器(3)，該轉(zhuǎn)子至少有一塊永磁體及至少有一個磁性地耦合于該磁體的線圈(3b)，用以隨上述轉(zhuǎn)子(3a)的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生第一電能；-機(jī)械耦合到上述轉(zhuǎn)子(3a)的機(jī)械動力源(2)，用以在該轉(zhuǎn)子上施加一個第一驅(qū)動力矩，使該轉(zhuǎn)子(3a)以預(yù)定的方向并以高于預(yù)定的所需旋轉(zhuǎn)速度(Vc)旋轉(zhuǎn)，該轉(zhuǎn)子(3a)在上述轉(zhuǎn)動期間有一個不斷變動的實際角度位置；-顯示時間信息的裝置(6)，它在機(jī)械上與該轉(zhuǎn)子(3a)及該機(jī)械動力源(2)相耦合；以及-驅(qū)動裝置(7，32)，包括產(chǎn)生比較信號的裝置(8到11)和制動裝置(12，13，15，16；12，13，15，16，33到36)，該比較信號具有一個表示上述轉(zhuǎn)子(3a)的上述實際角度位置和以上述所需速度(Vc)有規(guī)律地變動的所需角度位置之間的差值，而該制動裝置則在上述差值使上述轉(zhuǎn)子(3a)的上述實際角度位置相對于上述所需的角度位置形成超前的情況下根據(jù)該比較信號而施加一個制動力矩以使該轉(zhuǎn)子(3a)具有一個比所需速度(Vc)更低的旋轉(zhuǎn)速度；其特征在于，上述驅(qū)動裝置(7，32)還包括控制裝置(21，23到28；21，23到28，37到39)，當(dāng)上述差值在上述轉(zhuǎn)子(3a)的實際角度位置相對于上述所需的角度位置是滯后的情況下且上述滯后大于預(yù)定的滯后值時，該控制裝置根據(jù)上述比較信號向該轉(zhuǎn)子(3a)施加一個第二驅(qū)動力矩，該力矩也使該轉(zhuǎn)子(3a)以上述預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)，但要以比上述所需速度(Vc)更高的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。
2.按照權(quán)利要求1的鐘表，其特征在于上述控制裝置(21，23到28；21，23到28，37到39)當(dāng)上述差值在再次成為零時還根據(jù)上述比較信號停止對上述轉(zhuǎn)子(3a)施加上述第二驅(qū)動力矩。
3.按照權(quán)利要求1的鐘表，其特征在于上述控制裝置(21，23到28；21，23到28，37到39)當(dāng)上述差值在上述轉(zhuǎn)子(3a)的上述角度位置相對于上述所需的角度位置是超前時且該超前是大于預(yù)定的超前時也根據(jù)上述比較信號停止向該轉(zhuǎn)子(3a)施加上述第二驅(qū)動力矩。
4.按照權(quán)利要求1的鐘表，其特征在于上述控制裝置(21，23到28；21，23到28，37到39)包括存儲裝置(28)，用于存儲由上述第一電能的一部分所形成的第二電能，并且它是這樣設(shè)計的，從而使它根據(jù)存儲在上述存儲裝置(28)中的上述第二電能來施加上述第二驅(qū)動力矩。
5.按照權(quán)利要求4的鐘表，其特征在于上述轉(zhuǎn)換器(3)產(chǎn)生的上述第一電能是具有交替的第一和第二極性的交流電壓(Ug)，上述控制裝置(21，23到28；21，23到28，37到39)是這樣設(shè)計的當(dāng)上述交流電壓(Ug)具有上述第一極性時就向上述線圈(3a)施加一個也具有上述第一極性的第一驅(qū)動脈沖(IM)，根據(jù)上述第一驅(qū)動脈沖(IM)向上述轉(zhuǎn)子(3a)施加第二驅(qū)動力矩。
6.按照權(quán)利要求5的鐘表，其特征在于上述控制裝置(21，23到28；21，23到28，37到39)是這樣設(shè)計的當(dāng)上述交流電壓(Ug)具有上述第二極性時，它還向上述線圈(3b)施加也具有上述第二極性的第二驅(qū)動脈沖，上述第二驅(qū)動力矩還根據(jù)上述第二驅(qū)動脈沖而施加到上述轉(zhuǎn)子(3a)。
7.按照權(quán)利要求4的鐘表，其特征在于上述控制裝置(21，23到28，37到39)包括連接裝置(37到39)，它只有在上述差值在上述轉(zhuǎn)子(3a)的上述實際角度位置相對于其所需的角度位置為超前時才響應(yīng)于上述比較信號從而允許上述存儲裝置(28)存儲上述第二電能，上述制動裝置是這樣設(shè)計的僅當(dāng)該轉(zhuǎn)子(3a)的上述超前大于一預(yù)定的超前時才對該轉(zhuǎn)子(3a)施加上述的制動力矩。
全文摘要
鐘表(1)包括用于驅(qū)動機(jī)電轉(zhuǎn)換器(3)的轉(zhuǎn)子(3a)和顯示時間的指針的主發(fā)條(2)。用于將轉(zhuǎn)子(3a)的實際角度位置驅(qū)動到它所需的角度位置的電路(7)是由從轉(zhuǎn)換器(3)來的電能供電的。為了增加鐘表(1)的自主工作期限,驅(qū)動電路(7)包括存儲由轉(zhuǎn)換器(3)發(fā)出的一部分電能的裝置(28)和裝置(21,23到27),后者在轉(zhuǎn)子(3a)具有相對于它所需的角度位置比預(yù)定的滯后更大的滯后時,利用這個存儲的電能向轉(zhuǎn)換器(3)施加驅(qū)動脈沖(IM)。
文檔編號G04CGK1197943SQ98107369
公開日1998年11月4日 申請日期1998年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月28日
發(fā)明者P·A·法里納, J·-J·波爾恩, F·查布羅茲 申請人:阿蘇拉布股份有限公司