特許第6547045号(P6547045)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6547045
(24)【登録日】2019年6月28日
(45)【発行日】2019年7月17日
(54)【発明の名称】電気機械式時計
(51)【国際特許分類】
   G04C 10/00 20060101AFI20190705BHJP
   G04B 17/00 20060101ALI20190705BHJP
【FI】
   G04C10/00 C
   G04B17/00 Z
【請求項の数】13
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2018-132965(P2018-132965)
(22)【出願日】2018年7月13日
(65)【公開番号】特開2019-20410(P2019-20410A)
(43)【公開日】2019年2月7日
【審査請求日】2018年7月13日
(31)【優先権主張番号】17181613.5
(32)【優先日】2017年7月17日
(33)【優先権主張国】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】506425538
【氏名又は名称】ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(72)【発明者】
【氏名】マッシミリアーノ・ブラッコ
【審査官】 深田 高義
(56)【参考文献】
【文献】 特開平10−048355(JP,A)
【文献】 米国特許第04799003(US,A)
【文献】 特開2000−346964(JP,A)
【文献】 特開平10−073675(JP,A)
【文献】 特表2002−518989(JP,A)
【文献】 欧州特許出願公開第01041464(EP,A2)
【文献】 特開2000−314782(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2005/0036405(US,A1)
【文献】 特開2005−106830(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G04C 10/00
G04B 17/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
−時間指示表示部(5)に結合する機械式電源(2)と、
−前記機械式電源(2)が結合する発電機(4)と、
−前記発電機(4)の発電機周波数を基準周波数にならすように構成される調整回路(8)であって、前記発電機周波数が前記基準周波数より高いとき、前記調整回路(8)は前記発電機(4)を電気的に制動するように構成される調整回路(8)と、
を備える時計であって、
前記調整回路(8)は、
−少なくとも1つの第1のスイッチ(10)と、少なくとも1つの第1のインダクタ(12)と、少なくとも1つの第1のコンデンサ(14)とを備え、前記第1のスイッチ(10)および前記第1のコンデンサ(14)は互いに平行に配置され、前記第1のスイッチ(10)および前記第1のコンデンサ(14)は前記第1のインダクタ(12)と直列に配置され、前記第1のインダクタ(12)は前記発電機(4)と直列に配置され、
前記調整回路(8)はまた、
−前記第1のインダクタ(12)と前記第1のコンデンサ(14)との間に配置される第1のダイオード配列(16)を備え、前記第1のダイオード配列(16)によって、電流は前記第1のインダクタ(12)から前記第1のコンデンサ(14)まで流れ、前記第1のダイオード配列(16)は電流が前記第1のコンデンサ(14)から前記第1のインダクタ(12)まで流れることを防ぐように構成される、
時計。
【請求項2】
請求項1に記載の時計であって、前記第1のインダクタ(12)は一端部で前記発電機(4)の第1の出力(31)に接続し、前記第1のインダクタ(12)は前記第1のスイッチ(10)の別の端部および前記第1のコンデンサ(14)に接続する、時計。
【請求項3】
請求項1または2のうちいずれか一項に記載の時計であって、前記第1のコンデンサ(14)は第1のノード(11)に接続し、前記第1のノード(11)は、前記第1のスイッチ(10)と前記第1のインダクタ(12)との間に配置される、時計。
【請求項4】
前記第1のコンデンサ(14)は第1の電源出力(18)に接続する、請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の時計。
【請求項5】
少なくとも前記第1のスイッチ(10)に接続するクロック信号生成器(60)をさらに備える、請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の時計。
【請求項6】
請求項5に記載の時計であって、前記クロック信号生成器(60)は、少なくとも1つの第1のクロック信号(SW1)を生成し、前記第1のクロック信号を前記第1のスイッチ(10)に提供するように構成され、前記第1のスイッチ(10)はオンおよびオフに切り替えることができ、前記第1のクロック信号(SW1)はしたがって、少なくとも前記第1のスイッチ(10)を切り替える負荷サイクルを管理し、決定する、時計。
【請求項7】
請求項1〜6のうちいずれか一項に記載の時計であって、前記第1のスイッチ(10)、前記第1のインダクタ(12)および前記第1のコンデンサ(14)は、前記調整回路(8)の第1の分岐(15)を構成し、前記第1の分岐(15)は前記発電機(4)の第1の出力(31)に接続する、時計。
【請求項8】
請求項7に記載され、さらに第2の分岐(25)を備える時計であって、前記発電機(4)の第2の出力(32)に接続し、前記第2の分岐(25)は前記第1の分岐(15)と対称であり、前記第2の分岐(25)は第2のスイッチ(20)と、第2のインダクタ(22)と、第2のコンデンサ(24)とを備え、前記第2のスイッチ(20)および前記第2のコンデンサ(24)は互いに平行に配置され、前記第2のスイッチ(20)および前記第2のコンデンサ(24)は前記第2のインダクタ(22)と直列に配置される、時計。
【請求項9】
請求項8に記載の時計であって、前記第1のスイッチ(10)および前記第2のスイッチ(20)に対するクロック信号生成器(60)を含み、前記クロック信号生成器(60)は少なくとも1つの第1のクロック信号(SW1)を生成し、前記第1のクロック信号を前記第1のスイッチ(10)に対して提供するように構成され、前記第1のスイッチ(10)は第1の時間間隔中にオン、オフが切り替えられ、前記第2のスイッチ(20)は常に高レベルにあり、前記クロック信号生成器(60)は、少なくとも1つの第2のクロック信号(SW2)を生成し、前記第2のクロック信号を前記第2のスイッチ(20)に提供するように構成され、前記第2のスイッチ(10)は、前記第1の時間間隔に続く第2の時間間隔中にオン、オフが切り替えられ、前記第1のスイッチ(10)は常に高レベルにある、時計。
【請求項10】
請求項1〜9のうちいずれか一項に記載の時計であって、さらに、ゼロクロッシング検出器配列(70)を備え、前記ゼロクロッシング検出器配列(70)は、前記発電機(4)の第1の出力(31)および第2の出力(32)に接続する少なくとも1つの比較器(30)を備える、時計。
【請求項11】
請求項10に記載の時計であって、前記ゼロクロッシング検出器配列(70)はさらに、記憶回路(40)を備え、前記記憶回路(40)は、
−前記比較器(30)の出力(35)に接続する第1の入力(41)と、
−前記クロック信号生成器(60)に接続する第2の入力(42)と、
を備える、時計。
【請求項12】
請求項11に記載の時計であって、前記記憶回路(40)の前記第2の入力(42)は、ANDゲート(43)の出力に接続し、前記ANDゲート(43)は、前記クロック信号生成器(60)の第1の出力(61)に接続する第1の入力(44)と、前記クロック信号生成器(60)の第2の出力(62)に接続する第2の入力(45)とを有する、時計。
【請求項13】
請求項11または12に記載の時計であって、前記ゼロクロッシング検出器配列(70)は、前記記憶回路(40)の出力に接続する検出器(72)を備える、時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
一態様では、本発明は、機械式電源を備え、発電機を備える時計に関する。発電機は電力を機械式電源から生成するように構成される。その限りにおいて、本発明は電気機械式時計に関する。電気機械式時計では、発電機によって生成される電力を用いて電気回路を動作させることが可能となり、それによって、機械式に動作する時計と基準との同期が可能になり、実現される。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は、機械式動力源を備える電気機械式時計を記載する。機械式動力源は、一方では、第1の時間に関連する情報表示手段に結合し、他方では、発電機に結合する。電気機械式時計はさらに、発電機周波数を基準周波数にならす調整回路を備える。調整回路は切り替え手段を含む。切り替え手段は、発電機周波数が基準周波数より高いとき、発電機を電気的に制動するように配置される。さらに、発電機の制動期間中に放散されたエネルギを蓄積する手段が提供される。エネルギ蓄積手段は、電気的に発電機に接続する昇圧回路によって形成される。
【0003】
制動効果は調整回路によって、かなり突然提供されることもあり、したがって、制動動作の際には、かなり大きな機械式衝撃または機械式影響が発電機に与えられる。
【0004】
この観点から、発電機をかなり滑らかに制動することが望ましく、発電機の機械式部品に生じる衝撃は低いことが望ましいが、最終的にはより安定していることが望ましい。発電機およびその機械式部品の寿命を延ばすことを目的とする。さらに、制動事象中に電力を貯蔵し、発電機の制動動作中にエネルギ損失を低減することを目的とする。時計およびその調整回路を実装することはかなり簡潔であり費用効率が高い。
【0005】
特許文献2は、電子制御された機械式時計を記載する。時計は機械式電源と、整流回路を通じて電力を提供するために機械式電源によって駆動される電力発電機と、電力発電機の回転期間を制御するために電力によって駆動される回転制御器とを含む。時計はさらに、電力発電機に接続する制動回路を含む。制動回路は、電力発電機の第1の出力に接続する第1のスイッチと、電力発電機の第2の出力に接続する第2のスイッチとを含む。制動回路は、制動事象中に電力を貯蔵して、発電機の制動動作中にエネルギ損失を低減するようには適応されておらず、それが欠点である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】欧州特許出願第1544692A1号
【特許文献2】欧州特許出願第1041464A2号
【発明の概要】
【0007】
一態様では、時間指示表示部に結合する機械式電源を備える時計を提供する。時計はさらに発電機を備える。発電機は機械式電源に機械的に結合する。このように、発電機は機械式電源によって駆動される。時計はさらに、発電機の周波数、したがって発電機周波数を基準周波数にならすように構成される調整回路を備える。調整回路は,発電機周波数が基準周波数より高いとき、発電機を電気的に制動するように構成される。
【0008】
調整回路は少なくとも1つの第1のスイッチと、少なくとも1つの第1のインダクタと、少なくとも1つの第1のコンデンサとを備える。第1のスイッチおよび第1のコンデンサは互いに平行に配置され、第1のスイッチおよび第1のコンデンサは第1のインダクタと直列に配置される。調整回路はかなり簡潔な構造を備え、少数の標準部品のみを基本として実装することができる。第1のインダクタおよび第1のコンデンサは、繰り返し第1のスイッチを開口および閉鎖するとき、制動効果とエネルギ蓄積を交互に提供する。このように、発電機の制動または減速によって消散される電力は、第1のコンデンサによって蓄積され、消失されない。したがって、時計の総エネルギ効率を改善することができる。
【0009】
少なくとも第1のスイッチによって、規則的および/または不規則的制動動作を、発電機の動作周波数とは異なる周波数で繰り返し発電機に適用することができる。一般に、少なくとも第1のスイッチのスイッチング周波数は発電機周波数よりはるかに速い。少なくとも第1のスイッチを導電と非導電状態との間で迅速に切り替えることによって、かなり滑らかで長続きする制動効果を発電機に適用することができ、したがって制動動作中の発電機の機械式衝撃を低減する。このように、時計の発電機および機械式部品の総寿命を延長することができる。
【0010】
一般に、時間指示表示部は機械式電源によってのみ操作される。基準周波数は一般に、電気基準回路によって提供される。電気基準回路は、水晶振動子を備えていてもよく、または水晶振動子によって駆動されてもよい。調整回路によって、発電機の周波数を基準周波数、つまり、水晶振動子の基準周波数にならすことができる。さらに、発電機は、機械式電源によって操作および駆動される時計の機械式ムーブメントにしっかりと結合する。
【0011】
時間指示表示部は、機械式時間指示表示部として構成され、実装される。時間指示表示部は機械式電源に機械式ムーブメントを介して結合する。発電機を基準周波数にならし、発電機を基準周波数にしたがって制動することによって、発電機にしっかりと結合する機械式ムーブメントもまた、基準周波数に従う。したがって、機械式ムーブメントは制動され、または減速する。このように、時計の機械式ムーブメントおよび時間指示表示部を、電子回路が提供する基準周波数に同期することができる。
【0012】
電子回路を駆動する電力は、時計の発電機によってのみ生成される。その限りにおいて、時計を操作するために、電池は必要ではない。
【0013】
別の実施例によれば、第1のインダクタは発電機と直列に配置される。第1のインダクタはさらに、第1のスイッチと直列に配置される。一般に、第1のインダクタは発電機と第1のスイッチとの間に配置される。第1のスイッチによって、第1のインダクタ、したがって発電機の第1の出力は接地することができる。一般に、スイッチを閉鎖することによって、発電機の第1の出力および発電機の第1の出力と直列に配置される第1のインダクタは、地面と連結する。第1のスイッチを閉鎖することによって、フーコー電流、したがって発電機から消失する電力は、少なくとも一時的に第1のインダクタに蓄積される。これによって、発電機の機械式および可動部品に対する制動効果が得られる。
【0014】
第1のスイッチを開口するとき、発電機および第1のインダクタは地面から開放される。発電機の第1の出力からの電流は、もはや第1のインダクタを通じて消散しない。むしろ、インダクタにそれ以前に貯蔵されていた電力は今は解放され、少なくとも第1のコンデンサに向かって移動する。第1のスイッチが閉鎖中に、第1のインダクタによって生成または蓄積された電力は、第1のスイッチが開口されるとすぐに第1のコンデンサに移動可能である。
【0015】
このように、第1のスイッチの閉鎖によって、一時的または臨時に電力は第1のインダクタに蓄積される。その後第1のスイッチを開口することによって、蓄積された電力は第1のインダクタから第1のコンデンサに移動される。電荷または蓄積された電力は、第1のコンデンサに持続的に貯蔵可能である。この電力を他の方法で用いることもでき、例えば、時計の電気部品を駆動することもできる。実際に、時計の総エネルギ効率を改良することができる。
【0016】
別の実施例では、第1のインダクタは一端部で発電機の第1の出力に接続する。さらに、第1のインダクタは別の端部で第1のスイッチおよび第1のコンデンサに接続する。その限りにおいて、第1のインダクタは第1のスイッチと直列である。第1のインダクタはまた、発電機とも直列である。第1のインダクタはまた、第1のコンデンサとも直列である。さらに、第1のコンデンサは発電機と直列であり、第1のインダクタは第1のコンデンサと発電機との間に配置される。このアーキテクチャによって、第1のインダクタと第1のコンデンサの電力収得能力を交互に起動することができる。第1のスイッチが閉鎖しているとき、および閉鎖中は、電力は第1のインダクタによって得られる。第1のスイッチが開口しているとき、および開口中は、第1のインダクタが得た電力は押出され、第1のコンデンサに移動される。
【0017】
別の実施例によれば、第1のコンデンサは、第1のスイッチと第1のインダクタの間に配置される第1のノードに接続する。第1のインダクタおよび第1のスイッチは、第1のノードを介して接続される。第1のノードによって第1のインダクタに対する第1のコンデンサおよび第1のスイッチの平行配列および電気接続が可能になる。
【0018】
さらなる実施例では、時計は第1のダイオード配列を備える。第1のダイオード配列は第1のインダクタと第1のコンデンサとの間に配置される。一般に、第1のダイオード配列は第1のノードと第1のコンデンサとの間に配置される。第1のダイオード配列によって、第1のインダクタから第1のコンデンサまで電流が流れることが可能になる。第1のダイオード配列はさらに、電流が第1のコンデンサから第1のインダクタに戻って流れることを防ぐように構成される。ダイオード配列は、従来のダイオード、定電圧ダイオードまたは切り替え可能トランジスタによって実装されてもよい。ダイオード配列によって、第1のコンデンサに蓄積される電力は第1のノードに向かって、および/または第1のスイッチまたは第1のインダクタに向かって消散することを防ぐ。
【0019】
別の実施例によれば、時計は第1の電源出力を備える。第1の電源出力は第1のコンデンサに接続する。別のノードが提供されてもよく、それによって、第1のコンデンサは第1のダイオード配列に接続する。第1の電源出力は、この別のノードに接続することもできる。第1の電源出力によって、第1のコンデンサに蓄積される電力は、時計の別の電気部品に提供されてもよく、例えば、それらの部品を駆動するために提供されてもよい。
【0020】
別の実施例によれば、時計はさらに、少なくとも第1のスイッチに接続するクロック信号生成器を備える。一般に、クロック信号生成器は、少なくとも1つの第1のクロック信号を生成し、第1のクロック信号を第1のスイッチに提供するように構成される。第1のクロック信号によって、第1のスイッチのオン、オフを切り替えることができる。第1のクロック信号はしたがって、少なくとも第1のスイッチを切り替えるための負荷サイクルを管理し、判断する。第1のクロック信号、その周波数および/またはその負荷サイクルによって、調整回路によって取得可能な制動効果の大きさが決まる。
【0021】
典型的な実装では、第1のクロック信号の周波数は発電機の周波数より大きい。典型的な実装では、第1のクロック信号の周波数は、発電機の周波数の少なくとも10倍大きい。別の実装では、第1のクロック信号の周波数は、発電機の周波数の少なくとも50倍または100倍までも大きい。一般に、第1のクロック信号および発電機は切断される。第1のクロック信号は、基準周波数から切断されてもよい。クロック信号生成器は、電子的に実装されるマルチプレクサを備えていてもよい。クロック信号生成器は、電子マルチプレクサによって実装されてもよい。
【0022】
別の実施例では、第1のスイッチ、第1のインダクタおよび第1のコンデンサは、調整回路の第1の分岐を構成する。調整回路は発電機の第1の出力に接続する。調整回路の第1の分岐は、それ自体で動作可能であり、所望する制動効果を発電機に提供する。
【0023】
さらなる実施例では、時計は、発電機の第2の出力に接続する第2の分岐を備える。第2の分岐は調整回路の第1の分岐と対称である。したがって、第2の分岐は、第2のスイッチと、第2のインダクタと、第2のコンデンサとを備える。第2のスイッチおよび第2のコンデンサは互いに平行に配置され、第2のスイッチおよび第2のコンデンサは第2のインダクタと直列に配置される。
【0024】
第1の分岐の第1のスイッチおよび第2の分岐の第2のスイッチは、対称的または同一に実装されてもよい。第1のスイッチおよび第2のスイッチは、同一の切り替え挙動を備えていてもよい。第1の分岐の第1のインダクタおよび第2の分岐の第2のインダクタもまた、対称的または同一に実装されてもよい。第1のインダクタおよび第2のインダクタは同一の誘導挙動を備えていてもよい。また、第1の分岐の第1のコンデンサおよび第2の分岐の第2のコンデンサは、対称的または同一に実装されてもよい。第1のコンデンサおよび第2のコンデンサは、同一の電気容量を備えていてもよい。
【0025】
さらに、第1の分岐および第2の分岐のアーキテクチャは、対称的または実質的に同一である。第1の分岐に関するすべての前述の特徴、および/または第1のスイッチ、第1のインダクタおよび第1のコンデンサに関するすべての前述の特徴は、第2の分岐およびその部品に対して同等に適用される。第2の分岐でも同様に、第2のインダクタは発電機と直列に配置され、第2のインダクタは第2のスイッチと直列に配置される。また、第2のインダクタは一端部で発電機の第2の出力に接続する。第2のインダクタはまた、別の端部で第2のスイッチおよび第2のコンデンサに接続する。
【0026】
第2のコンデンサは、第2のスイッチと第2のインダクタとの間に配置される第2のノードに接続する。第2の分岐でも、第2のインダクタと第2のコンデンサとの間に配置される第2のダイオード配列が提供される。第2のダイオード配列によって、電流は第2のインダクタから第2のコンデンサに流れることができる。第2のダイオード配列はさらに、電流が第2のコンデンサから第2のインダクタに流れることを防ぐように構成される。
【0027】
第2の分岐では、第2のコンデンサは一般に、第2の電源出力に接続する。少なくとも第1のスイッチに接続するクロック信号生成器はまた、少なくとも第2のスイッチに接続する。一般に、第2のスイッチにのみ接続する第2のクロック信号生成器が提供される。好ましくは、唯一のクロック信号生成器が提供され、第1のクロック信号を第1のスイッチに提供し、第2のクロック信号を第2のスイッチに提供する。第1および第2のクロック信号は互いに異なる。
【0028】
2つの独立した分岐を有することによって、柔軟で独立した制動効果を発電機に適応することができる。発電機は交流電流を提供するため、各分岐は交流電流の半分の期間に対して用いることができる。したがって、調整回路の全体的な効率および発電機に対するその制動効果を改善することができる。さらに、2つの独立した分岐を有することによって、それぞれが制動効果を提供できるため、調整回路において冗長が提供される。したがって、調整回路の故障の安全性は、改善される。
【0029】
別の実施例では、時計は、ゼロクロッシング検出器配列を備える。ゼロクロッシング検出器配列は、発電機の第1の出力および第2の出力に接続する少なくとも1つの比較器を備える。一般に、発電機は正弦波信号を提供するように構成される。ゼロクロッシング検出器配列によって、発電機の出力信号のゼロクロッシングを検出し、監視することができる。これによって、発電機の周波数の測定または判断ができるようになる。
【0030】
ゼロクロッシング検出器配列によって、発電機の周波数を測定することができ、したがって基準周波数と比較することができる。このように、発電機の周波数と基準周波数の比較によって、制動効果の大きさおよび/または期間を個別に修正することができる。
【0031】
ゼロクロッシング検出器配列の比較器は、発電機の第1の出力および第2の出力に接続する。その限りにおいて、一般に、マイクロメカニカル発電機として実装される発電機の第1の出力および第2の出力で提供される信号を比較することができる。第1の出力での信号が第2の出力での信号より大きい場合、比較器は出力での第1の値を提供する。第1の出力での信号が第2の出力での信号以下になるとすぐに、比較器は、その出力で第1の値とは異なる第2の値を提供する。
【0032】
さらなる実施例では、ゼロクロッシング検出器配列は記憶回路を備える。記憶回路は、比較器の出力に接続する第1の入力を備え、クロック信号生成器に接続する第2の入力を備える。記憶回路によって、クロック信号生成器によって管理される明確な瞬間に、比較器の出力の抽出が可能となる。記憶回路によって、生成器の第1および第2の出力のうち1つで不可逆的に発生する変動、一時的効果または遷移信号は、消去されるかまたは次第に消える。記憶回路をクロック信号生成器に結合することによって、比較器の出力で変動または遷移信号が生じない規定の瞬間において、比較器の出力を抽出することが可能となる。
【0033】
一般に、記憶回路はフリップフロップ回路を備える。または記憶回路はフリップフロップ回路として実装される。本事例では、記憶回路は、かなり費用効率が高く、容易に実装される。
【0034】
別の実施例では、記憶回路の第2の入力はANDゲートの出力に接続する。ANDゲートはクロック信号生成器の第1の出力に接続する第1の入力を有する。ANDゲートはさらに、クロック信号生成器の第2の出力に接続する第2の入力を有する。ANDゲートは、記憶回路を起動するように構成される。ANDゲートでは、具体的にはその第1および第2の入力が、クロック信号生成器の第1および第2の出力に接続されるため、第1および第2のクロック信号が同時に高い場合のみ、ANDゲートの出力は、記憶回路、つまりフリップフロップに出力信号を提供する。
【0035】
ANDゲートおよび記憶回路によって、第1および第2のクロック信号が論理値1である瞬間に、比較器の出力は抽出される。それ以外のすべての時間では、比較器の出力は単に無視される。
【0036】
さらに別の実施例によれば、ゼロクロッシング検出器配列は、記憶回路の出力に接続する検出器を備える。検出器をカウンタの一種として実装することができる。記憶回路の出力が変更されることもある連続時点間の時間間隔を判断するように構成されてもよい。この時間間隔は発電機のサイクル時間を表す。
【0037】
一般に別の実施例によれば、検出器は処理装置に接続する。処理装置はさらにクロック信号生成器に接続する。処理装置は、ゼロクロッシング検出器配列の出力、つまり検出器の出力を基準周波数と比較するように構成される。この比較に基づいて、処理装置および/またはクロック信号生成器は、クロック信号生成器の動作を制御し、修正するように構成される。つまり、処理装置および/またはクロック信号生成器は、第1および第2のクロック信号の少なくとも1つを修正するように構成されてもよい。
【0038】
処理装置および/またはクロック信号生成器は、第1および第2のクロック信号の少なくとも1つのサイクル時間を修正するように構成されてもよい。処理装置および/またはクロック信号生成器は、第1と第2のクロック信号との間の関連段階を修正するように構成されてもよい。さらに、処理装置および/またはクロック信号生成器は、別のクロック信号を終了させる間に、1つのクロック信号を起動するように構成されてもよい。処理装置および/またはクロック信号生成器は、別のクロック信号を規則的または不規則的に交代させながら、1つのクロック信号を論理値1に維持するように構成されてもよい。処理装置および/またはクロック信号生成器はさらに、並列クロック信号を生成するように構成されてもよい。
【0039】
負荷サイクル、周波数および第1と第2のクロック信号との間の関連段階を変動することによって、異なる電気機械制動効果を発電機に対して生成することができる。
【0040】
以下では、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0041】
図1】機械式電源と、発電機と、調整回路を備える時計の実施形態を概略的に示す。
図2】調整回路の実施例のアーキテクチャを概略的に示す。
図3】調整回路の様々な信号の経時のシミュレーションを概略的に示す。
図4】調整回路の信号の経時の拡大部分を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0042】
図1では、時計1のブロック図を例示する。時計1は、腕時計として構成されてもよい。時計1は、機械式電源2を備える。機械式電源2は機械式ムーブメント3に機械的に接続または機械的に結合する。機械式ムーブメント3は時間指示表示部5に機械的に結合する。表示部5は機械式表示部として実装される。
【0043】
時計1はさらに、発電機4を備える。発電機4は、マイクロメカニカル発電機として実装されてもよい。発電機4はさらに、調整回路8に接続する。調整回路8は、基準9を備えるか、または基準9に電気的に結合する。基準9は水晶振動子またはその他の基準を備え、基準周波数を提供するように構成されてもよい。調整回路8によって、機械式ムーブメント3は基準9に同期されてもよく、またはならされてもよい。
【0044】
調整回路8は電子回路として実装され、制動効果を発電機4に誘発するように構成される。機械式電源2によって駆動されるとき、発電機4は発電機周波数で動作してもよい。発電機周波数は、基準周波数よりわずかに高くてもよい。機械式ムーブメント3、つまり発電機4を基準9と同期するために、発電機4には、調整回路8によって引き起こされる制動効果が適用される。
【0045】
一般に、発電機4は、回転可能な回転子6と、固定子7とを備える。図2に示すように、発電機4はさらに、第1の出力31と、第2の出力32とを備える。第1および第2の出力31、32では、回転子6が機械式ムーブメント3によって回転駆動されるとき、交流電流と、それにしたがって交流電圧が生成される。
【0046】
図2では、調整回路8の一実施形態のブロック図が提示される。調整回路8は、第1の分岐15を備える。第1の分岐15は、少なくとも第1のスイッチ10と、第1のインダクタ12と、少なくとも第1のコンデンサ14とを備える。例示するように、第1のスイッチ10と第1のコンデンサ14は互いに平行に配置される。第1のスイッチ10と第1のコンデンサ14は第1のインダクタ12と直列に配置される。インダクタ12はコイルとして実装されてもよい。
【0047】
第1のインダクタ12は発電機4と直列に配置される。第1のインダクタ12の一端部は発電機4の第1の出力31に接続する。一般に、インダクタ12の別の端部は第1のスイッチ10に接続する。したがって、第1のインダクタ12は第1のスイッチ10と直列に配置される。
【0048】
第1のインダクタ12に接続しない方の第1のスイッチ10の端部は接地される。第1のスイッチ10が閉鎖され、または第1のスイッチ10が伝導しているとき、発電機4の第1の出力31は第1のインダクタ12を介して接地する。このような状況では、電流は発電機4から流れる。その結果として、制動効果が発電機4に誘発される。第1のスイッチ10が開放されるとき、第1のインダクタ12は地面から切断される。この場合、電流はもはや発電機4から第1のスイッチ10に向かって消散されない。その前の段階でインダクタ12に保存された電力は、第1のスイッチ10が閉鎖されたときには、第1のコンデンサ14に移転されてもよい。
【0049】
発電機4とは対向しない第1のインダクタ12の端部は、常に第1のノード11を介して第1のコンデンサ14に接続する。このように、第1のスイッチが開放されるとすぐに、第1のインダクタ12にそれ以前、および事前に収得された電荷、つまり電力を第1のコンデンサ14に蓄積することができる。
【0050】
第1のノード11と第1のコンデンサ14との間には、第1のダイオード配列16が提供される。第1のダイオード配列16によって、電流は第1のインダクタ12から第1のコンデンサ14に流れる。さらに、第1のダイオード配列16は、電流が第1のコンデンサ14から第1のインダクタ12に戻って流れることを防ぐように構成される。ダイオード配列16は、ダイオード、定電圧ダイオードまたはトランジスタとして実装されてもよい。トランジスタは第1のノード11から第1のコンデンサ14に向かって電流が流れる方向にしたがって切り替えられる。
【0051】
第1のコンデンサ14はさらに、第1の電力出力18に接続する。第1のコンデンサ14に蓄積される電力は、第1のコンデンサ14から第1の出力18を介して抽出される。第1の出力18を介して、発電機4の制御された制動中および制動によって生成され蓄積される電力を別の時計1の電子部品に提供することができる。
【0052】
第1の分岐15では、第1の寄生コンデンサ17が例示される。第1の寄生コンデンサは第1の分岐15の任意の寄生容量効果を示す。第1の寄生コンデンサ17は第1のノード11と第1のコンデンサ14との間に配置される。図2の略図では、第1の寄生レジスタ19が例示される。第1の寄生レジスタ19は第1のインダクタ12と発電機4の第1の出力31との間に配置される。第1の寄生レジスタ19は第1の分岐15の任意の寄生抵抗効果を示す。
【0053】
発電機4の第2の出力32に接続する第2の分岐25がさらに提示される。第2の分岐25は、第1の分岐15と対称または実質的に同一である。第2の分岐25は、第2のインダクタ22と、第2のスイッチ20と、第2のコンデンサ24とを備える。本事例ではまた、第2のスイッチ20と第2のコンデンサ24は互いに平行に配置される。第2のスイッチ20と第2のコンデンサ24は、第2のインダクタ22と直列に配置される。第1の分岐15と関連して前述したように、第2の分岐25はまた、第2のノード21を備える。第2のノード21は、第2のスイッチ20と第2のインダクタ22との間に位置する。第2の分岐25はさらに、第2のダイオード配列26を備える。第2のダイオード配列26によって、電流は第2のインダクタ22から第2のコンデンサ24に流れることができる。第2のダイオード配列26はさらに、電流が第2のコンデンサ24から第2のインダクタ22に流れることを防ぐように構成される。
【0054】
第1の分岐15と同様に、第2の分岐はまた、寄生レジスタ29と寄生コンデンサ27とを備える。
【0055】
調整回路8はさらに、ゼロクロッシング検出器配列70を備える。ゼロクロッシング検出器配列70は、発電機周波数、つまり発電機4が動作し、または回転する周波数を判断および検出するように構成される。そのため、ゼロクロッシング検出器配列70は比較器30を備える。比較器30は、発電機4の第1の出力31に接続する第1の入力33を備える。比較器30はさらに、発電機4の第2の出力32に接続する第2の入力34を備える。比較器30はさらに、出力35を備える。出力35は、発電機4の第1および第2の出力31、32からそれぞれ得た信号の比較を示す。
【0056】
ゼロクロッシング検出器配列70はさらに、比較器30の出力35に接続する記憶回路40を備える。記憶回路40は、フリップフロップ回路として実装されてもよい。記憶回路40は、比較器30の出力35に接続する第1の入力41をえる。記憶回路40は、ANDゲート43に接続する第2の入力42を備える。ANDゲート43は、第1の入力44と第2の入力45とを備える。第1および第2の入力44、45は、第1および第2のクロック信号SW1およびSW2をそれぞれ備える。第1および第2のクロック信号SW1およびSW2は、クロック信号生成器60によって生成される。クロック信号生成器60は、第1の出力61を備え、第1のクロック信号SW1を提供する。クロック信号生成器60はさらに、第2のクロック信号SW2を提供するために、第2の出力62を備える。第1および第2のクロック信号SW1およびSW2はまた、第1および第2のスイッチ10、20に提供される。このように、第1のスイッチ10は第1のクロック信号SW1によって駆動され、第2のスイッチ20は第2のクロック信号SW2によって駆動される。第1および第2のスイッチ10、20は、一般に、MOSFETトランジスタなどのトランジスタ、またはCMOS技術に実装されるトランジスタを備える。
【0057】
また、2つのクロック信号がANDゲート43に提供されるため、両方のクロック信号が同時に論理値1である場合、記憶回路40の第2の入力42には論理値1しか提供されない。このように、比較器30の出力は、両方のクロック信号SW1、SW2が高いときにのみ、抽出される。
【0058】
記憶回路40はさらに、検出器72に接続する出力50を備える。発電機の第1の出力31および第2の出力32に提供される信号の符号が変わるたびに、交流信号は比較器30の出力35に提供される。検出器72は、記憶回路40の出力50の信号の時間的挙動を数えるか、または監視するように構成される。一般に、検出器72は、記憶回路40の出力50で取得可能なデジタル信号の2つの連続変化の間の時間間隔を測定するように構成される。この時間間隔は、発電機4が動作する周波数を表す。
【0059】
さらに、検出器72およびクロック信号生成器60の両方に接続する論理回路(不図示)が提供されてもよい。代替的に、このような論理回路はまた、検出器72およびクロック信号生成器60の任意の1つに実装されてもよい。さらに、検出器72およびクロック信号生成器60は、共通の集積回路(不図示)に実装されてもよい。
【0060】
論理回路は、基準9によって提供される基準周波数と、ゼロクロッシング検出器配列70によって決定される周波数とを比較するように構成されてもよい。発電機4の測定された周波数が基準周波数より大きい場合、論理回路は、発電機4の制動衝撃または制動効果を修正するために、クロック信号SW1およびSW2の少なくとも1つを適応し、修正するように構成される。
【0061】
一般に、クロック信号SW1の少なくとも1つは、発電機4の周波数より大きい周波数で振動する。クロック信号SW1またはSW2の周波数は、発電機4の周波数の10倍または100倍であってもよい。
【0062】
図3の図によれば、経時の様々な信号の様々な振幅Aを例示する。信号100は、発電機4の第1の出力31に提供される電圧を表す。信号102は、第1のクロック信号SW1の電圧を表す。信号104は、第2のクロック信号SW2の電圧を表す。信号106は、第1の電力出力18の電圧信号を表す。信号108は、記憶回路40の出力50の電圧信号を表す。信号110は第1のインダクタ12の電流を表し、信号112は発電機4の第1の出力31の電圧を表す。
【0063】
図3による図は2つの部分に分割される。第1の部分は、初期の時間t0から第1の時間t1まで延在し、第2の部分は、第1の時間t1から第2の時間t2まで延在する。第1の部分では、第2のクロック信号SW2は、所定の周波数で振動する一方、第1のクロック信号SW1は高い。したがって、時間間隔の間に、第2のクロック信号SW2は高く、第2のスイッチ20は閉鎖し、電流は発電機4から流れる。第2のクロック信号SW2がゼロに戻ると、減衰する電流の観察可能な縦揺れが存在する。この縦揺れは第2のインダクタ22と第2のコンデンサ24との間の永続的な導電接続が原因であり、ならびに第1のインダクタ12と第1のコンデンサ14との間の永続的な導電接続が原因である。
【0064】
時間t1では、第1のクロック信号SW1は交代を開始する一方、第2のクロック信号SW2は常に高い。信号110からわかるように、ノード11の電流の縦揺れは低減される。第1のスイッチ10が閉鎖している段階で、第1のインダクタ12で得られた電力は、第1のコンデンサ14に移送され、したがって、第1のコンデンサ14に蓄積される。第1のコンデンサ14の電力の蓄積は、信号106からすぐに明らかである。信号106は、第1のコンデンサ14の電圧の階段状の増加を示す。
【0065】
このように、定期的に第1のスイッチ10を切り替えることによって、対応する交流電圧100もまた、発電機4の第1の出力31に提供される。電圧信号100は、第1のクロック信号SW1の周波数および負荷サイクルにしたがって抽出される。電圧信号100の振幅はゆっくりと上昇する。電圧信号100のエンベロープ周波数は、第1のクロック信号SW1が時間間隔t1とt2との間で振動する周波数よりはるかに小さい。
【0066】
第1のスイッチ10の開口と閉鎖の繰り返しによって、粘度制動効果を発電機4に引き起こす。要約すると、発電機4の回転子6に与える機械的衝撃および機械的影響は、従来技術の従来の解決法と比較して実質的に低減可能である。これによって、時計1の機械式部品の寿命、特にマイクロメカニカル発電機4の寿命を延ばすことができる。
【0067】
図4では、拡大された時間的尺度で、図3の少なくともいくつかの信号を示す別の図を提示する。図3の例示に加えて、比較器30の出力で電圧信号114を示す。分岐15、25のうち1つを起動または終了する際に必ず、比較器出力114は振動し、縦揺れ挙動を示す。このような縦揺れを次第に消し、この縦揺れ挙動によるゼロクロッシング検出器配列70の混乱を防ぐために、クロック信号SW1またはSW2の立ち上がりエッジのみが、フリップフロップ40によって、比較器30の出力の抽出を引き起こさすことが意図される。
【符号の説明】
【0068】
1 :時計
2 :機械式電源
3 :機械式ムーブメント
4 :発電機
5 :表示部
6 :回転子
7 :固定子
8 :調整回路
10 :第1のスイッチ
11 :第1のノード
12 :第1のインダクタ
14 :第1のコンデンサ
15 :第1の分岐
16 :第1のダイオード配列
17 :第1の寄生コンデンサ
18 :第1の出力
19 :第1の寄生レジスタ
20 :第2のスイッチ
21 :第2のノード
22 :第2のインダクタ
24 :第2のコンデンサ
25 :第2の分岐
26 :第2のダイオード配列
27 :寄生コンデンサ
29 :寄生レジスタ
30 :比較器
31 :第1の出力
32 :第2の出力
33 :第1の入力
34 :第2の入力
40 :記憶回路
43 :ANDゲート
50 :出力
60 :クロック信号生成器
70 :ゼロクロッシング検出器配列
72 :検出器
102 :信号
SW1 :第1のクロック信号
SW2 :第2のクロック信号
t1 :第1の時間
t2 :第2の時間
図1
図2
図3
図4