专利名称：具备动力储存指示的时钟的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及具有附带动力储存指示器的微发电机的时钟。具体地说，本发明涉及用于提供此动力储存指示的装置。本发明还涉及用于指示所述动力储存的实现方法。
背景技术：
从现有技术，特别是从当前申请人名下的欧洲专利0 762 243可以知道一种时钟(在图1中示出)，该时钟包括一个机械动力源，该机械动力源由安装有手动或自动卷绕弹簧1a的筒形装置1构成，此处未示出卷绕装置。
筒形装置1通过传动机构3机械地接合到发电机2的励磁转子2a。发电机2包括至少一个产生交流电压Ug的线圈2b，当励磁转子2a被驱动旋转时，其产生由箭头代表的磁场，并且所述至少一个线圈2b被耦合到该磁场。
线圈2b(或多个线圈)的端子被连接到整流器4，整流器4在其输出端提供整流电压Ua以便为调节器电路6供电，下文将对此进行论述。
时间指示5的模拟显示部件(通常为一组指针或任何其他传统的机械时间显示装置)通过机心的传动机构3被机械地接合到所述筒形装置，并且它们被旋转连接到转子2a。由于调节器电路6的缘故，指针5的旋转速度被保持在恒定平均值，调节器电路6用于将发电机频率束缚为基准频率，以使指针的速度对应于获得正确时间指示所需的速度。
此处不会详细描述此调节器电路6，因为本领域的技术人员可以通过参考当前申请人名下的瑞士专利申请686 332的描述来设计此类束缚装置。但是，为了便于理解，此处将重温此电路的基本元件及其工作。
此调节器电路6包括由时钟型石英稳定的振荡器6a以及将振荡器6a的频率变成可由逻辑电路6c使用的频率的分频器6b，逻辑电路6c通过控制信号控制例如晶体管的开关部件7，用于制动发电机2，以便有利地将其频率调节为与时间指示显示部件5指示的正确时间指示对应的基准频率。
根据该文档的时钟还包括动力储存指示器9。该装置包括计数器9a，其在规定时段内借助附加的分频器9b对相继的制动信号8进行计数。存储器9c被连接到计数器9a的输出，以便存储在该规定时段内计数的数据，存储器9c的输出连接有译码器9d，其将存储的数据转换成动力储存显示装置控制信号9e，该控制信号9e包括相继的短划线，它们在对应于测量或计算的变量值的点发亮或出现，并通过彩带(coloured stripe)或液晶晶元实现。
但是，欧洲专利0 762 243中建议的解决方法具有直接使用发电机功率来提供动力储存指示的缺点，这会增加从发电机抽取的总功率，即提供类型指示器所需的功率和提供动力储存指示所需的功率。因此，在多数情况下，所需的总功率代表一个大于发电机可以提供的最大容量的瞬时功率，这已经被证明一方面不利于时间指示的精度，另一方面不利于动力储存指示的实际提供。而且，对于所提供的指示保持正确的那些最好的情况下，时钟的自主性被显著地降低了。
从现有技术，特别是从当前申请人申请的欧洲专利0 875 807还可以知道一种时钟，其发电机自主性更高。图2中示出的这种时钟，除了包括已知元件(与图1具有相同标号并已参考图1描述)外，还包括存储装置10，其用于存储并返回由发电机2的一部分电能构成的电能。这个与整流器4的端子连接的存储装置10包括传统的蓄电池10a。
当筒形装置的弹簧1a完全松开并且发电机2的转子2a不旋转时，电压Ug明显为零。此外，如果存储装置10的蓄电池10a被放电，或在任何不足以使时钟工作的情况下，电压Ua也为零。然后，如果卷绕筒形装置的弹簧1a，会达到这样一个时刻，在该时刻转子2a开始旋转，并且这时电压Ug和Ua开始增加。
当时钟停止时，蓄电池10a会完全或至少几乎完全被放电。当转子2a开始旋转并且电压Ua达到足够的值，通过吸收由发电机2提供的部分电能，蓄电池10a开始充电。当然，这些多余电能是由筒形装置的弹簧1a提供的，并且来源于由发电机2转换弹簧的至少一部分机械能。
如果由筒形装置的弹簧1a提供的电机转矩变得小于时钟的工作阈值转矩，则由发电机2产生的电能变得不足以正确地为调节器电路6的各个电路供电。但是此时蓄电池10a至少部分地被充电，从而存储装置10将电压Ua保持在一个值，以使调节器电路6的诸组件正确地工作。然后至少部分地由蓄电池10a提供这种工作所需的电能。
因此，由于这样的装置(其在筒形装置的弹簧不再充分卷绕后，使得此电能能够被用于使时钟工作)，该时钟(包括存储装置10，其能够以电能形式存储包含在该时钟筒形装置的弹簧中的一部分机械能)的自主性增加了。
虽然如此，与使时钟正确地工作所需的功率相比，如欧洲专利0 875807中描述的时钟只能存储瞬时的多余功率。因此，使用这种多余的瞬时功率来提供附加指示(例如动力储存)也将具有与结合欧洲专利0 762 243描述的缺点相同的缺点，即直接使用从发电机抽取的功率，结果是显著降低了时钟的自主性，这与所希望的目标相反。
发明内容
为了克服现有技术中的缺点，根据本发明的构想是在不影响时钟正常工作(即同时提供正确的时间指示)的情况下根据用户的请求提供可靠的动力储存指示。
在本发明的范围内已证明，借助充满的动力储存，即借助完全卷绕的筒形装置的弹簧，发电机的电磁制动装置能够释放相对较大的平均功率。因此，该构想是修改所述制动装置，使得在合理的时间段中回收并电气地存储在制动期间耗散的能量，以便能够暂时地显示附加的信息项，例如动力储存。
为此目的，提供了电能蓄积装置，其用于存储发电机制动期间耗散的能量；以及启动装置，其用于根据请求启动时钟的动力储存指示装置(由于先前存储的电能)。以这种方式，不会降低时钟的自主性，此外，所需的蓄积装置简单、可靠并且尺寸更小，例如值约为10微法拉的电容器。
本发明还涉及为此类时钟指示动力储存的方法。
阅读以下本发明实施例的详细说明后，本发明的其他特征和优点会更加清晰，本发明只以非限定实例的方式给出并通过附图示出，这些附图是图1(已经描述)示出了一个根据现有技术的具有发电机(附带有动力储存指示器)的时钟；图2(已经描述)示出了一个根据另一现有技术的具有发电机(具有延长的自主性)的时钟；图3示出了一个根据本发明的一个优选实施例的具有动力储存指示器的时钟；图4a-4c示出了所述动力储存指示器装置的替代实施例；以及图5示出了动力储存指示的实现方法的实例。
具体实施例方式
如已说明的那样，本发明从蓄积发电机制动期间耗散的电能，以便具有足够的能量来根据请求指示时钟的动力储存的总体构想继续。
实际上，在本发明的范围内已证明，在发电机制动期间耗散的能量代表一个接近1微瓦(即1伏下1微安的平均电流)的平均瞬时功率，其不足以连续为动力储存指示器供电。所述构想是在合理的时间消耗(例如若干分钟)下，能够蓄积足够的能量来暂时地显示动力储存。在40与80微焦之间的能量已被证明是足够的。此能量还必须能够在较短的延时内释放，即必须可以提供一个远高于(最高一千倍以上)平均耗散制动功率的瞬时功率，具体取决于所使用的动力储存指示器的类型。
现在将参考图3，其中示出了根据本发明的一个优选实施例的时钟的简图。可以看到一定数量的元件与图1和图2中出现的现有技术范围内的元件相同，这里不再详细说明这些元件，其标号保持不变。
因此，再次示出了一个装配有机械能源(由安装有筒形装置的弹簧1a的筒形装置1构成)的时钟。筒形装置一方面机械地接合到发电机2(发电机2在其输出端产生交流电压Ug并通过有源整流器4整流)，另一方面通过钟表机心的传动机构3机械地接合到时间指示显示装置5(传统指针)。指针的旋转速度由于监测电路6(或调节电路)的缘故保持为恒定平均值，所述电路用于将发电机2的频率束缚为基准频率，以使指针的速度对应于获得正确时间指示所需的速度。
所述时钟还包括电能蓄积装置11，其被安排成能够通过开关装置7来蓄积发电机2制动期间(即短路被应用到发电机的期间)耗散的电能。当发电机频率高于基准频率，即当转子2a的旋转速度高于对应于正确时间指示的指针速度时，开关装置7由调节器电路6启动。
因此，开关装置7可以占据两个位置，第一位置7a，其中发电机2被连接到蓄积装置11，其确保与发电机的最佳阻抗适应，以便瞬时地从后者抽取最大功率，结果是可以对发电机进行制动，以及第二位置7b，其中发电机2被连接到调节器电路6，其用于相对于基准频率(对应于正确的时间指示)来监测发电机频率。
蓄积装置11优选地由升压装置11a和蓄积元件11b构成。升压装置11a可以是例如迪克森(Dickson)型充电泵，其由多个层叠排列的级构成。泵的每级包括有源器件(例如二极管或连接有二极管的晶体管，其以单一方向引导电流)以及存储电容器。当然应该指出，也可以使用其他充电泵。蓄积元件11b可以是简单的存储电容器，每次制动时其都会增加少许电荷。给定此类充电泵11a的出力，蓄积元件11b(优选为在3或4伏时容量约10微法拉的存储电容器)允许在若干分钟的制动后蓄积约40到80微焦的能量。
关于这一点应当指出，一旦蓄积元件11b被充电，蓄积装置11会继续确保最佳阻抗适应并因此对发电机进行制动。
根据一个替代实施例，所述时钟包括安置在钟面上的指示器(此处未示出)，指示蓄积元件11b何时被充电到足以为动力储存指示装置12供电。动力储存指示装置12包括动力储存显示装置12a以及用于该显示装置的控制系统12b。此处单独示出了调节器电路6的控制系统12b，但是应当指出，控制系统12b也可以被集成到调节器电路6中。
动力储存显示控制系统通过所述时钟的启动装置13(可以从外部操作，例如称为“请求按钮”的按钮)来启动(信号P)。该控制系统的作用是在由调节器电路6传送的动力储存测量值(信号C)的基础上，提供对动力储存(信号R)的精确指示。显示动力储存所需的能量由蓄积装置(信号A)提供。
可以实施各种方法来测量动力储存。第一种方法在于提供的控制系统12b具有这样的装置，该装置对规定持续时间的相继时段上的相继制动进行计数，并根据在这些相继时段内发生的制动数得出动力储存显示信号。
第二种方法在于提供的控制系统12b具有以下装置对发电机制动次数进行计数的装置，测量每次制动之间时间长度并得出作为时间长度测量结果函数的动力储存显示信号的装置。
第三种方法在于提供的控制系统12b具有这样的装置，该装置通过发电机2与机电启动装置之间的电气耦合，将制动期间耗散的平均电流的测量值(提供对动力储存的指示)传送到显示装置。
可以使用若干种动力储存显示装置，具体取决于所选的方法。图4a-4c示出了动力储存指示装置的各种实例。在这些图中，控制系统12b已经被集成到调节器电路6中。因此，可以看到调节器电路14分别接收提供动力储存显示所需电能、动力储存指示以及请求此类动力储存指示的信号A、C和P。
图4a示出了使用数字动力储存显示装置的第一实例。所述显示装置由安置在时钟钟面上的LCD(液晶显示)型显示器15a构成。所述动力储存指示优选地显示为相对于最大动力储存(对应于完全卷绕的弹簧)的百分比或以小时为单位的剩余动力储存。这些显示装置可以与此前描述的前两种方法中的一种方法一起使用。
优选地，所述LCD显示器在用户启动请求按钮之后的规定时段内处于工作状态，允许用户有充足的时间读取动力储存指示。
图4b示出了使用光学动力储存显示装置的第二实例。所述显示装置由具有高可视输出(通过时钟钟面上制造的孔)的发光二极管15b构成。在这种情况下，调节器电路14优选地传送电流脉冲Ir，这些脉冲中的每个脉冲都代表一个总动力储存的百分比，例如20％。因此5个脉冲代表100％的动力储存，即最大动力储存。这些显示装置可以与此前描述的前两种方法中的一种方法一起使用。
图4c示出了使用机电动力储存显示装置的第三实例。所述显示装置由模拟显示部件(例如指针15c，相对代表动力储存的刻度移动，安置在时钟钟面的窗口内)构成。该模拟显示部件15c由例如双向拉维特(Lavet)型的步进电机16来驱动，根据此前描述的第三种方法，通过在制动期间与发电机的电气耦合来对后者进行控制。
此第三实例的第一变型在于借助双向拉维特电机(16)来提供动力储存指示，当被证明必要时(信号C)，拉维特电机(16)自动地适应模拟显示部件(15c)的位置，这借助脉冲(信号R)，即朝一个或另一个方向步进(取决于动力储存是增加还是减少)使用由蓄积装置蓄积(信号A)的能量来完成。注意以下方面非常重要根据此第一变型，每次当动力储存变化预定的数量(对应于例如电机的一步)时，无需用户干涉便可获得动力储存指示。有利地，可以通过按钮手动(信号P)调整动力储存指示器的位置，以便校正电机位置与指示器位置之间的任何移位。实际上，当电机正在适应模拟显示部件的位置时，如果恰好发生震动，便会出现这样的移位。
此第三实例的第二变型在于当启动请求按钮时，为模拟显示部件15c提供零复位。因此，调节器电路14接收到的信号P首先命令将显示部件复位为零，接着，将动力储存指示复位为零。然后，显示部件保持固定在动力储存指示位置，直至用户的下一个请求。
此第三实例的第三变型仅在于无需任何预先的零复位，当用户每次做出请求时调整显示部件的位置。
本发明还涉及指示此类时钟的动力储存的方法。所述方法包括预先充分地卷绕筒形装置的弹簧的步骤，以使时钟可以正确工作。除图4c中示出的第三实例的第一变型之外，所述方法还包括以下步骤1.借助在发电机相继制动期间耗散的功率为蓄积装置充电来蓄积电能；2.通过启动所述启动装置(为请求动力储存指示的目的而提供)来请求动力储存指示；3.根据上述方法中的任何一种方法来测量动力储存指示；4.借助相应的动力储存显示装置来显示已测量的指示。
可以提供一个中间步骤1b(在步骤1和2之间)。步骤1b在于指示蓄积能量的级别何时足以提供动力储存指示。
用于指示动力储存以便实现图4c中示出的第三实例的第一变型的方法，涉及通过启动装置做出请求的步骤2由以下步骤代替2.自动地请求动力储存指示。
显然，可以在不偏离由附带的权利要求书限定的本发明的范围的情况下，对本说明中描述的本发明的各种实施例做出对本领域的技术人员显而易见的各种修改和/或改进。具体地说，本发明并不仅限于此前论述的动力储存测量方法，也不仅限于前面论述的动力储存显示装置的各种实例。
还要指出的是，可以使用其他蓄积装置来存储发电机制动期间耗散的电能。至于所述启动装置，可以以替代方式使用时钟玻璃上的震动检测器或甚至冠状转柄。
还要进一步指出的是，根据本发明，通过提供类似于欧洲专利0875807中公开的附加存储装置，可以增加所述时钟的自主性，当没有制动发电机时，该附加装置借助过剩的电能(相对于正确工作所需的能量)来充电。
权利要求
1.一种时钟，所述时钟包括机械动力源(1)，其一方面连接到第一时间相关信息显示装置(5)，另一方面连接到发电机(2)；调节器电路(6；14)，用于将发电机频率束缚为基准频率，所述调节器电路包括开关装置(7)，其被安排成当所述发电机频率高于所述基准频率时，电气地制动所述发电机；以及第二动力储存显示装置(12a；15a，15b)，由用于测量动力储存的装置(12b；14)控制，所述时钟的特征在于其进一步包括装置(11)，用于蓄积发电机制动期间耗散的电能；以及装置(13)，用于借助由所述蓄积装置(11)蓄积的电能来启动所述第二显示装置以显示所述动力储存。
2.根据权利要求1的时钟，其特征在于，所述电能蓄积装置(11)由升压电路(11a)构成，所述升压电路(11a)在制动期间与所述发电机(2)电气地连接并由所述调节器电路(6)控制以便将所述期间耗散的能量蓄积在存储电容器(11b)中。
3.根据权利要求1或2的时钟，其特征在于，所述启动装置(13)是可从所述时钟外部操作的控制部件。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求的时钟，其特征在于，所述动力储存测量装置(12b；14)包括用于固定预定长度的相继时段的装置，用于在各所述固定期间对通过所述开关装置制动所述发电机的次数进行计数的装置，以及由所述启动装置控制以将作为计数结果函数的动力储存信息提供给所述第二显示装置(15a；15b)的装置。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求的时钟，其特征在于，所述动力储存测量装置(12b；14)包括用于对通过所述开关装置制动所述发电机的次数进行计数的装置，用于测量各制动之间的时段的装置，以及由所述启动装置控制用于将作为时段测量结果函数的动力储存信息提供给所述第二显示装置(15a；15b)的装置。
6.根据权利要求4或5的时钟，其特征在于，所述第二显示装置是由具有高输出的发光二极管(15b)构成的光学装置，所述发光二极管(15b)借助光脉冲提供可视动力储存指示。
7.根据权利要求4或5的时钟，其特征在于，所述第二显示装置是由液晶显示器(15a)构成的数字装置。
8.根据权利要求1至3中任一权利要求的时钟，其中所述发电机(2)包括至少一个线圈(2b)，并且其特征在于，所述动力储存测量装置(12b)包括附加的线圈，其通过所述开关装置(7)在制动期间电气地耦合到所述发电机的所述至少一个线圈；以及电气地控制的电机(16)，由所述启动装置(13)控制，用于将作为所述电气耦合期间所传送电量的函数的动力储存信息提供给所述第二显示装置(15c)。
9.根据权利要求8的时钟，其特征在于，所述第二显示装置是由所述电气地控制的电机(16)驱动的模拟部件(15c)构成的机电装置。
10.一种时钟，所述时钟包括机械能源(1)，其一方面连接到第一时间信息显示装置(5)，另一方面连接到发电机(2)；调节器电路(6；14)，用于将发电机频率束缚为基准频率，所述调节器电路包括开关装置(7)，其被安排成当所述发电机频率高于所述基准频率时，电气地制动所述发电机；以及第二动力储存显示装置(12a；15c)，由动力储存测量装置(12b；14，16)控制，所述时钟的特征在于其进一步包括用于蓄积所述发电机制动期间耗散的电能的装置(11)，并且所述动力储存测量装置自动地适应所述第二显示装置的位置，以借助由所述蓄积装置蓄积的电能来显示所述动力储存。
11.根据权利要求10的时钟，其中所述发电机(2)包括至少一个线圈(2b)，并且其特征在于，所述动力储存测量装置(14，16)包括附加的线圈，其通过所述开关装置(7)在制动期间电气地耦合到所述发电机的所述至少一个线圈；以及电气地控制的电机(16)，由所述调节器电路(14)控制，用于将作为电气耦合期间所传送电量的函数的动力储存信息提供给所述第二显示装置(15c)。
12.根据权利要求11的时钟，其特征在于，所述第二显示装置是由所述电气地控制的电机(16)驱动的模拟部件(15c)构成的机电装置。
13.根据权利要求10至12中任一权利要求的时钟，其特征在于，所述时钟进一步包括用于手动地调整所述模拟显示装置的位置的调整装置。
14.根据上述权利要求中任一权利要求的时钟，其特征在于，提供了用于指示通过所述蓄积装置存储的能量何时足以显示所述动力储存的指示器装置。
全文摘要
本发明涉及一种时钟，所述时钟包括机械动力源(1)，其一方面连接到显示时间相关信息的第一装置(5)，另一方面连接到发电机(2)；调节器电路(6)，用于将发电机频率束缚为基准频率，所述调节器电路包括开关装置(7)，其被安排成当所述发电机频率高于所述基准频率时，电气地制动所述发电机；以及第二动力储存显示装置(12a)，由用于测量动力储存的装置(12b)控制，所述时钟的特征在于其进一步包括装置(11)，用于蓄积所述发电机制动期间耗散的电能；以及装置(13)，用于借助所述蓄积的电能启动所述第二显示装置以显示所述动力储存。
文档编号G04B9/00GK1629754SQ200410101220
公开日2005年6月22日 申请日期2004年12月15日 优先权日2003年12月16日
发明者F·盖斯萨斯 申请人:阿苏拉布股份有限公司