Brevet FR2019879A1 — publié le 19700710

L'invention est relative à un appareil pour contrAoler et pour régler avec précision la vitesse angulaire d'un arbre en rotation à l'aide de dispositifs agissant sur un circuit électro-magnétique, et vise à accrottre notablement le pouvoir de résolution des appareils de ce genre. Par pouvoir de resolution, il faut entendre la précision avec laquelle chaque valeur instantanée de la vitesse angulaire, pendant un tour complet de l'arbre à contrarier, peut être indiquée et exploitée le cal échéant. Les dispositifs électro-magnétiques destinés à la mesure de la vitesse angulaire d'un arbre en rotation sont généralement des génératrices tachymétriques, qui réagissent aux variations d'un flux magnétique, parcourant une bobine exploratrice, ce flux étant produit par un ou plusieurs aimants permanents qui tpurnent avec l'arb. Etant donné que le pouvoir de résolution d'un tel appareillage augmente avec le nombre des aimants permanents en rotation, on atteint très rapidement une limite supdrieure, pour des raisons de construction, d'autant plus qu'on ne peut pas accrottre à volonté le diamètre d'un support tournant avec l'arbre et à la périphérie duquel sont montés les aimants permanentsn dia3tre qui est au contraire étroitement limité le plus souvent. C'est salement pour des raisons de construction qu'on ne peut aller beaucoup plus loin en adoptant la -disposition inverse, c'est-à-dire en faisant commander le flux, qui sort d'un aimant permanent immobile dans l'espace et parcourt la bobine exploratrice, par un shunt magnétique, tournant avec l'arbre et par conséquent varisble. On a ici aussi l'inconvénient d'une condition suppldmen- taire, qui est que l'élément tournant avec l'arbre et assurant le shuntage magnétique doit être fait d'un matériau ferro-magnétIque de haute qualité. Pour ces motifs, on utilise depuis longtemps des appareils dans lesquels le critère utilisé n'est plus constitué par les variations quasi-statiques du flux- laimAemè > mais par des interruptions d'un flux alternatif à haute fréquence : avec l'arbre en rotation tourne, par exemple, un disque denté métallique conducteur dont les dents s'interposent dans le traJet de réaction induc- tive d'un oscillateur, de sorte que les courants de Foucault se formant dans les dents déterminent un effet d'écran, interrompant l'oscillation de l'oscillateur. Celui-ci reprend son fonctionnèment dès que l'effet d'écran disparatt, c'est-à-di*e dès qu'un intervalle de la denture se trouve dans le trajet de réaction. L'espace occupé par ce trajet ne peut cependant pas être réduit à volonté, si bien que ce procédé également est en défaut avec des pas de denture de quelques centaines de microns. Pour cette raison, la présente invention n'utilise pas des variations ou des interruptions d'un flux magnétique stationnaire ou quasi-stationnaire ; mais conformément à l'invention, on mesure la vitesse, fonction de la vitesse angulaire momentanée de l'arbre en rotation, avec laquelle varie l'énergie transmise inductivement par un champ magnétique alternatif de haute fréquence à un élément tournant avec l'arbre. Dans ce but, on donne à l'élément tournant avec l'arbre la forme d'un disque denté en un matériau conducteur métallique, par ailleurs quelconque, dont les dents défilent au voisinage immédiat de l'entrefer étroit, d'une tête exploratrice réalisée sous.forme d'une bobine alimentée à haute fréquence, dont le reste du circuit magnétique est fermé. En raison de l'intérêt qu'il y a à éviter des tolérances droites, pour rendre la fabrication peu conteuse, l'écartement entre la dent et la tête exploratrice doit être aussi grand que possible, c'est-à-dire du mAme ordre, de 300 à 400 microns, que le pas de la denture, de façon que le couplage entre la tête exploratrice et la dent soit très liche et que l'énergie transmise inductivement de l'entrefer de la tAte exploratrice à la dent soit très faible comparativement à l'énergie totale absorbée par la teste exploratrice. De ce fait, pour la mesure de ces pstissses variations d'éner gaie, la tête exploratrice est reliée, selon une autre caractéristique de l'invention, à un condensateur pour former un circuit oscillant de haute qualité, circuit qui est alimenté, à sa fré- quence de résonance, par; un générateur à haute fréquence, à courait constant, de telle sorte que la tension à haube fréquence appliquée à la bobine de la tête exploratrice est modulée en am- prude au rythme de la rotation des dents du disque denté. L'appareil de l'invention est représenté schématiquement au dessin arbre en rotation 1, dont la vitesse angulaire doit être contrAclée, est lié rigidement à un disque denté 2. Les dent 3, dessinées à échelle beaucoup trop grande par rapport au dismi tre du disque denté, pour rendre la figure plus lisible, et dont la largeur n' est en réalité que de 0,2 mm environ, peuvent être rectangulaires, par exemple, et avoir une largeur égale à la moi tié du pas de la denture. A une distance égale eu supérieure au pas se trouve l'entrefer 4 de la tête exploratrice 5, dont le circuit magnétique 6, de préférence en ferrite, ne comporte à l'exception de 4 aucun entrefer, ou tout au plus un entrefer négligeable par rapport à 4. En vue d'une qualité aussi haute que possible du circuit oscillant formé par la tête exploratrice 5 et un condensateur en parallèle 7, la largeur de l'entrefer 4 est maintenue à une faible valeur, de l'ordre de 20 microns. La capacité du condensateur 8 doit être choisie de façon que la résistance à la résonance du circuit oscillant formé par 5 et 7 reste encore faible en comparaison avec la résistance capacitive de 8, c'est-à-dire que le circuit oscillant soit alimenté en courant pratiquement constant par le générateur à haute fréquence 9. Selon qu'il se trouve une dent ou un intervalle devantXlten- trefer 4, le flux de fuite sortant de celui-ci transmet de l'é- nergie au disque denté, ou ne lui en transmet pas, si ce n'est en quantité pratiquement négligeable, de sorte que le circuit oscillant formé de 5 et 7 est amorti plus ou moins fortement et que la tension à haute fréquence appliquée au circuit oscillant est modulée en amplitude au rythme de la rotation des dents. Un démodulateur d'amplitude usuel, non représenté au dessin, fournit alors la fréquence des dents, qui correspond à la valeur instantanée de la vitesse angulaire de l'arbre en rotation avec une précision d'autant plus grande que le nombre de dents sur la circonférence du disque 2 est plus grand ; cette fréquence des dents peut être alors transformée en une indication, et/ou utilisée pour régler la vitesse angulaire à une valeur de consigne prédéterminée. REVENDICATIONS 1. Appareil pour contrôler et/ou régler avec précision la vitesse angulaire d'un arbre en rotation, dans lequel un disque denté défile avec l'arbre en rotation autour et au voisinage de ltentrefer d'une bobine servant de tête exploratrice et à circuit magnétique fermé par ailleurs, caractérisé en ce que le disque denté est constitué par un conducteur métallique quelconque et en ce que la tête exploratrice est réliée à un condensateur pour former un circuit oscillant qui est alimenté à sa fréquence de résonance, par un générateur à haute fréquence, à courant constant de sorte que la tension à haute fréquence appliquée aux bornes de la tette exploratrice est modulée en amplitude au rythme de la rotation des dents du disque denté. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tension à haute fréquence modulée en amplitude est ddmodu- lée, la fréquence de modulation ainsi obtenue étant utilisée comme mesure de la vitesse angulaire.