Brevet FR2124316A1 — publié le 19720922

La présente invention se rapporte à un détecteur de position optique pour des appareils gyroscopiques servant à déter- miner la position d'un cadre de gyroscope portant des surfaces de repérage réfléchissant différemment par rapport à un boîtier de gyroscope portant l'appareil gyroscopique. Ces détecteurs de positicn optiques offrent l'avantage, comparativement aux détecteurs de position électromécaniques, électromagnétiques ou à fluide, qu'il ne se produit pas dtinteraction entre les organes en mouvement dont on veut déterminer la position, c'est-à-dire, qu'il ne produit pas de dérive de la direction du mouvement de l'appareil gyroscopique pendant cette opération; voir, par exemple, le brevet E.U.A n 3 328 595 et le brevet R.F.A. n 1 926 675. Pour concentrer le faisceau lumineux issu d'une source lumineuse sur les surfaces de repérage et pour focaliser la lumière réfléchie par ces surfaces, sur un photo-récepteur on utilise, dans ces détecteurs de position, des systèmes optiques séparés, composes de lentilles et de diaphragmes ou de prismes, Or, ces systèmes ont le défaut d'être difficiles à ajuster et, en outre; la disposition géométrique séparée des systèmes optiques mentionnés augmente l'en- combrement de ces détecteurs de position pour appareils gyroscopiques. Ceci a l'inconvénient de rendre difficile ler emploi dans des engins volants tactiques OÙs pour des raisons de place et de poids, les appareils gyroscopiques utilisés doivent être aussi légers et peu encombrants que possible, à quoi s'ajoute qusils ne ont généra lement que difficilement accessibles. La présente invention vise un détecteur de position optique du type spécifié qui n'utilise pas de lentilles, diaphrag- mes ou prismes, dont l'encombrement et le poids sont faibles et qui est facile à ajuster. Selon l'inventions on obtient ce résultat par le fait que le détecteur de position optique comporte un faisceau cnnduc- teur de lumière qui se compose de plusieurs fibres optiques, qui coopère avec les surfaces de repérage et qui présente une face frontale parallèle à ces surfaces ce faisceau conducteur de lumière se composant de deux faisceaux partiels dont l'un est associé à une source lumineuse et l'autre à un photo-récepteur. Un détecteur de position conforme à l'invention se distingue des dispositifs connus analogues par ses dimensions réduites, qui résultent de la suppression des lentilles, diaphrag mes et prismes. Ce détecteur peut aussi être monté dans les appareils gyroscopiques qui, par suite des exigences relatives à l'en combrement,ne sont que difficilement accessibles, du fait que les fibres optiques9 dont les diamètres sont faibles, permettent des rayons de courbure pouvant atteindre jusqu'à 20/i. Pour capter une partie optimale de la lumière réfléchie par les surfaces de repérage avec le faisceau conducteur de lumière associé au photo-récepteur, il convient de placer la face frontale du faisceau conducteur de lumière très près des surfaces de repérage. Dans un mode de réalisation préféré, cet espacement correspond au diamètre du faisceau conducteur de lumière. Afin que le photo-récepteur reçoive une impulsion à flanc raide lorsque.le faisceau conducteur de lumière passe à la limite entre les surfaces de repérage réfléchissant différemment et pour obtenir ainsi une grandeur de mesure sans équivoque, une autre particularité de l'invention prévoit sur- le cadre de gyroscope, des surfaces de repérage fortement et faiblement réfléchissantes qui sont espacées de la face frontale du faisceau conducteur de lumière d'une distance qui, pour les surfaces de repérage fortement réfléchissantes, est approximativement égale au diamètre de ce faisceau et, pour les surfaces faiblement réfléchissantes, est plus grande. I1 est connu, par le brevet anglais nO 1 062 967, d'utiliser un faisceau conducteur de lumière selon l'invention pour mesurer l'espacement entre une membrane vibrante et la face frontale de ce faisceau conducteur. Toutefois, dans cette application, on n'utilise que le fait que la fraction de la lumière réfléchie par la membrane, qui est envoyée par un faisceau partiel vers un photo-récepteur, est fonction de l'espacement entre la membrane et la face frontale du faisceau conducteur de lumière. Par contre, dans la présente invention on n'utilise pas ces propriétés caractéristiques d'un tel faisceau conducteur de lumière mais, entre autres, la possibilitd de produire, en raison du faible diamètre de ce conducteur, une impulsion ayant un flanc de montée très raide, lorsque le faisceau conducteur de lumière passe à la limite entre les surfaces de repérage réfléchissant différemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue partiellement en coupe dtun appareil gyroscopique à suspension à la Cardan, équipé dun détec- teur de position optique conforme à linvention; la figure 2 est une vue en perspective, partiellement en coupe, du détecteur de position de l'invention; la figure 3 est une coupe schématique partielle de l*agen- cement de la figure 1. En se référant au dessin on voit que la toupie 1 d'un appareil gyroscopique 2 tourillonne par son axe 3 dans un cadre 4 qui, de son côté, est monté en rotation dans un cadre 6 6.de-fçon à pouvoir tourner autour d'un axe indiqué sur la figure 1 par une croix 5 et décalé de 900 par rapport à l'axe 3 de la toupie. Le cadre 6 comporte un axe 7, perpendiculaire aux axes 3 et 5, par lequel il est également monté en rotation dans des paliers 9 reliés au bottier de l'appareil gyroscopique. De son côté, le bottier est solidaire d'un engin volant non représenté qui tourne autour de son axe de roulis coïncidant avec l'axe de symétrie 10 du bottier 8 de l'appareil gyroscopique. Les faces du cadre 4 qui sont en regard du boîtier 8 portent respectivement une surface de repérage triangulaire réfléchissante 111 ou 112 qui se trouve légèrement en relief par rapport à la surface du cadre 4 et dont les pointes sont situées sur la droite imaginaire prolongeant l'axe 3. Le bottier 8 de l'appareil gyroscopique présente une ouverture 12 destinée à recevoir l-e support 13 du détecteur de position optique. Comme le montre la figure 2, le support 13 renferme un faisceau conducteur de lumière 14 qui se compose de deux faisceaux partiels 141 et 142.Les fibres optiques des deux faisceaux partiels 141 et 142 sont mélangées à la face frontale du faisceau conducteur de lumière 14, qui est tournée vers la surface de repérage 111 ou 112, de telle sorte que les fibres optiques de l'un des faisceaux partiels soient respectivement entourées par plusieurs fibres de l'autre. Le faisceau conducteur de lumière 14 be termine à ras du bord inférieur 15, du support 13 et est ajusté par rapport à la surface de repérage réfléchissante 111 ou 112 à une distance approximativement égale à son diamètre. Le faisceau partiel 141 se termine au voisinage d'une lampe 16 représentée schématiquement et logée dans le support 13, tandis que le faisceau partiel 142 se termine au voisinage dgun photo-récepteur 17 qui, lui aussi ntest représenté que schématiquement. Lorsque l'engin volant tourne, dans sa position de consigne, autour de lsaxe 10, la face frontale du faisceau conducteur de lumière 14 passe tous les 1800 sur la pointe des surfaces de repérage triangulaires 111 et 112. De ce fait, le photo-récepteur 17 ne reçoit qu'unie très faible impulsion. Par contre, lorsque l'engin volant effectue un mouvement de tangage dans le sens contraire des-aiguilles d'une montre, la face frontale du conducteur de lumière 14 ne passe plus que sur la surface de repérage 111, par exemple suivant la trajectoire désignée par S sur la figure 2. La longueur de la trajectoire S et, par conséquent, la durée de l'impulsion captée par le récepteur 17 est proportionnelle à la déviation de l'engin volant.L'impulsion captée par le récepteur 17 peut, par exemple, servir à produire un ordre de commande pour un organe de pilotage de l'engin volant tendant à le ramener sa position de consigne. Dans le cas d'un mouvement de tangage de l'engin dans le sens des aiguilles dune montre, la face frontale du faisceau conducteur de lumière 14 passe uniquement sur la surface de repérage 112. Pour que impulsion captée par le photo-récepteur 17 ait un flanc raide, il faut que les surfaces de repérage 111 et 112 en relief soient fortement réfléchissantes et que la surface du cadre 4 soit aussi mate que possible. Etant donné que ltinten- sité de la lumière réfléchie par une surface et captée par le faisceau conducteur de lumière est fonction du pouvoir de réflexion de cette surface et de son espacement de la face frontale du faisceau conducteur de lumière, on obtient, grâce i cette disposition, au photo-récepteur 17, une impulsion qui peut strie directement utilisée, sans le concours de circuits de discrimination, pour produire un ordre de commande. Ci-dessu, on a décrit uniquement l'application de l'invention à 11 obtention dtun signal de position sur un appareil gyroscopique monté sur un engin volant tournant autour de son axe de roulis, mais il convient de souligner qui est également possible, sans sortir pour autant du cadre de lrinvention, dtapporter des modifications aux surfaces de repérage, par exemple de prévoir un codage digital de la surface de repérage sous la forme de bandes alternativement réfléchissantes et non réfléchissantes, permettant ainsi dtobtenir également une grandeur de mesure pour des engins volants non rotatifs. REVENDICATIONS 1. Détecteur de position optique pour des appareils gyroscopiques, servant à déterminer la position dtun cadre de gyroscope portant des surfaces de repérage réfléchissant différez ment par rapport à un bottier de gyroscope portant 17appareil gyroscopique, caractérisé par le fait que le détecteur de position optique comporte un faisceau conducteur de lumière qui se compose de plusieurs fibres optiques, qui coopère avec les surfaces de repérage et qui présente une face frontale parallèle à ces surfaces, ce faisceau conducteur de lumière se composant de deux faisceaux partiels dont l'un est associé à une source lumineuse et l'autre un photo-récepteur. 2. Détecteur de position optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ltespacement entre la face frontale du faisceau conducteur de lumière et les surfaces de repérage correspond au diamètre de ce faisceau. 3. Détecteur de position optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le cadre de gyroscope porte des surfaces de repérage fortement et faiblement réfléchissantes et que îtespacement entre la face frontale du faisceau conducteur de lumière et les surfaces de repérage fortement réfléchissantes est approximativement égal au diamètre de ce faisceau, tandis que cet espacement est plus grand entre la face frontale du faisceau et les surfaces de repérage faiblement réfléchissantes.