Brevet FR2168904A1 — publié le 19730907

La présente invention a pour objet des perfectionnements aux galvanomètres à cadre tels que ceux associés à un amplificateur électronique pour constituer des systèmes asservis. Selon les techniques connues jusqu'à présent, les dispose tions d'un tel système asservi sont globalement celles schématisées par ia figure 1, où le galvanomètre proprement dit est représenté par son cadre mobile 1, se déplaçant dans un champ magnétique H et entratnant l'index d'affichage 2 devant une graduation 3c Le cadre mobile est aussi lié mécaniquement au curseur 4 d'un potentiomètre 5, alimenté sous la tension fixe V. Le cadre 2 est parcouru par le courant de sortie i d'un amplificateur différentiel 6, dont les entrées sont attaquées d'une part par la tension à mesurer U et d'autre part par la tension e prélevée par le curseur 4 sur le potentiomètre 5. Le courant i traversant le cadre 2 engendre un couple C qui lui est proportionnel, et qui, provoque le déplacement angulaire de l'ensemble mobile et en particulier du curseur 4. La tension g varie donc, ce qui provoque une variation corrélative du courant i, et par conséquent du couple C. Pour un branchement, convenable, e augmente lorsque l'indication affichée par l'index 2 sur la graduation 3 crott et i s'annule lorsque e=U, ce qui correspond à la position d'équilibre. L'ensemble constitue un servo-mécanisme dont le galvanomètre est le moteur. La vitesse d'affichage et l'amortissement sont déterminés par les caractéristiques électro-mécaniques du système et sont réglés en agissant sur les constantes de temps mécanique et électrique0 Afin d'accrofte l'amortissement de l'équipage mobile du galvanomètre, il est classique de mettre à profit les courants de Foucault prenant naissance dans une armature métallique sur laquelle est bobiné le cadre, mais l'expérience montre que ce moyen n'est pas toujours suffisamment efficace. I1 est de pratique courante dans les servo-mécanismes d'utiliser une contre-réaction tachymétrique pour améliorer la stabilité. Ceci nécessite, dans le cas général, l'emploi d'un organe supplémentaire, une génératrice spéciale couplée au moteur d'asservissement de façon à fournir une tension électrique proportionnelle à la vitesse de ce dernier, cette tension étant injectée en contreréaction sur l'amplificateur. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'une boucle de stabilisation par contre-réaction tachymétrique dans un servo-mécanisme dont le moteur est un galvanomètre du type à cadre sans nécessiter l'emploi d'une génératrice tachymé triaue indépendante, et elle propose à cet effet un galvanomètre comportant un équipage mobile à deux cadres solidaires en rotation dont l'un constitue le moteur du servo-mécanisme et est alimenté à cet effet par un amplificateur d'asservissement, tandis que l'autre, constitue un générateur propre à fournir audit amplificateur d'asservissement une tension de contre-réaction-tachymétrique destinée à assurer la stabilisation dudit servo-mécanisme. La tension uv délivrée par le second cadre, ou cadre générateur, est proportionnelle à sa vitesse c'est-à-dire à celle du cadre moteur. Cette tension peut être recueillie au moyen de spiraux de type classique. Les caractéristinues de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description donnée ci-après à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 2 est une vue schématique partielle d'un premier mode de réalisation d'un galvanomètre à cadres jumelés selon l'invention la figure 3 est une vue schématique partielle illustrant l'application de l'invention à un galvanomètre du type à grande déviation angulaire les figures 4 et 5 illustrent deux modes de réalisation du branchement interne des deux cadres et du potentiomètre d'asservissement d'un galvanomètre selon l'invention ; et la figure 6 est le schéma d'ensemble d'un système asservi mettant en oeuvre un galvanomètre selon l'invention. Sebn les dispositions illustrées par la figure 2, un galvanomètre selon l'invention comprend un cadre moteur 10 et un cadre générateur 12 distincts et de conformation semblable, qui sont solidarisés par un axe commun 14. L'équipage mobile ainsi constitué entra1ne en rotation un index de lecture 16 et le curseur 18 d'un potentiomètre 20 d'asservissement de position angulaire. Chacun des deux cadres 10 et 12 peut comporter un nombre de spires égal ou différents, dont les extrémités peuvent être reliées à des bornes de sortie par des spiraux métalliques classiques non représentés. Dans les dispositions présentement décrites, le cadre moteur 10 et le cadre générateur 12 - dont les rôles peuvent d'ailleurs être inter changés - sont plongés dans des champs magnétiques créés par des pièces polaires distinctes, mais il va de soi qu'on pourrait faire appel à un circuit magnétique unique. De mêmes il peut être avantageux à de nombreux égards de bobiner les deux enroulements, moteur et générateur, sur une meme carcasse, en les disposant côte à côte ou bien en superDosition, ce qui permet de réduire notablement l'en'jmbremerit et 4 'augmen- ter la robustesse de l'équipage mobile. La figure 3 illustre une telle réalisation, dans le cas d'ur galvanomètre du type à grande déviation angulaire. Le galvanomètre est équipé selon l'invention de deux enroulements distincts 30 et 32 qui forment géométriquement un cadre unique solidaire de 1 'in- dex de lecture 34 et du curseur 36 du potentiomètre d'asservissement, l'0'quipage mobile ainsi constitué étant angulairement mobile par rapport à l'axe 38. L'aoplication au cas où la grande déviation est obtenue par une amplification mécanique du mouvement est immédiate. La figure 4 donne le schéma d'un ensemble fonctionnel constitué par un galvanomètre à deux cadres et quatre sorties associé avec un potentiomètre d'asservissement dont le curseur est en tralné par le mouvement galvanométrique, les détails de réalisation n'étant pas précisé Le cadre moteur 40, destiné à être inséré dans la channe directe de mesure à la sortie d'un amplificateur différentiel, est relié aux bornes 41 et 42. I1 est calculé, compte tenu du champ magnétique utilisé, pour fournir le couple nécessaire à l'entraînement du curseur du potentiomètre 43 et des organes d'affichage. Les extrémités du potentiomètre 43 sont respectivement reliées à une borne indépendante 44 et à la borne de retour commun 41, tandis que son curseur est relié à une borne 45. Le cadre générateur 46.est relié aux sorties 47 et 48 où apparatt la tension uv proportionnelle à la vitesse du cadre moteur 40. Le nombre de spires de ce cadre est choisi en fonction de la valeur de la tension de contre-réaction tachymétrique désirée. La tension uv, contant sur deux bornes indépendantes, peut être utilisée volonté rouir introduire une contre-réaction sur un seul, sur plusieurs étages ou sur la totalité de l'amplificateur. Cette solution présente donc une très grande souplesse d'emploi. I1 est toutefois très opportun dans la pratique de réaliser l'ensemble galvanomètre-potentiomètre sous forme d'un bloc fonctionnel compact. Ainsi, lorsqu'un tel ensemble présente le mode de branchement interne illustré par la figure 4, on peut voir que son insertion dans les circuits de l'amplificateur d 'asser- vissement associé nécessite l'emploi de six conducteurs de liaison (non représentés), respectivement reliés aux bornes 41, 42, 44, 45 > 47 et 48, le conducteur de retour relié à la sortie 41 pouvant éventuellement être constitué par la masse de l'appareil. Ainsi, la souplesse d'emploi correspondant au mode de branchement interne de la figure 4 a pour contrepartie d'entralner une certaine complexité de montage électrique. Dans le cas le plus fréquent où l'on introduit la contreréaction tachymétrique sur la totalité de l'amplificateur d'asservissement, il est particulièrement avantageux de faire appel au mode de branchement interne illustré par la figure 5, dans lequel apparaissent en série entre. les bornes 51 et 52 la tension tachymétrique uv fournie par l'enroulement générateur 54 et la tension d'asservissement de position e développée entre le curseur 55, relié à I'une des extrémités de l'enroulement 54, et la borne de retour commun 56, l'enroulement moteur 57 étant relié aux bornes 56 et 58. La figure 6 représente le schéma d'ensemble d'un système asservi-faisant appel à un galvanomètre à deux cadres selon l'invention lorsque le mode de branchement interne du galvanomètre est celui de la figure 5 dont on a repris les repères numériques0 La borne de retour commun 56 est reliée à la masse, la borne 58 est reliée à lasortie de l'amplificateur différentiel 60, tandis que la borne 51 est reliée à l'entrée inverse 61 de ltamplifica~ teur 60, la tension de commande U du système asservi étant appliquée entre l'entrez directe 62 de l'amplificateur et la masse. Enfin, la borne 52 à une tension positive V de valeur appropriée. Comme on peut s'en rendre compte, le montage ainsi réalisé est tout aussi simple que celui de l'état de la technique illustré par la figure 1, bien qu'il comporte une contre-réaction tachymétrique propre à en améliorer considérablement la stabilité. I1 va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées aux dispositions ci-dessus décrites à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention, particulièrement en ce qui concerne l'agencement mécanique du cadre générateur, dont la réalisation peut faire appel à la plupart des dispositions connues en matière d'enroulements galvanométriques en général, la seule condition impérative étant naturellement que l'enroulement moteur et l'enroulement générateur soient cinématiquement solidaires. REVENDICATIONS 1. Servo-mécanisme galvanométrique, du genre comportant un équipage mobile mû par un enroulement moteur associé à des moyens propres à délivrer un signal de contre-réaction de position angulaire destiné à asservir la position angulaire d'équilibre dudit équipage mobile à la valeur d'un signal électrique de commande, caractérisé en ce qutil comprend un enroulement générateur cinématiquement solidaire dudit enroulement moteur et propre à délivrer une force électromotrice proportionnelle à la vitesse angulaire dudit enroulement moteur pour assurer par contre-réaction tachymétrique la stabilisation du déplacement angulaire dudit équipage mobile. 2. Servo-mécanisme galvanométrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit équipage mobile comprend un premier et un second cadres mobiles mutuellement solidaires et axialement espacés sur lesquels sont respectivement bobinés ledit enroulement moteur et ledit enroulement générateur. 3. Servo-mécanisme galvanométrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits enroulements moteur et générateur sont bobinés sur un même support. 4. Servo-mécanisme galvanométrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un amplificateur d'asservissement dont la sortie est reliée audit enroulement moteur, et en ce que la force électromotrice fournie par ledit cadre générateur est appliquée en contre-réaction sur tout ou partie dudit amplificateur. 5. Servo-mécanisme galvanométrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de contre-réaction de position précités et ledit cadre générateur sont reliés en série de façon à permettre d'appliquer audit amplificateur un signal global de contre-réaction de position et de contre-réaction tachymétrique.