Brevet FR2287681A1 — publié le 19760507

La présente invention a pour objet des perfectionnements aux compas magnétiques numeriques. Le secteur technique de l'invention est celui de la mesure des caps magnétiques. On connaît déjà des compas numériques ayant fait l'objet de brevets, qui comportent un disque ou un index entraîné en rotation à vitesse constante autour d'un axe vertical; un oscillateur; un compteur d'impulsions et des moyens pour détecter la direction du champ magnétique tetrestre entraînés en rotation en meme temps que l'index. Un tel compas effectue un comptage d'impulsions qui commence lorsque l'index tournant passe en face d'un repère qui matérialise la direction dont on désire mesurer la position angulaire par rapport au Nord magnétique et qui cesse lorsque ledit index est dirigé vers le Nord magnétique. Les moyens pour détecter la direction du champ magnétique peuvent être constitues, par exemple, par une bobine d'induction, d'axe horizontal, qui fournit une tension induite oscillante passant par un maximum lorsque l'axe de la bobine est perpendiculaire à la composante horizontale du champ magnétique terrestre. On connaît également des compas numériques dans lesquels les moyens utilisés pour détecter la direction du champ magnétique terrestre sont constitués par une sonde tournante a effet Hall donnant également un signal électrique oscillant. Ces dispositifs connus présentent le grave inconvénient que les moyens utilisés pour détecter la direction du champ magnétique terrestre sont des dispositifs tournants dans lesquels prennent naissance des signaux électriques ce qui entraîne la nécessité d'utiliser des contacts électriques tournants ,par exemple des balais frottant sur un collecteur,pour recueillir les signaux électriques. La présence de contacts tournants entraîne les inconvénients inhérents à ce mode de connection électrique notamment la dépense d'énergie due aux frottements, l'usure des balais et la production d'arcs électriques qui donnent naissance à des signaux parasites lesquels risquent de perturber les mesures. L'objectif des perfectionnements selon l'invention est de supprimer totalement la présence de contacts tournants ou mobiles. Un compas magnétique selon l'invention comporte, de façon connue, un index entraîné en rotation, à vitesse constante, autout d'un axe vertical; des moyens pour produire un premier signal électrique à chaque passage de cet index en face d'un repère occupant une position déterminée par rapport à la direction dont on veut mesurer l'azimut par rapport à la composante horizontale du champ magnétique terrestre; des moyens pour produire un second signal électrique lorsque ledit index occupe une position déterminée par rapport à la direction du champ magnétique terrestre; un oscillateur à fréquence constante et un compteur d'impulsions qui compte les impulsions émises par ledit oscillateur entre lesdits signaux électriques. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un barreau en fer doux entraîné en rotation en même temps que l'index autour d'un axe vertical par rapport auquel il est excentré, et d'une bobine d'induction fixe. Le champ magnétique induit par le champ magnétique terrestre dans le barreau en fer doux varie pendant la rotation du barreau. Le flux,à travers la bobine, du champ magnétique induit varie simultanément et on recueille aux bornes de la bobine une tension induite oscillante qui passe par zéro lorsque le barreau en fer doux est aligné avec le champ magnétique terrestre. Le zéro de cette tension induite constitue le second signal électrique. Ce signal apparaît aux bornes d'une bobine fixe. Dans un mode de réalisation préférentiel, le premier signal est obtenu, de façon connue, par le passage de l'index tournant en face d'un détecteur photo-électrique. Le résultat de l'invention est un produit nouveau constitué par un compas numérique perfectionné qui ne comporte aucun contact électrique tournant ou mobile dans le circuit de mesure. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent des exemples de réalisation de l'invention sans aucun caractère limitatif. T,a figure 1 est 'ne rsme verticale d'un compas selon l'invention. La figure 2 est une coupe horizontale selon II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en plan d'un autre mode de réalisation de l'invention. Les figures 1 et 2 représentent un compas magnétique, désigné dans son ensemble par le repère 1. Ce compas est composé d'un boîtier cylindrique vertical 2, d'axe x xl. Dans le boîtier est disposé un moteur électrique synchrone 3 alimenté par des conducteurs 4. Le moteur 3 entraîne en rotation, à vitesse constante, autour de l'axe x xl, un disque horizontal 5, par l'intermédiaire d'un arbre 6. Sur le disque 5 et suivant un rayon de celui-ci est placé un barreau en fer doux 7. Le compas est placé, par exemple, à l'intérieur d'un véhicule se déplaçant dans une direction représentée sur la figure 2 par le vecteur V et on désire mesurer numériquement l'azimut magnétique de ce cap, c'est-à-dire l'angle e fait par le vecteur V avec la composante horizontale du champ magnétique terrestre représentée par le vecteur H. Le boîtier 2 comporte un repere fixe 8 placé dans une direction faisant un angle déterminé avec le cap du véhicule. Sur les figures 1 et 2, le repere 8 est fixé sur le rayon du boîtier confondu avec le cap du véhicule. Le repère 8 est constitué par exemple par un récepteur photoélectrique placé en regard d'une source lumineuse qui est constituée de préférence, , par l'extrémité 9 d'une fibre optique -IO dont l'autre extré- mité est placée en regard d'une source lumineuse il située à l'extérieur du boîtier 2. Le disque 5 est opaque et comporte une fente 19 dont le passage entre la source 9 et le récepteur 8 produit un premier signal électrique qui est amené par un conducteur 12 vers un coffret 13 contenant les circuits électroniques. Autour de l'arbre 6 est disposée une bobine d'induction fixe 14. Le barreau 7 et la fente 19, tous deux solidaires du disque 5, forment entre eux un angle constant. Par exemple, ils sont diamétralement opposés comme le représente la figure 2. Le champ magnétique terrestre H induit dans le barreau 7 un champ magnétique qui varie alternativement et passe par un maximum lorsque le barreau est parallèle au champ M. Le flux de ce champ induit à travers la bobine 14 varie sinusoldalement et une tension oscillante est induite dans la bobine 14. Le passage de cette tension par zéro est facile à détecter et permet de donner naissance a un deuxième signal électrique qui est amené par un conducteur 15 vers le coffret 13. On a représenté schématiquement les circuits électroniques placés à l'intérieur du coffret 13 qui permettent de mesurer numériquement la durée qui s'écoule entre le premier et le deuxième signal, laquelle durée représente analogiquement l'azimut magnétique 8 du cap V. Ces circuits sont bien connus des techniciens en électronique et il n'est pas nécessaire d'en donner une description détaillée. Ils se composent, par exemple,d'un oscillateur 0 qui émet des impulsions à fréquence constante et qui est connecté à un compteur d'impulsions C, à travers une porte ET. La deuxième entrée de cette porte ET est connectée à la sortie d'un multivibrateur bistable B dont les deux entrées sont connectées sur les conducteurs 12 et 15. Le nultivibrateur B émet un signal rectangulaire pendant l'intervalle de temps qui sépare l'émission du premier et du deuxième signal provenant du bottier 2 et la porte ET laisse passer les impulsions pendant cet-intervalle de temps. La figure 3 représente, en plan, un autre mode de réalisation dans lequel le disque 5 est supprimé. Suivant ce mode de réalisation, un barreau en fer doux 16 est fixé par l'une de ses extrémités, perpendiculairement,sur un arbre vertical 17 entraîné en rotation, à vitesse constante, par un moteur synchrone. Une bobine d'induction fixe 18 est disposée autour de l'arbre 17. Comme dans le cas précédent, le boîtier 2 comporte un récepteur photo-électrique 8 placé en regard d'une source lumineuse 9, de part et d'autre du plan dans lequel pivote le barreau 16 et à l'extrémité d'un rayon parallèle au cap du véhicule Vo. C'est le passage du barreau 16, qui est opaque, entre la source lumineuse et le récepteur 8, qui occulte celui-ci et donne naissance au premier signal électrique, le deuxième signal correspondant toujours à l'instant où le barreau 16 est aligné avec le champ H et où la tension induite dans la bobine 18 passe par zéro. Sans sortir du cadre de l'invention, divers éléments pourront etre remplacés par des moyens équivalents bien connus de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Compas magnétique pour mesurer numériquement l'azimut d'une direction don née par rapport au champ magnétique terrestre comportant un index entraî- né en rotation à vitesse constante autour d'un axe vertical; des moyens pour produire un premier signal électrique à chaque passage dudit index en face d'un repère occupant une position déterminée par rapport à ladite direction; des moyens pour produire un second signal électrique lorsque ledit index occupe une position déterminée par rapport à la direction du champ magnétique terrestre; un oscillateur à fréquence constante et un compteur d'impulsions qui compte les impulsions émises par ledit oscilla teur entre lesdits signaux électriques, caractérisé en ce que lesdits moyens pour produire le second signal comportent d'une part un barreau en fer doux entraîné en rotation en meme temps que l'index autour dudit axe vertical, par rapport auquel il est excentré, et d'autre part une bobine d'induction fixe. 2 - Compas selon la revendication 1 comportant un disque horizontal entre né en rotation autour d'un axe vertical par un moteur synchrone, caracté risé en ce que ledit barreau en fer doux est disposé suivant un rayon dudit disque. 3 - Compas selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite bobine est disposée coaxialement à arbre d'entramement dudit disque. 4 - Compas selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit barreau en fer doux est fixé par l'une de ses extrémités sur un arbre, entraîné à vitesse constante, qui lui est perpendiculaire. 5 - Compas selon la revendication 4 , caractérisé en ce que ladite bobine fixe est coaxiale audit arbre. 6 - Compas selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, placé à l'inté- rieur d'un bolier cylindrique, caractérisé en ce que les moyens pour pro duire le premier signal électrique sont composés d'un récepteur photo électrique disposé en regard d'une source lumineuse, de part et d'autre du plan dans lequel pivote ledit barreau, ledit récepteur et ladite source lumineuse étant fixés au bottier de l'appareil à l'extrémité du rayon diri gé suivant la direction dont on veut mesurer l'azimut magnétique.