Brevet FR2316578A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne un détecteur magnétique, de faible encombrement, capable de donner, avec précision, l'orientation d'un objet ou d'un mobile par rapport au nord magnétique. Dans les détecteurs magnétiques connus, l'élément de détection est composé d'un potentiomètre fixe, alimenté à ses trois prises équidistantes,et d'aumoins deux électrodes opposées, portées par un aimant permanent. L'aimant permanent et les deux électrodes se déplacent à l'intérieur du potentiomètre sans contact avec ce dernier ; la liaison entre le potentiométre et les électrodes est faite par un liquide conducteur dans lequel est noyé l'ensemble. Mais dans le temps, par électrolyse, les électrodes se couvrent de sel et ce dépot crée une baisse du gradient de tension en sortie du détecteur.De plus, l'inconvénient majeur est que le sel se dépose inégalement et que ces irrégularités de dépôt produisent une différence d'isolement qui entraîne un décalage du zéro élec- trique du détecteur magnétique et par la meme, une erreur sur les mesures. La présente invention a pour but de supprime-r ces inconvénients en remplaçant le liquide conducteur par un liquide qui jouera le rôle de liquide amortisseur et en remplaçant les électrodes par au moins un balai qui est assujetti, périodiquement ou à la demande, à venir en contact avec le potentiomètre, pour recueillir à l'instant désiré, la tension electrique qui représentera l'orientation de l'objet ou du mobile sur lequel est placé le détecteur magnétique. Un second but est tout en utilisant une simple piste de potentiometre dite ouverte de pouvoir, néanmoins, effectuer des mesures sans discontinuité sur 360 degrés. Un autre but est de réaliser un détecteur magnétique apte à détecter, dans le plan horizontal, l'orientation du champ magnétique terrestre quelle que soit, dans l'espace, la position de son boîtier extérieur. D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaltront au cours de la description détaillée qui en est donnée ci-après, avec les dessins ci-joints, a l'appui, sur lesquels La figure 1 est une représentation schématique d'un détecteur magnétique suivant un mode préférentiel de réalisation. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du détecteur magnétique. La figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne AA de la figure 2. A la figure l, > le détecteur magnétique 1 comprend un ensemble de détection 2 logé dans un boîtier 3. L'ensemble de détection 2 mesure les variations d'orientation du boîtier 3 dans un plan horizontal, autour de l'axe de mesure 4. Un montage dit à la cardan désaccouple l'ensemble de détection 2 des changements d'orientation du boîtier 3. Le montage à la cardan a un cadre annulaire 5 dans lequel l'ensemble de détection 2 est monté pivotant autour d'un axe 6 perpendiculaire à l'axe de mesure 4. Le cadre 5 est monté pivotant dans le boîtier 3, autour d'un axe 7 perpendiculaire à l'axe 6 et à l'axe de mesure 4, les axes 4, 6 et 7 étant concourants en 8, et l'ensemble de détection 2 est tenu à rester vertical. L'ensemble de détection 2, enfermé dans un second boîtier 9, est constitué d'un équipage magnétique 10, d'une piste de potentiomètre 11 et d'un collecteur 12. Deux aimants 13 et 14 disposés sur l'équipage magnétique 10 orientent, dans la direction du champ magnétique terrestre, l'équipage qui repose en équilibre sur un arbre 15 centré sur l'axe de mesure 4. Deux balais 16 et 17, diamétralement opposés et placés parallèlement aux deux aimants sont fixés sur l'équipage 10. La piste du potentiomètre 11 et le collecteur 12 sont placés l'un au dessous des balais 16 et 17 et l'autre au dessus et ils sont suffisamment espacés pour qu'il n'y oit pas contact avec les balais malgré les petites oscillations relatives qui pourraient se produire entre le second boîtier 9 et l'équipage magnétique 10. Pour effectuer une mesure, l'équipage magnétique 10 est sollicité à s'incliner pour mettre un balai, par exemple le balai 16, en contact avec la piste du potentiomètre 11 et le second balai 17, en contact avec le collecteur 12. Pour cela, une bobine 18 disposée sous l'équipage magnétique 10 et centrée sur 1 'ar- bre 15, lorsqu'elle est alimentée, attire les aimants 13 et 14 et incline l'équipage magnétique 10. La bobine 18 est alimentée, soit uniquement lorsque l'on désire connaître le cap magnétique, soit périodiquement, l'alimentation de la bobine 18 étant alors commandée par une horloge.A la demande ou péri o- diquement,le balai 16 viendra palper la piste du potentiomètre 11 alimentée à ses bornes 19 et 20 par une tension continue et la tension recueillie sera transmise à la sortie 21 à travers le second balai 17 et le conducteur 12. A la figure 2, pour pouvoir montrer sur une seule vue tous les éléments constitutifs du détecteur magnétique, le boîtier 3 de la figure 1 a été pivoté de 90" autour de l'axe 6 pour amener l'axe 7 sur l'axe 4 et les balais 16 et 17 ont été représentés perpendiculairement à l'axe longitudinal des aimants 13 et 14 en fait ces balais sont disposés parallelement aux aimants comme montré à la figure 3. Aux figures 2 et 3, le détecteur magnétique 1 est logé dans son bottier étanche 3 de forme cylindrique, obturé par un couvercle 22 immobilisé par une bague filetée 23 se vissant dans le boîtier 3. Un joint torique 24 logé dans une gorge usinée dans le couvercle assure l'étanchéité. Le cadre 5,de forme annulaire, est équipé de deux axes 25 et 26 tourillonnant d'une part dans une crapaudine 27 logee dans le fond du boîtier 3 et dans une crapaudine 28 logée dans le couvercle 23. Ces crapaudines 27 et 28 sont de préférence des crapaudines à pierres. La crapaudine 28 se visse plus ou moins dans le couvercle 22 pour régler le jeu longitudinal du cadre 5 le long de l'axe 7. L'ensemble de détection 2, placé à l'intérieur du cadre 5 est équipé de deux axes 29 et 30 alignés, tourillonnant dans deux paliers 31 et 32 du cadre 5. Les deux paliers 31 et 32, de préférence des paliers à pierres sont disposés à 90" des axes de pivotement 25 et 26. L'ensemble de détection 2 est contenu dans un boîtier de forme sensiblement sphérique, réalisé en deux parties 33 et 34 assemblées par un jonc 35. Le demiboîtier 34 est lesté à l'extérieur d'un contre poids 36, tenu par un arbre 37 assujetti, par le contre poids, à rester vertical. L'arbre 37 fait saillie à l'intérieur du demi-boîtier 34, il est fileté en bout pour recevoir une crapaudine à pierres antichoc 38. Dans le fond du demi-boîtier 34 et autour de l'arbre 37 est disposée une bobine 18 qui est maintenue en place par la crapaudine 38 visée sur l'arbre 37. La hauteur de l'arbre 37 et de la crapaudine 38 une fois visée fait que le centre 8 du rayon de courbure de la crapaudine est situé au point d'intersection des axes concourants 7, 6 et 4. L'équipage magnétique 13 repose sur la crapaudine 38 par l'intermédiaire d'un pivot 39 rendu, par surmoulage, prisonnier d'un plateau 40 supportant deux aimants 13 et 14 et deux balais 16 et 17. Les deux aimants 13 et 14 sont dispo sés parallèlement et à égale distance de l'axe du pivot 39, dans deux cavités 41 et 42 du plateau 40 de façon à placer le centre de gravité de l'équipage magnétique en dessous de son point de pivotement 8, pour rendre l'eu.page magnétique pendulaire. Les deux balais 16 et 17, diamétralement opposés, parallèles aux aimants sont perpendiculaires à l'axe de mesure 4, l'extrémité externe de chaque balai se trouvant située entre la piste du potentiomètre 11 et le collecteur 12. L'équipage magnétique 10 est immergé dans un liquide amortisseur qui remplit complètement le boîtier 33, 34 et le boîtier 3 en grande partie pour que le boîtier 33, 34 soit lui aussi entièrement immergé. Des orifices 43 de communication sont pratiqués dans le demi-boltier supérieur 33. Sur le plateau 40 de l'équipage magnétique sont fixées des ailettes 44 qui, se déplaçant avec l'équi- page magnétique, améliorent la stabilité en supprimant les oscillations de l'équipage magnétique 10 autour de l'axe de mesure 4. Le demi-boitier 33 possède interieurement un bossage 45 qui limite en hauteur le déplacement accidentel de l'équipage magnétique de sorte que le pivot 39 ne pourra jamais sortir de sa crapaudine 38. Ce bossage 45 sert également de butée aux ailettes 44 et limite les débattements angulaires de l'équipage magnétique 10. Les liaisons électriques de la bobine 18, de la piste du potentiometre 11 et du collecteur 12 entre l'ensemble de détection 10 et le cadre 5 sont réalisées par des contacts, non représentés au dessin, placés sur les axes 29 et 30 de pivotement de l'ensemble de détection 2 et les liaisons électriques entre le cadre 5 et le boîtier 3 par un collecteur tournant 46 placé sur l'axe 26 de pivotement du cadre 5 et des balais 47 montés sur un support 48 fixe au couvercle 22. Les sorties électriques vers l'extérieur sont réalisées par des traversees étanches 49. Il est toujours avantageux d'utiliser comne piste de potentiomètre une piste ouverte, par contre la mesure ne peut s'effectuer que sur 360 degrés moins la plage morte. Grâce aux deux balais 16 et 17 diamètralement opposés qui ne sont en contact avec la piste du potentiomètre 11 et le collecteur 12 que lors d'un prélèvement de mesure, il est possible d'effectuer une mesure continiesur 3600. Normalement pour effectuer une mesure, la bobine 18 est excitée de façon telle que, par exemple, le balai 16 vient en contact avec la piste du potentiomètre 11 et le balai 17 en contact avec le collecteur 12. Dans le cas, ou le balai 16 vient palper la plage morte, aucune tension ne sera recueillie- et l'absence de tension,détectée par un dispositif de construction connue en soi, peut être utilisée pour intervertir l'alimentation de la bobine 18. L'équipage magnétique 10 bascule alors en sens inverse et applique le balai 17 sur la piste du potentiomètre 11 et le balai 16 sur le colTecteur 12, la tension recueillie donne une position angulaire à laquelle il faut soustraire 180 degrés pour obtenir la position angulaire réelle.On voit qu'avec un tel dispositif il est possible de faire une mesure sans discontinuité sur 360 degrés avec une piste de potentiomètre ouverte. A la figure 2, arbre 37 qui supporte l'équipage magnétique 10, est équipé à sa partie inférieure d'une butée constituée d'un joint torique 50 logé dans une gorge circulaire. Le joint venant en butee sur le cadre 5 limite à moins de + 90 degrés l'amplitude du débattement de l'ensemble de détection 2 autour de l'axe 6. L'axe 6 peut-être l'axe de tangage de l'objet ou du mobile sur lequel est monté le détecteur magnétique. Dans le cas ou, l'objet ou-le mobile est susceptible de tourner sur lui-même, autour de son axe de tangage, il peut-être necessaire de connaître son orientation en cap pour toutes les positions. Cela est rendu possible après avoir supprimé la butée, par un dispositif de construction connue en soi , qui determine par rapport à une référence, tangage nul, le tangage )90, 270 et qui pour toute cette étendue commande l'inversion de l'alimentation de la bobine 18, de façon à obtenir 9n sortie du collecteur 12 le cap magnétique réel de l'objet ou du mobile. Il va de soi que la presente invention n'a éte décrite qu'à titre explicatif, nullement limitatif et qu'il est possible d'y introduire des modifications de détail sans pour cela'altérer la présente invention. Revendications 1/ Détecteur magnétique potentiomètrique à aimants permanents, caractérisé par le fait que des moyens le rendent apte à détecter, dans le plan horizontal, la direction du champ magnétique terrestre quelle que soit dans l'espace l'orientation de son boîtier extérieur, en désaccouplant des rotat.ons an gulaires exterieures son élément détecteur dont les aimants permanents ser commande de la vent également à la/mesure par intermittence du cap magnétique. 2/ Détecteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément détecteur comprend un plateau équipé de deux balais et portant en dessous deux aimants permanents disposés parallèlement, ledit plateau étant équipé en son centre d'un pivot reposant sur un arbre vertical solidaire d'un boitier pendulaire portant une piste potentiomètrique et un collecteur circulaires, centrés par rapport à l'axe de pivotement dudit plateau et dis posés à égales distances de part et d'autre du plan horizontal contenant les deuxdits balais et une bobine montée dans le fond dudit boitier pendulaire, concentriquement audit arbre vertical, ladite bobine servant lorsqu'elle est alimentée, à attirer lesdits aimants permanents qui, basculant ledit plateau, mettent un balai en contact avec la piste du potentiometre alimen tée par une tension de référence et en contact avec ledit conducteur trans mettant vers l'extérieur la tension mesure, le second balai positionné sur ledit plateau à l'opposé dudit premier balai. 3/ Détecteur magnétique selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le boîtier pendulaire contenant l'élément détecteur est pivoté dans un cadre annulaire, autour d'un axe perpendiculaire à l'arbre vertical suppor tant le plateau, ledit cadre annulaire étant pivoté à l'intérieur d'un boi- tier etanche, autour d'un axe orthogonal audit arbre vertical et audit axe de pivotement du boîtier pendulaire, ledit boîtier extérieur etanche conte nant partiellement un liquide amortisseur emplissant complètement par des orifices de commutation, ledit boîtier pendulaire contenant l'élément détec teur dont le plateau est équipé à sa partie supérieure d'ailettes stabili patrices. 4/ Détecteur magnétique selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé par le fait que la mesure du capmagnétique se fait sur 3600 même avec une piste potentiométrique ouverte, I a tension nulle en sortie du balai venant palper la plage morte du potentiomètre commande l'inversion de ltalimentation de la bobine pour basculer dans l'autre sens l'équipage magnétique et permuter le rôle des balais, la tension recueillie donnant alors une position angu laire de laquelle est soustraite 1800 pour obtenir le cap magnétique. 5/ Détecteur magnétique selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé par le fait que la mesure du cap magnétique se fait quelle que soit l'orienta tion en tangage du boîtier, par inversion de l'alimentation de la bobine pour un tangage ) 90, 270t