Brevet FR2372412A1 — publié le 19780623

L'invention est relative aux dispositifs détecteurs de position, du type à variation d'inductance, pour détecter la position relative de deux pie ces. L'invention est également relative aux gyroscopes équipés de tels dispositifs. De tels dispositifs sont bien connus et comportent un noyau magnétique constitué en matériau magnétique et présentant la forme d'un "U". Ce noyau est fixé à l'une des deux pièces de sorte que les extrémités des deux branches du "U" forment deux faces polaires planes en regard de l'autre pièce. Les deux branches du tUt sont entourées respectivement par deux enroulements électriques. Entre ces deux faces planes et la pièce en regard, les entrefers varient suivant la position relative des deux pièces. Le circuit magnétique,défini par l'une des deux branches du "U", la face polaire et l'entrefer correspondant et l'autre branche du tU'tS la face polaire et l'entrefer correspondant,est donc modifié et il s'ensuit une modification de l'inductance des deux enroulements. Un tel dispositif donne toute satisfaction en ce qui concerne son fonctionnement mais présente des inconvénients inhérents à sa structure : il est en effet difficile et coûteux de réaliser des noyaux magnétiques présentant une forme de "U'. L'invention a précisément pour objet de remédier à ces inconvénients constructifs en proposant un détecteur simple et peu coûteux à réaliser. Le dispositif conforme à l'invention comporte un noyau magnétique constitué en matériau magnétique et il est caractérisé par le fait que ce noyau magnétique est constitué par un barreau rectiligne, de préférence de section cylindrique, ce noyau étant fixé à l'une des deux pièces, de sorte que l'une de ses extrémités forme une face polaire unique en regard de l'autre pièce, définissant un entrefer avec elle, ce noyau étant entouré d'au moins un enroulement électrique traversé par un courant alternatif dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz. On conçoit alors que la réalisation du noyau magnétique constitue par un barreau rectiligne est beaucoup plus simple et moins coûteuse-que la réalisation-du noyau magnétique constitué par une pièce-er forme de nU'c. De plus, la fixation du barreau7 généralement de section cylindrique, pose moins de problèmes que la fixation d'une pièce en forme de "U", généralement de section carrée. En raison des fuites magnétiques dues à la fréquence élevée du courant qui traverse la bobine, le circuit magnétique peut se réduire au barreau, à sa face polaire unique, et à l'entrefer correspondant. Bien que l'invention puisse être appliquée dans de nombreux domaines techniques (étant donné les avantages de simplification et de réduction de coût qu'elle apporte), il semble particulièrement avantageux de l'appliquer aux gyroscopes pour détecter la position du volant d'inertie par rapport à la structure du gyroscope. Le gyroscope que l'invention se propose de perfectionner comporte un moteur, un volant d'inertie, un joint à la Cardan entre ce moteur et ce volant d'inertie, des paliers interposés entre la structure du gyroscope et les parties tournantes situées du côté du susdit joint opposé au volant d'inertie, et des dispositifs détecteurs à inductance variable pour détecter la position du volant d'inertie par rapport à la structure. Un tel gyroscope est décrit dans le brevet français nO 1.600.837, déposé le Il juillet 1968, par SINGER GENERAL PRECISION INC., pour : Perfectionnements aux gyroscopes. Selon l'invention, les dispositifs détecteurs de ce gyroscope comportent chacun un noyau magnétique constitué par un barreau rectiligne, de préférence de section cylindrique, ce noyau étant fixé sur la structure du gyroscope de sorte que l'une de ses extrémités forme une face polaire unique en regard du volant d'inertie, définissant un entrefer avec lui, ce noyau étant entouré d'au moins un enroulement électrique traversé par un courant alternatif dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz. Le gyroscope ainsi réalisé est plus simple et moins coûteux que s'il comportait des dispositifs détecteurs classiques. De plus, il est plus léger et moins encombrant, ce qui, dans le domaine technique des gyroscopes, est un avantage supplémentaire. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le gyroscope comporte quatre dispositifs détecteurs disposés deux par deux, respectivement sur les deux axes de sensibilité du gyroscope. L'invention consiste mises à part les dispositions dont il vient d'être question, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à des formes d'exécution préférées de l'invention et ne comportent, bien entendu, aucun caractère limitatif. La fig. 1, de ces dessins, est une vue en coupe d'un dispositif détecteur établi conformément à l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe d'un gyroscope établi conformément à une première forme d'exécution de l'invention. La fig. 3 est une coupe selon III-III fig. 2. La fig. 4 est un schéma électrique relatif au gyroscope de la fig. 2. La fig. 5 est une coupe d'un gyroscope établi conformément à une autre forme d'exécution de l'invention. La fig. 6 est une coupe selon VI-VI fig. 5. La fig 7 est un schéma électrique relatif au gyroscope de la fig. 5-. Le dispositif détecteur montré sur la fig. 1 est destiné à détecter la position relative des deux pièces 1 et 2. Il comporte un noyau magnétique 3 constitué en matériau magnétique, ce noyau magnétique 3 étant constitué par un barreau rectiligne 4, de préférence de section cylindrique. Ce noyau magnétique 3 est fixé, par simple maintien dans un alésage correspondant 8, sur l'une des deux pièces, la pièce 1, de sorte que l'une de ses extrémités, l'extrémité 5, forme une face polaire unique en regard de l'autre pièce, la pièce 2, pour définir un entrefer 6 avec cette pièce 2. Ce noyau magnétique 3 est entouré d'au moins un enroulement électrique 7 traversé par un courant alternatif dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz. Des moyens de mesure non représentés sur cette fig. 1 mais décrits plus en détail à propos d'une application particulière de l'invention aux gyroscopes, sont associés à cet enroulement électrique 7 pour exploiter la variation d'inductance provoquée par la variation de l'entrefer 6. Sur les fig. 2 et 3, on a montré un gyroscope -à deux axes de sensibilité qui comporte un moteur 11, un volant d'inertie 12, un joint à la Cardan 13- entre ce moteur Il et ce volant d'inertie 12, et des paliers 14 interposés entre la structure 15 du gyroscope et les parties tournantes situées du côté du joint 13 opposé au volant d'inertie 12. Des dispositifs détecteurs à inductance 16 sont prévus pour détecter la position du volant d'inertie 12 par rapport à la structure 15 du gyroscope. Ces dispositifs détecteurs comportent chacun un noyau magnétique 3 constitué par un barreau rectiligne 4, de préférence de section cylindrique, ce noyau magnétique 3 étant fixé sur la structure 15 du gyroscope (par exemple par simple maintien dans un alésage correspondant), de sorte que l'une de ses extrémités, l'extrémité 5, forme une face polaire unique en regard du volant d'inertie 12 pour définir un entrefer 6 avec le volant d'inertie 12. Ce noyau magnétique 3 est entouré d'un enroulement électrique 7 traversé par un courant alternatif dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz. Sur la fig. 3, on a repéré par XX et YY les deux axes de sensibilité du gyroscope. Sur la fig. 4, on a montré un schéma électrique montrant les moyens de mesure associés aux quatre dispositifs détecteurs, repérés sur cette fig. 4, par les références 16xi) 16x2 pour les deux dispositifs détecteurs disposés sur l'axe de sensibilité XX, et par les références 16y1 et 16y2 pour les deux dispositifs détecteurs disposés sur l'axe de sensibilité YY. Des éléments 18 sont connectés aux enroulements électriques 7 de ces quatre dispositifs détecteurs 16x1' 16X2 16yl et 16y2 de manière à constituer la branche de référence de deux ponts de mesure, les dispositifs détecteurs 16x1 et 16X2 constituant la seconde branche du premier pont, et les dispositifs détecteurs 16yl et 16y2 constituant 1a seconde branche du second pont. Ces deux ponts de mesure sont alimentés par une source de courant alternatif 17 dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz. Des appareils de mesure 19x et 19 sont connectés respec y tivement au pont de mesure des dispositifs détecteurs 16x1 et 16x2 et au pont de mesure des dispositifs détecteurs 16yî et 16y2 . Sur les fig.5 et 6, sur lesquelles les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes organes que sur les fig. 2 et 3, on a montré un gyroscope à deux axes de sensibilité. Ce gyroscope est analogue à celui représenté sur les fig. 2 et 3, mais les dispositifs détecteurs 16 comportent chacun deux enroulements électriques 7a et 7b indépendants l'un de l'autre et couplés par le noyau magnétique 3, de sorte que ces deux enroulements électriques 7a et 7b se comportent comme le primaire et le secondaire d'un transformateur. Sur la fig. 6, on a repéré par XX et YY les deux axes de sensibilité du gyroscope. Sur la fig. 7, on a montré un schéma électrique montrant les moyens de mesure associés aux quatre dispositifs détecteurs, repérés sur cette fig. 7 par les références 16x1' 16x2 pour les deux dispositifs disposés sur l'axe de sensibilité XX, et par les références 16y1 et 16y2 pour les deux dispositifs disposés sur l'axe de sensibilité YY. Les enroulements électriques primaires 7a des deux dispositifs détecteurs 16Xl et 16x2' et les enroulements électriques primaires 7a des deux dispositifs détecteurs 16y1 et 16y2, sont alimentés, en parallèle , par une source de courant alternatif 20 dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz. Les enroulements électriques secondaires 7b des deux dispositifs détecteurs 16x1 et 16x2 sont connectés en série de sens opposé à un appareil de mesure 21 x Les enroulements électriques secondaires 7b des deux dispositifs détecteurs 16yî et 16y2 sont connectés en série de sens opposé à un appareil de mesure 21 y Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulierement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Dispositif détecteur de position, du type à variation d'inductance, pour détecter la position relative de deux pièces, comportant un noyau magnétique constitué en matériau magnétique, caractérisé par le fait que ce noyau magnétique est constitué par un barreau rectiligne, ce noyau rectiligne étant fixé d l'une des deux pièces, de sorte que l'une de ses extrémités forme une face polaire unique en regard de l'autre pièce, définissant un entrefer avec elle, ce noyau étant entouré d'au moins un enroulement électrique traversé par un courant alternatif dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le noyau magnétique est constitué par un barreau rectiligne de section cylindrique. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le noyau magnétique est fixé sur l'une des deux pièces par maintien dans un alésage correspondant. 4.- Gyroscope à deux axes de sensibilité comportant un volant d'inertie, un joint à la Cardan entre ce moteur et ce volant d'inertie, des paliers interposés entre la structure du gyroscope et les parties tournantes situées du caté du susdit joint opposé au volant d'inertie, et des dispositifs détecteurs à inductance pour détecter la position du volant d'inertie par rapport à la structure, caractérisé par le fait que ces dispositifs détecteurs comportent chacun un noyau magnétique constitué par un barreau rectiligne, ce noyau étant fixé sur la structure du gyroscope, de sorte que l'une de ses extrémités forme une face polaire unique en regard du volant d'inertie, définissant un entrefer avec lui, ce noyau étant entouré d'au moi-ns un enroulement électrique traversé par un courant alternatif dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz. 5.- Gyroscope selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le noyau magnétique est constitué par un barreau rectiligne de section cylindrique. 6.- Gyroscope selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le noyau magnétique est fixé sur la structure du- gyroscope par maintien dans un alésage correspondant. 7.- Gyroscope selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte quatre dispositifs détecteurs disposés deux par deux respectivement sur les deux axes de sensibilité du gyroscope. 8.- Gyroscope selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que les dispositifs détecteurs comportent chacun deux enroulements électriques indépendants l'un de l'autre, à savoir un enroulement électrique primaire et un enroulement électrique secondaire, couplés par le noyau magnétique. 9.- Gyroscope selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les deux premiers dispositifs détecteurs constituent la seconde branche d'un premier pont de mesure et que les deux seconds dispositifs détecteurs constituent la seconde branche d'un second pont de mesure. 10.- Gyroscope selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les enroulements électriques primaires des dispositifs détecteurs sont alimentés en parallèle par une source de courant alternatif dont la fréquence est au moins égale à 1000 Hz, et par le fait que les enroulements électriques secondaires des dispositifs détecteurs sont connectés à des appareils de mesure.-