Brevet FR2479473A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne les détecteurs de vitesse angulaire d'un objet,mettant en oeuvre la déviation d'un courant de gaz. On utilise des détecteurs de vitesse angulaire, parfois appelés détecteurs à gaz, pour le réglage du par- cours ou de la position d'un navire, d'un véhicule automo- bile, etc. Ces détecteurs résistent mieux aux vibrations que les compas gyroscopiques et permettent la détection de la vitesse angulaire d'un navire ou d'un véhicule automo- bile avec une sensibilité meilleure et une rapidité de ré- ponse meilleure que celles des compas gyroscopiques. Un détecteur de vitesse angulaire comprend en gé- néral un boîtier, un corps de détecteur monté dans le boîtier et ayant une buse et un détecteur de courant de gaz formé d'éléments thermosensibles, ainsi qu'un couvercle qui ferme l'orifice du boîtier et fait partie de la paroi d'une chambre de pompage délimitée dans le boîtier. Un tel détec- teur détermine la vitesse angulaire d'un objet dans lequel il est monté d'une manière telle qu'un gaz transmis par la chambre de pompage est projeté vers les éléments thermo- sensibles par l'intermédiaire de la buse. Un changement du signal de sortie du détecteur de courant de gaz, provoqué par la déviation du courant gazeux sous l'action de la vites- se angulaire de l'objet, est détecté et permet ainsi la dé- termination de la valeur de la vitesse angulaire. Dans un détecteur classique de vitesse angulaire, le corps du détecteur est sous forme d'un manchon cylindrique, une pièce formant buse étant fixée à une première extrémité du manchon et ayant un trou en son centre diamétral, et un support de détecteur de courant de gaz est fixé à l'autre extrémité du manchon et est destiné à porter le détecteur du courant gazeux formé de deux éléments thermosensibles placés symétriquement par rapport au centre du manchon. Un courant de gaz projeté vers les éléments thermosensibles par le trou de la buse est dévié du fait du déplacement angulaire de l'objet qui porte le détecteur de vitesse an- gulaire si bien que les valeurs des radiations thermiques du courant gazeux détectées par les deux éléments thermosen- sibles diffèrent. Les signaux résultants des deux éléments thermosensibles diffèrent d'une quantité qui correspond à la vitesse angulaire réelle. La vitesse angulaire de l'objet est ainsi détectée. Comme indiqué précédemment, puisque les détecteurs de vitesse angulaire de ce type sont destinés à détecter la valeur de la vitesse angulaire subie d'après la différence entre les quantités de radiations thermiques appliquées aux deux éléments thermosensibles, une variation de la tempéra- ture ambiante peut avoir un effet nuisible sur la détection de la vitesse angulaire du détecteur, constituant ainsi un facteur de perturbation qui réduit.la précision de la détec- tion. En outre, lorsque les deux éléments thermosensibles sont formés par des fils de chauffage, la différence entre les signaux des deux éléments est très faible et nécessite l'utilisation d'amplificateurs à gain élevé avec eux. Ces amplificateurs sont habituellement placés dans le boîtier. Cependant, comme les caractéristiques de ces amplificateurs varient beaucoup avec la température ambiante, il est sou- haitable que les amplificateurs soient préservés de l'action d'une variation de la température ambiante. L'invention concerne un détecteur de vitesse an- gulaire dans lequel un boîtier qui a un corps incorporé de détecteur, a une température interne maintenue à une valeur constante si bien que le corps peut être préservé de l'in- fluence des variations de température ambiante, et qu'il a une meilleure précision de détection. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un détecteur de vitesse angulaire selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une coupe du boîtier de la fi- gure 1; et - la figure 3 est un schéma d'un exemple de conne- xion électrique du détecteur de température représenté sur la figure 1 et des éléments associés. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un bottier en une seule pièce ayant une partie cylindrique centrale creuse 2 dont une première extrémité est fermée par une pa- roi 3. L'autre extrémité de la partie centrale 2 débouche par un orifice 4 dont le bord périphérique a un flasque annulaire 5 dépassant radialement vers l'extérieur. La partie centrale 2 a trois saillies 21 réguliè- rement réparties à la circonférence et dirigées vers le centre O de la partie centrale, ces saillies 21 étant pa- rallèles à l'axe comme indiqué clairement sur la figure 2 qui est une coupe de cette partie centrale. Lorsqu'un corps 7 de détecteur est monté dans le boitier 1, des passages axiaux 6 de circulation de gaz sont délimités entre les saillies adjacentes 21 et les surfaces périphériques externes associées d'une partie cylindrique 10 du corps 7. Le corps 7 du capteur, monté dans le bottier 1, est en une seule pièce, comprenant une partie 8 de support de capteur de courant de gaz, la partie cylindrique précitée et un col 9 intermédiaire, les différents éléments étant solidaires. Une plaque Il formant un capot de protection est placée dans lapartie 8 de support et délimite une cham- bre 12 de pompage dans la partie 8 de support. Une pla- quette piézoélectrique 13 est placée dans cette chambre 12 de pompage, a un orifice 13a et est destinée à vibrer lors- qu'elle reçoit un courant électrique si bien qu'elle cons- titue un élément de pompage. La partie cylindrique 10 a son autre extrémité qui est solidaire d'une buse 15 qui a un trou 15a formé axialement en son centre. Un passage 16 de circulation de gaz est formé entre la pièce 15 et la pa- roi 3 d'extrémité du bottier 1, et il communique avec les passages précités 6. Une cavité axiale 17 est formée dans la partie cylindrique 10 du corps 7 qui constitue un pas- sage interne de circulation de gaz. Deux éléments thermo- sensibles 18a, 18b formant un détecteur 18 de courant de gaz sont montés dans la cavité à son extrémité adjacente au col 9, grâce à un support 19 fixé à l'intérieur, avec un arran- gement diamétralement symétrique par rapport à l'axe du trou 15a de la buse.Le col 9 a un espace interne 20 qui constitue une chambre de refoulement qui communique avec la cavité 17 par des trous non représentés fornmsdans le support 19. Un ensemble amplificateur 22 est monté sur une plaque 21' qui est placée près du flasque 5 du boîtier 1 et il est relié électriquement aux éléments thermosensibles 18a et 18b. Dans l'arrangement décrit, lorsque la plaquette piézoélectrique 13 vibre parce qu'elle est excitée, le gaz qui se trouve dans l'espace à gauche de la plaquette 13, dans la chambre 12 de pompage, est comprimé et est évacué par l'orifice 13a formé dans la plaquette 13 et par un ca- nal 14 d'évacuation formé dans la partie 8 de support vers les passages 6 et autour de la partie cylindrique 10, avant de parvenir au passage 16. Le gaz ainsi transmis au passage 16 est projeté vers les éléments thermosensibles 18a, 18b placés dans le passage interne 17, par le trou 15a de la buse. Il passe alors par les trous du support 19 et dans la chambre 20 de refoulement à l'espace qui se trouve du côté droit dans la chambre de pompage 12. Le gaz est alors aspiré dans l'espace de gauche de la même chambre 12 par l'orifice 13a lorsque la plaquette 13 se déplace vers la droite pendant sa vibration. Pendant le parcours indiqué du courant de gaz, lorsque le détecteur de vitesse angu- laire a une vitesse angulaire correspondant au mouvement d'un objet dans lequel il est monté, le courant de gaz dans le passage 17 est dévié et fait apparaître une faible différence entre les signaux de sortie des deux éléments thermosensibles 18a, 18b, et cette différence est amplifiée dans l'amplificateur 22 et elle est transmise vers l'exté- rieur. Selon l'invention, un fil gainé 23 de chauffage est enroulé en hélice autour du boîtier 1, pratiquement sur toute la longueur de celui-ci comme indiqué sur les figures 1 et 2. Ce fil 23 de chauffage est relié à une alimentation représentée sur la figure 3 afin que le boîtier soit chauffé lorsque le fil reçoit du courant électrique. La température à l'intérieur du boîtier 1 peut être régléepar variation de l'intensité du courant électrique transmis au fil 23 et qui y circule. A cet effet, un détecteur 24 de température peut avantageusement être monté dans la paroi interne du boîtier 1 comme indiqué sur la figure 1 et il peut être relié à un dispositif convenable de commutation tel que repéré par la référence 26 sur la figure 3, si bien que le dispositif 26 assure une commutation répétée sous la commande du signal de température détecté qui lui est transmis par le détecteur 24, la température dans le boîtier 1 pouvant être ainsi maintenue à une valeur voulue. En outre, selon l'invention, le boîtier 1 peut être placé dans un organe cylindrique 27 de support, con- centriquement à celui-ci afin qu'il soit supporté par l'or- gane 27 au niveau de son flasque 5 ajusté à l'intérieur, et l'organe 27 est aussi placé dans un boîtier hermétique 28 formé d'une matière isolante. Un autre fil gainé 29 de chauffage est enroulé en hélice autour de l'organe 27 de support, comme décrit pour le fil gainé 23, afin que l'or- gane 27 porte le boîtier 28 par l'intermédiaire du fil gainé 29. En outre, le chauffage assuré par le fil 29 est de préférence réglé par un dispositif convenable de commu- tation tel que repéré par la référence 31 sur la figure 3, relié à un autre détecteur 30 de température monté à la paroi interne de l'organe 27 de support comme indiqué sur la figure 1, si bien que le dispositif 31 de commutation assure une commutation répétée sous la commande d'un signal de température détectée provenant du capteur 30, la tempé- rature dans le boîtier 28 étant ainsi maintenue à une va- leur constante. De cette manière, la température T0 de l'espace délimité dans le boîtier 1, obtenue par chauffage par le fil 23, et la température TH à l'intérieur du boî- tier 28, obtenue par chauffage du fil 29, peuvent être maintenues à des valeurs respectives prédéterminees voulues. De préférence, lorsque les valeurs prédéterminées des deux températures Tc et TH sont choisies afin qu'elles satisfas- sent à la relation TC > TH, on peut obtenir un effet d'canor- tissement car un changement de la température TC dans l'es- pace du bottier 3, provoqué par un changement de la tempé- rature ambiante à l'extérieur du boitier 28, peut être maintenu à une valeur plus faible que la variation de la température ambiante. Les valeurs des températures TC et TH sont de préférence de 65 et 60 C respectivement. En ou- tre, l'arrangement des fils 23 et 29 de chauffage sur le bottier 1 et l'organe 27 de support, par enroulement en hélice sur pratiquement toute leur longueur, permet une augmentation de la stabilité des températures TC et TH. L'ensemble formé par le capteur 24 de température et le dispositif 26 de commutation et l'ensemble formé par le capteur 30 de température et le dispositif 31 de comiluta- tion peuvent former chacun un élément unique, lorsqu'ils sont sous forme d'un thermostat, d'un thermocontact ou ana- logue. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Détecteur de vitesse angulaire, du type qui com- prend un boîtier (1), un corps (7) de détecteur placé dans le bottier et ayant un trou (15a) de buse, et un détecteur (18) de courant de gaz monté dans le corps du détecteur et destiné à détecter la température d'un courant de gaz qui est transmis par le trou de buse, le détecteur (18) de cou- rant de gaz étant destiné à former un signal de sortie qui varie avec la déviation du courant gazeux correspondant à la vitesse angulaire subie par le détecteur de vitesse angu- laire, ce dernier étant caractérise en ce qu'il comprend un fil (23) de chauffage enroulé autour du bottier (1), et un dispositif thermosensible de commutation (26) relié au fil de chauffage et destiné à détecter la température dans le boîtier et à régler la transmission de courant électri- que au fil de chauffage, le dispositif thermosensible de commutation (26) étant destiné à régler le courant électri- que transmis au fil de chauffage (23) en fonction de la température dans le bottier afin que cette température garde une valeur constante. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif thermosensible de commutation (26) com- porte un détecteur de température (24) monté dans la paroi interne du boîtier. 3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bottier externe hermétique (28) formé d'unematiêre isolante, le boîtierdu détecteur étant placé dans le boîtier externe. 4. Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un second fil de chauffage (29) placé sur la paroi interne du boîtier externe (28) et un second dis- positif thermosensible de commutation (31) destiné à détec- ter la température à l'intérieur du bottier externe et à régler le courant électrique transmis au second fil de chauffage, le second dispositif thermosensible de commuta- tion (31) étant destiné à régler le courant électrique transmis au second fil de chauffage en fonction de la tem- pérature à l'intérieur du boîtier externe afin que cette tem- pérature garde une valeur constante. 5. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second dispositif thermosensible de commutation comporte un détecteur de température (30) monté dans une paroi interne du boîtier externe (28). 6. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en. ce qu'il comprend un organe de support (27) disposé entre le boîtier (1) du détecteur et le boîtier externe (28) et sup- portant le boîtier du détecteur, et le second fil de chauf- fage est placé entre le boîtier externe (28) et l'organe de support. 7. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux dispositifs thermosensibles de commutation (26, 31) sont destinés à régler les températures respective- ment dans le boîtier du -détecteur (1) et dans le boîtier externe (28) afin que la température dans le boîtier du dé- tecteur soit supérieure-à la température dans le boîtier externe.- 8. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier fil de chauffage (23) est enroulé en hélice autour du boîtier du détecteur (20) pratiquement sur toute la longueur de celui-ci. 9. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le second fil de chauffage (29) est enroulé en hélice sur la paroi interne du boîtier ex- terne (28) pratiquement sur toute la longueur de celui-ci. 10. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un amplificateur (22) relié au détecteur (18) de courant de gaz et destiné à am- plifier le signal de sortie de celui-ci, l'amplificateur étant placé à l'intérieur du boîtier externe (28).