Brevet FR2514143A1 — publié le 19830408

La présente invention est relative à un anémomètre portable destiné à être tenu a la main au cours de la mesure de la vitesse du vent. Un tel anémometre peut être utilisé avantageusement par exemple par les plaisanciers, les agriculteurs, etc, afin de permettre la mesure exacte et rapide de la vitesse du vent sur place. Un anémomètre de ce type est décrit dans le FR. 78 19 990 et comporte un boitier destiné à etre tenu a la main et dans lequel est montée rotative une broche qui en fait saillie et qui porte a son extrémité libre des bras espacés radiaux de préférence repliable et terminés par des coupelles de prises du vent pour entraîner ladite broche en fonction de la vitesse de celui-ci, ladite broche étant couplée mécaniquement à un circuit électronique au moyen duquel la vitesse de cet arbre peut être affichée sur un dispositif d'affichage. L'invention a pour but de perfectionner cet anémomètre de façon a rendre la lecture de la vitesse du vent plus commode et plus précise. A cet effet, l'invention a pour objet un anémomètre du type indiqué ci-dessus, caractérisé en ce que ledit circuit électronique est couplé audit arbre par l'intermédiaire d'un capteur électromagnétique et en ce que ledit dispositif d'affichage est connecté a la sortie du capteur électro-magnétique par l'intermédiaire de moyens d'adaptation sélective de l'échelle dudit dispositif d'affichage, a au moins deux unités de vitesse du vent. Etant donné que l'arbre portant les bras et les coupelles de prise de vent n'est ainsi mécaniquement relié au boîtier que par l'intermédiaire de ses propres paliers, et non pas par une liaison mécanique due au capteur de vitesse, on obtient une meilleure précision de la mesure, tandis que la vitesse de rotation de l'arbre a laquelle la mesure devient significative est atteinte plus rapidement. En outre, la lecture de la valeur de vitesse du vent peut se faire au choix de l'utilisateur dans l'unité de mesure qui lui est familière ou qui lui est plus utile au moment de la mesure, par exemple en raison du fait qu'elle figure dans un manuel de navigation employé par l'utilisateur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le capteur electro-magnétique comporte un détecteur de Hall associé a une roue aimantée calée sur l'arbre portant les bras et les coupelles de prise du vent. Selon encore une autre caractéristique, ledit cap- - teur de Hall est connecté, éventuellement par l'intermé- diaire d'un conformateur d'impulsions a un intégrateur suivi d'un circuit d'adaptation d'échelle Le circuit d'adaptation d'échelle peut être réalisé a l'aide d'un groupe de résistances de valeurs différentes sélectivement commutables et associées chacune a une unité donnée de vitesse du vent. Par ailleurs, la sortie du circuit d'adaptation d'échelle peut être reliée a un convertisseur analogique/ numérique et ledit dispositif d'affichage peut comprendre une unité d'affichage a commande numérique comprenant des cristaux liquides, par exemple. Dans ces conditions, il est avantageux que ledit dispositif d'affichage comprenne des éléments d'affichage représentant chacun l'une des unités de mesure de la vitesse du vent pouvant être choisies par l'utilisateur. Il est en outre avantageux que ledit dispositif d'affichage comprenne un élément d'indication de charge d'une source d'alimentation incorporée dans l'anémomètre, élément qui est connecté a des moyens de commande sensibles a la différence entre la tension fournie par cette source et une tension de référence L'invention est exposée ci-après plus en détail a l'aide de dessins représentant seulement un mode d'execu- tion sur lesquels - la Fig.l représente une vue schématique en éléva- tion et en coupe axiale d'un anémomètre suivant l'invention; - la Fig.2 est un schéma électrique de cet anémomètre. Sur la Fig.l, on voit que l'anémometre suivant l'invention comporte un boitier 1 de forme parallélépipédique et présentant des dimensions telles que l'appareil puisse être facilement tenu dans une seule main. Un arbre 2 fait saillie de la paroi supérieure 3 du boîtier et est monté rotatif dans des supports 4 munis de paliers 5 et solidai rendu boîtier 1. A son extrémité libre, l'arbre 2 porte, de préférence par l'intermédiaire d'articulations 6 des bras de support 7 (en l'occurence trois bras radiaux sont prévus) se terminant par des coupelles 8 de prise de vent. La réalisation de cette partie de l'anémomètre est décrit en détail dans le brevet français précité. L'une des parois verticales du boîtier comporte une fenêtre d'observation 9 devant laquelle est disposé un écran d'-affichage 10 comportant des cristaux liquides. I1 est prévu également un commutateur 1l de marche-arrêt et un commutateur 12 de sélection de l'unité avec laquelle la vitesse du vent est affichée sur l'écran 10 de l'a nemometre. La partie électronique de ce dernier est montée sur deux cartes de circuit imprimé 13 et 14 p-lacées verticalement dans le boîtier. Une pile d'alimentation 15 est placée dans uncom- partiment 16 ménagé dans la partie inferieure du boîtier 1. L'arbre 2 est solidaire d'un disque 17 disposé perpendiculairement a son axe et pourvu de deux parties aimantées 18 diamétralement opposées. Le disque est placé en regard d'un capteur de Hall 19 solidaire de la carte de circuit imprime 13, de sorte qu'il peut être excité au passage de chacun des aimants permanents 18 montés; sur le disque 17. Sur la Fig.2, on a représenté un schéma électrique du montage réalisé sur les cartes de circuit imprimé 13 et 14. La batterie 15 est connectée d'une part a une li gne d'alimentation 20 et d'autre part par l'intermédiaire de l'interrupteur marche/arrêt Il a une autre ligne d'alimentation 21. Un régulateur de tension 22 est connecté la jonction de la batterie 15 et de la ligne 20 et fournit sur une ligne 23 une tension régulée avec précision. Entre la ligne 20 et la ligne 23, est connecté un condensateur 24 ainsi que le capteur de Hall 19 dont la sortie de mesure 26 est reliée a une Résistance 27 et a l'entrée d'un circuit conformateur d'impulsions 28. Ce dernier est connecté entre les lignes d'alimentation 20 et 23, la résistance 27 étant également reliée a la ligne 20. La sortie du conformateur d'impulsions 28 est reliée-à un intégrateur 29 composé d'un condensateur -30 connecté en série avec une diode 3i elle-même reliée a la ligne 23. Le point de jonction entre le condensateur 30 et la diode 31 est relié a une autre diode 32 dont la borne opposée est reliée a un condensateur 33. Le point de jonction entre la diode 32 et le condensateur 33 constitue la sortie de l'intégrateur 29. Cele-ci est connectée a un circuit d'adaptation 34 de l'unité de mesure de la vitesse du vent.Ce circuit comporte un jeu de quatre potentiomètres35a a 35d reliés entre la sortie de l'intégrateur 29 et la ligne d'alimentation 23 a tension sta bilisée. Les curseurs des potentiomètres sont connectés respectivement au contact fixe d'une section S1 du commutateur 12. Le contact mobile de cette section S1 est'relie a un circuit de filtrage 37 comportant une résistance 38 et un condensateur 39 relié a cette dernière, le point de jonction de ce condensateur 39 et de la résistance 38 étant connecté a une résistance 40 elle-meme reliée à un condensateur 41. Les bornes des condensateurs 39 et 41 opposées aux résistances 38 et 40 sont reliées ensemble a la sortie du circuit d'adaptation 34, tandis que les bornes du condensateur 41 sont reliées à deux entrées d'un circuit 42 convertisseur analogique/numérique. Les sorties de ce dernier sont reliées à l'unité d'affichage 10 sur l'écran duquel apparaissent respectivement les valeurs mesurées de la vitesse du vent ainsi que l'unité de mesure choisie par l'utilisateur pour l'affichage de cette vitesse. L'indication de cette unité de mesure dont les cristaux liquides ont été symbolisés en bas à gauche sur la Figure par quatre rectangles Ma à Md, sont connectés au contact fixe d'une seconde section S2 du commutateur 12, le contact mobile de cette section étant relié au collecteur d'un transistor 44,- dont la base est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 45 une borne de sortie 42a du convertisseur 42. Le collecteur du transistor 44 est également relié par l'intermédiaire d'une résistance 46 à une-borne de tension d'alimentation positive de + 5 volts par exemple. L'émetteur du transistor 44 est relié a une borne d'alimentation de - 5 volts par exemple, tandis qu'une résistance 47 relie sa base a son émetteur. La résistance 46 est également reliée a un circuit série composé des circuits collecteur-émetteur de deux transistors 48 et 49 dont le point de jonction est relié à une autre unité d'affichage a cristaux liquides 50 pour le contrôle de la charge de la batterie 15. Les bases des transistors 48 et 49 sont reliées par l'intermé- diaire des résistances respectives 51 et 52 à la sortie d'un amplificateur opérationnel 53 dont les entrées sont attaquées respectivement par des diviseurs de tension composes d'une part des résistances 54 et 55 et d'autre part par les résistances 56 et 57. Le collecteur du transistor 49 est relié également à la borne 42a du convertisseur 42. Le fonctionnement de ce circuit est le suivant. Lorsque l'anémomètre est tenu a la main et exposé au vent, les coupelles 8 entraînent l'arbre 2 autour-de son axe a une vitesse qui est fonction de la vitesse du vent. Par suite, le disque 17 est entraîné en rotation et ses ai mants 18 passent périodiquement devant le capteur de Hall 19 qui fournit donc deux fois par tour de l'arbre 2 une impulsion électrique. Cette dernière est mise en forme dans le conformateur 28 et le train d'impulsions ainsi engendré est intégré dans l'intégrateur 29 pour fournir un signal analogique représentant la vitesse du vent.Ce signal analogique est traité dans le circuit d'adaptation 34 pour être transforme en une valeur rapportée a l'unité de mesure a l'aide du commutateur 12 (section S1). Bien entendu, lorsque l'utilisateur choisit l'unité de mesure, la section S2-assure la commutation convenable sur l-'uni- té d'affichage Ma a Md correspondante. Le signal analogique ainsi adapté est filtré dans le circuit de filtrage 37 et appliqué au convertisseur analogique-numérique 42 qui transforme ce signal en un signal binaire utilisable pa l'unité d'affichage 43 comme cela est bien connu dans la technique. Les unités d'affichage Ma a Md choisies par l'utilisateur sont sélectivement alimentées par l'intermediai- re de la borne 42a de ce convertisseur a travers le -transistor 44. La sortie du convertisseur 42 qui est appliquée a travers la résistance 45 au transistor 44 est appelé signal d'attaque de fond " de- cristaux li quides.Ce signal présente une forme d'ondes carrées qui est engendrée dès la mise en marche de l'appareil et qui ne concerne pas le signal analogique d'entrée du convertisseur. Le transistor 44 a une fonction d'inversion de l'onde carrée Pour allumer un cristal liquide, un signal de la phase opposée doit être appliqué a la borne d'attaque du fond. Le transistor 44 réalise cette fonction d'inversion. De plus, la sortie du transistor 44 est utilisée par le transistor 48. Lorsque la batterie se trouve au-dessus d'un niveau prédéterminé, le transistor 49 est conducteur et le transistor 48 est bloqué. il en résulte l'applica tion du signal"d'attaque de fond" sur le collecteur du transistor 49 qui le transmet a l'unité d'affichage 50. Comme ce signal est le même que le signal "d'attaque de fond ", le segment de cristal liquide correspondant n'est pas allumé. Lorsque la tension de la batterie descend endessous du niveau prédéterminé, l'amplificateur 53 débloque le transistor 48 et bloque le transistor 49. Ainsi, le signal "d'attaque de fond " sur le collecteur du transistor 48 sera connecté au segment 50 pour l'allumer. L'amplificateur opérationnel 53 est destiné a surveiller le niveau de charge de la batterie 50 et lorsqu'il y a une disymétrie sur ces entrées, cet amplificateur bascule pour commander les transistors 48 et 49 ce qui entra;- ne l'alimentation de l'unité d'affichage 50 signalant à l'utilisateur que la charge de la batterie n'est plus suffisante. Les unités pouvant être choisies par l'utilisateur sont par exemple, le mille par heure, le noeud, le kilomètre par heure ou le mètre par seconde, tout autre unité de mesure pouvant bien entendu être choisie en calibrant convenablement les résistances 35a a 35d, dont le nombre peut être supérieur ou inférieur à quatre. L'écran d'affichage peut également comporter d'autres indications. Par exemple, il est possible de calibrer l'affichage numérique de cet écran pour qu'il indique la pression du vent par unité de surface selon des formules qui sont connues des spécialistes. Bien entendu, l'unité d'affichage 43 peut comporter d'autres éléments d'affichage tels que des diodes électroluminescentes par exemple. En outré, il est possible d'envisager l'utilisation d'un capteur électromagnétique autre qu'un capteur de Hall et fournissant des impulsions dont le rythme dépend de la vitesse de rotation de l'arbre 2. A titre d'exemple, les composants du circuit que l'on vient de décrire peuvent être les suivants Régulateur 22 National-LM 120 H-50 Capteur de Hall 19 Microswitch 8 SS1 Conformateur 28 NE 555 Convertisseur 12 Intersil ICL 7106 Amplificateur 53 CA 3130 Transistor 44 2 N 3904 Transistor 48 2 N 3904- Transistor 49 2 N 3906 Commutateur 12 Also MSS1 1200 Alco MSS2450 Condensateur 24 Mica 0,22 2s F Condensateur 30 Mylar 0,022 F Condensateur 33 Tantale 10 F Condensateur 39 Tantale 10 vhF Condensateur 41 Céramique 0,01 AF Autre condensateurs Mica 0,22 F; Mylar 0,47%F Disque Mylar 0,îAF; 2 dis ques Mylar 100F. Diode 31- et 32 1 N 914 Résistance 27 5 k Résistances 35a à 35d, 45,54 et 55 50 k Résistance 56 25 k Résistance 57 47 k Résistances 51 et 52 51 k Résistances 46 et 47 22 k REVENDICATIONS 1. Anémomètre comportant un boîtier (1) destiné a être tenu'à la main et dans lequel est montée rotative une broche (2) qui en fait saillie et qui porte à son extrémité libre des bras espacés radiaux (7) de prEfOren- ce repliableset terminés par des coupelles (8) de prise du vent pour entraîner ladite broche en fonction de la vitesse de celui-ci, ladite broche étant couplée mécaniquement à un circuit électronique (13,14) au moyen duquel la vitesse de cet arbre peut être affichée sur un dispo- sitif d'affichage, caractérisé en ce que ledit circuit électronique (13,14) est couplé audit arbre (2) par l'intermédiaire d'un capteur électromagnétique (9) et en ce que ledit dispositif d'affichage (9,10) est connecté & la sortie du capteur électromagnétique (19) par l'intermEdiai- re de moyens (34,S1) d'adaptation sélective de l'échelle dudit dispositif d'affichage (9,10) a au moins deux unités de vitesse du vent. 2. Anémomètre suivant la revendidation 1, caracté- risé en ce que le capteur électromagnétique (.19) comporte un détecteur de Hall associé à une roue aimantée (17,18) calée sur l'arbre (2) portant les bras (7) et les coupelles (8) de prise du vent. 3. Anémomètre suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit capteur de Hall (19) est connecté, éventuellement par l'intermédiaire d'un conformateur d'impulsions (28) à un intégrateur (29) suivi d'un circuit d'adaptation d'échelle (34). 4. Anémomètre suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit d'adaptation d'échelle comporte un groupe de résistances (35a a 35d) de valeurs différentes sélectivement commutables et associées chacune a une unité donnée de vitesse du vent. 5. Anémomètre suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le circuit d'adaptation d'échelle (34) est relié à un convertisseur analogique/ numérique (42) et ledit dispositif d'affichage (9,10) comporte une unité d'affichage a commande numérique. 6. Anémomètre suivant l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que ledit dispositif draffichage (9,10) comprend des unités d'affichage (Ma à Md) représentant chacun l'une des unités de mesure de la vitesse du vent pouvant être choisies par l'utilisateur. 7. Anémomètre suivant l'une quelconque des reendi- cations i å 6, caracterisé en ce que le dispositif d'affichage (9,10) comporte un élément d'indication (50) de la charge d'un source d'alimentation (15) destinée a alimenter le circuit électronique (13,14), ce dernier comprenant des moyens de commande (53 a 57) sensibles la différence entre la tension fournie par cette source (15) et une tension de référence.