Brevet FR2568693A1 — publié le 19860207

La présente invention concerne un dispositif d'entrainement d'un miroir dans un mouvement alternatif, et plus particulièrement dans un mouvement oscillatoire angulaire, s'il s'agit d'un miroir de balayage, ou d'analyse, de paysage, par exemple intégré dans un système dssécarto- métrite, ou dans un mouvement de va-et-vient rectiligne, s'il s'agit d'un miroir par exemple intégré dans un système d'analyste aérienne. On connais déjà des dispositifs d'entraînement d'un miroir de balayage dans un mouvement oscillatoire angulaire, ou de rotation, comprenant un moteur-couple monté en bout d'axe du miroir. Mais ils sont chers et encombrants. D'autres dispositifs de mise en rotation comprennent un ensemble bielle-manivelle qui les rend tout aussi encombrants, surtout si la période des oscillations doit être faible; en outre, dans ces dispositifs, il apparaît à la longue un jeu. D'autres dispositifs encore comportent un équipement de type galvanométrique, mais ils sont également chers. En conséquence, la présente invention vise à proposer un dispositif dentratnement d'un miroir dans un mouve- ment alternatif qui soit bon marché et peu encombrant. A cet effet, la présente invention concerne un dis positif dtentraSnement d'un miroir monté sur un axe dans un mouvement alternatif, caractérisé par le fait qu'une palette est solidaire de l'axe du miroir et il est prévu des moyens électromagnétiques agencés pour entraîner la palette au moins dans un sens du mouvement alternatif, et des moyens de rappel pour entraîner la palette dans lau- tre sens du mouvement alternatif. Le dispositif de l'invention, outre le fait qu'il élimine les inconvénients évoqués plus haut des dispositifs antérieurs, présente en outre l'avantage de ne nécessiter aucun grSssage, sans parler de la possibilité qu'il offre d'atteindre des fréquences élevées, de l'ordre de plusieurs centaines de hertz. Dans une forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, les moyens électromagnétiques d'entraîne- ment comprennent un premier demi-pot on matériau magné- tique, fixe, un deuxième demi-pot en matériau magnétique, mobile, solidaire de la palette et disposé pour coopérer avec le premier demi-pot, une bobine dans les deux demi-pots, et un circuit d'excitation électrique de la bobine. De préférence, le dispositif de l'invention comporte une chaîne de mesure du mouvement alternatif du miroir, et une chaîne d'asservissement du mouvement, celle-ci comprenant une chaîne de détermination de l'amplitude du mouvement et une chaîne de détermination de la durée des impulsions d'excitation des moyens électromagnétiques. L'invention sera mieux comprise à laide de la des- cription suivante d'une forme de réalisation préférée du dispositif de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue en perspective de la partie mécanique du dispositif de l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe des demipots en matériau magnétique de mesure du mouvement, ou d'entratnement, de la partie mécanique; - la figure 3 représente une vue en coupe schématique de la bobine des demi-pots de la figure 2;; - les rigures 4A-4F représentent les courbes représentatives des principaux signaux apparaissant dans les chatnes de mesure et d'asservissement du dispositif de l'invention, et - la figure 3 représente un bloc diagraX,-e des chat- nes de mesure et d'asservissement de l'excitation de la bobine motrice du dispositif de l'invention. En référence à la figure 1, le dispositif, disposé dans un bbti non représenté, comporte un miroir solidaire d'un axe 2 monté, & ses extrémités, dans deux paliers 3, 4 fixés au bâti. Une palette 5, montée sur l'axe 2, solidaire de celui-ci, comporte deux ailes latérales 6, 7 s'étendant de part et d'autre de l'axe 2 et respectivement associées à deux platines 8, 9 fixées au bats, en regard des ailes 6, 7 de la palette, respectivement. A chaque paire aile-platine est associé un pot 10 en matériau magnétique, en l'espèce un pot ferrite, formé de deux demi-pots 11, 12 fixés respectivement à l'aile 6, 7 et à la platine 7, 8 de la paire correspondante. Chaque demi-pot comporte une paroi annulaire externe 13 et un plot central 14 pour former un peigne magnétique coopérant magnétiquement avec le peigne de l'autre demipot associé et ménageant ainsi avec lui un entrefer variant avec la position angulaire de la palette 9, donc de l'axe 2 et donc du miroir 1. Une bobine 14, ici de fil émaillé, enroulée sur une carcasse 13, est enfilée sur le plot central 1 de chaque demi-pot 12 fixé à la platine fixe associée, à l'intérieur de la paroi extérieure 13 du demi-pot fixe; l'autre demi- pot mobile associé, selon la position angulaire de l'axe 2, vient plus ou moins recouvrir la bobine 14 par sa paroi extérieure 13 et plonger à l'intérieur de celle-ci par son plot central 14. Les deux demi-pots mobiles sont fixés aux deux ailes de la palette sur les deux faces de celle-ci, respectivement en regard des platines fixes. Ainsi, sur un coté d'une 6 des deux ailes de la palette 5 est fixé un demi-pot mobile 11' destiné à coopérer avec un demi-pot fixe 12' fixé à la platine 8, et sur l'autre côté de l'autre 7 dea deux ailes de la palette 9 est fixé un demi-pot mobile 11" destiné à coopérer avec un demi-pot fixe 12" fixé à la platine 9. Comme on le verra plus loin, le miroir 1 est destiné à osciller avec l'axe 2 sous l'action d'une seule paire de demi-pots associées à une seule paire aile-platine. Comme il n'y a donc qu'un seul pot moteur, ou menant, et que l'entraînement ne peut par conséquent s'effectuer que dans un seul sens de rotation, le dispositif, tel que décrit, comporte des moyens de rappel pour entraîner l'ensemble mobile dans le sens opposé à celui du pot moteur. Ces moyens ont été illustrés sur la figure 1 par un ressort spirale 36 fixé par ses extrémités à l'axe 2 et au bâti, mais il est préférable d'utiliser à la place, et au lieu des paliers classiques 3, 4, des paliers fle- ribles qu'on trouve communément dans le commerce. Après la partie mécanique, l'électronique du dispositif va maintenant store décrite. Elle comporte un oscillateur & quarte 16, délivrant une tension carrée dont l'amplitude et la forme après amplification, sont correctement fixées par un diviseur par 2k, fixant le rapport cyclique du signal de l'escil- lateur, et par un écrêteur d'amplitude, tous deux symbo- liquement regroupés avec l'amplificateur sur la figure 3 dans l'élément référencé en 17, pour finalement alimenter la bobine 14' du pot de mesure sous une tension E (fig. 4A). La bobine 14' pourrait entre également alimentée sous une tension sinusoidale fixe, de fréquence fixe, à partir du meme oscillateur dont le signal de sertie serait corri gé par filtrage de bande ou mise en forme. La bobine 14' est donc reliée, dune part, i l'oscillateur 16, 17 et, d'autre part, à la masse par lin- termédiaire d'une résistance 18 de mesure du courant traversant la bobinez Ce courant est inversement proportionnel b la valeur de la self du pot ferrite 10' et est donc directement proportionnel à la valeur de l'entrefer entre les demi-pots 111, 12 et donc à la valeur de l'angle de rotation # de la partie oscillante du disposi- tif, l'axe, la palette et le miroir. Pour un entrefer nul ou pratiquement nul, la tension aux bornes de la résistance 18, ou le courant la traversant, est représentée sur la figure 4B. I1 s'agit d'un signal triangulaire d'amplitude crête à crête constante et faible, de même période que le signal E, montant et descendant avec lui, et atteignant la crête supérieure quand le signal E commence son front de descente et la crête inférieure quand le signal E commence son front de montée. e Pour un entrefer non nul e, le signal SR aux bornes de la résistance 18 a la même allure que le signal So R, l'amplitude crête à crête étant plus grande (fig. 4C). e variant avec l'oscillation de la palette 5, lam- plitude crête à crête du signal SR varie également. La borne de la résistance 18 non reliée à la masse est reliée à un redresseur 19, fournissant en sortie une tension continue et représentative de la valeur moyenne du signal SR redressé double alternance, et représentée en traits mixtes sur les figures 4B, 4C, pour un entrefer nul (s,") et pour un entrefer déterminé e (SM ), respectivement, et normalement représentée sur, la figure 4D par la courbe tracée en fonction, certes du temps t, mais donc aussi de l'entrefer, variable dans le temps. Le signal SM oscille autour de la droite Sm corres M pondant à la fonction repos de la partie mécanique. Bien entendu, les échelles des figures 4B, 4C et 4D ne sont pas les mêmes. Le signal 5N est introduit à l'une des entrées d'un détecteur de seuil 20 recevant à son autre entrée un signal de référence constant SS, représenté en tirets sur la figure 4D. Le détecteur 20 délivre un signal SD destiné à commander une bascule monostable 21, qui le reçoit sur une entrée, bascule commandant un "chopper" 22, c'està-dire un interrupteur, qui va permettre, comme on le verra plus loin, d'alimenter en impulsions la bobine 14" du pot moteur 10", dont une des bornes est portée à la masse. Le signal SD est un signal rectangulaire, au niveau bas, quand l'amplitude du signal SM est inférieure à celle du signal Ss, et au niveau haut quand l'amplitude de Sn est supérieure à celle de L'amplitude crête & crête SC du signal Sn, nulle au lancement du dispositif, puis grandissant progressivement avant de se stabiliser (fig. 4D) quand le dispositif est asservi, coe on le verra plus loin, est fournie à la sortie d'un deuxième redresseur 23 relié i la sortie du premier redresseur 19. Lamplitude du signal SC est comparée i une amplitude de référence SF d'un générateur 26 dans un amplificateur d'asservissement 24, dont le signal de sortie est corrigé en phase dans un correcteur d'asservissement 23. Le signal de sortie du correcteur 23 est envoyé sur le chopper 22 fournissant donc à la bobine 14" des impul- sions d'amplitude déterminée par la chaîne deasserviss-- ment 19, 23, 24, 23 et de durée déterminée par la chaîne d'oscillation 19, 20, 21. L'amplitude des impulsions délivrées par le chopper 22 reste égale, i une constante près, à la valeur de la référence SF La partie électronique du dispositif comporte également une chaîne de lancement des oscillations, dite chaîne de sécurité. Au lancement du dispositif, il n'y a pas d'oscillations, l'amplitude du signal SC est nulle ou presque nulle, et le signal de sortie de l'ensemble amplificateur 24 correcteur 23 est maximal, cet ensemble vient en butée. Un élément 27, dit de sécurité, reçoit ce signal, qui traduit donc une absence d'oscillations mécaniques, d'ailleurs aussi bien au démarrage qu'en cours de fonctionnement et c'est la raison pour laquelle il s'agit d'un élément de sécurité, et délivre un signal impulsionnel envoyé sur une deuxième entrée de la bascule monostable 21, permettant ainsi d'alimenter les deux voies d'entrée du chopper 22 et d'amorcer les oscillations de la partie mécanique du dispositif. Le mouvement oscillatoire s'entretient ensuite par lui-même, et l'élément de sécurité, en l'occurence un oscilLateur, se déconnecte automatiquement. La partie électronique du dispositif de l'invention comporte donc une chaîne 16 - 19 de mesure de l'angle de rotation de la partie mécanique, dont la fréquence des oscillations dépend de l'inertie de la partie oscillante (1, 2, 4, 5) et du couple de rappel ici du ressort 36, une chaîne d'oscillations (19, 23, 24, 25, 22) pour déterminer l'amplitude des oscillations de la partie mécanique et une chaîne (19 -22) pour déterminer la durée des impulsions d'excitation de la bobine motrice, les deux dernières chaînes formant une channe d'excitation de la bobine motrice, ou chaîne d'asservissement de l'oscillation de la palette et du demi-pot ferrite moteur 12". Dans l'exemple représenté, l'amplitude des impulsions du signal SI, délivré par le chopper 22, varie, par construction des éléments 24, 25, en cas de variations des conditions externes pour permettre aux oscillations de garder une élon- gation fixe. Si cette élongation doit être modifiée, on fait varier le signal de référence SF. On vient de décrire une forme de réalisation du dispositif de l'invention à un pot magnétique 1OI moteur et un pot magnétique 10' de mesure d'angle, en combinaison avec un ressort de rappel 36, le pot 10" et le ressort 36 agissant dans deux sens opposés. Le dispositif de l'invention pourrait n'être pourvu que d'un seul pot magnétique assurant la fonction "moteur" dans un sens ainsi que, et de préférence, la fonction mesure". Dans ce cas, on conçoit facilement que l' & ctronique des chaînes de mesure et d'asservissement serait beaucoup plus complexe. Dans la forme de réalisation décrite et représentée, les pots magnétiques sont disposés des deux côtés de la palette, si bien que l'effet moteur ne peut être exercé que dans un seul sens, et que des moyens de rappel, ici, élastiques, le ressort 16, sont nécessaires. On pourrait concevoir de disposer les deux pots magnétiques d'un même côté de la palette. Dans ce cas, et avec deux impul- sions de commande par cycle, respectivement sur les deux bobines des deux pots, et donc un doublement de l'énergie, le ressort de rappel élastique ne serait plus nécessaire puisque les pots assureraient i tour de rôle cette fonc- tion de rappel alors, non plus élastique, mais magnétique. Il suffirait alors de prévoir une électronique de commu- tation pour que chaque pot et à chaque cycle exerce suc cessivement une fonction moteur et une fonction mesure, un pot exerçant une fonction moteur dans un sens pendant que l'autre exerce une fonction mesure puis une fonction moteur dans l'autre sens, c'est- & dire une fonction rappel. On a décrit le dispositif de l'invention dans son applicatien & 11 entraînement d'un miroir dans un mouvement oscillatoire. Le dispositif de l1invention s'appliquerait également à l'entraînement d'un miroir en déplacement alternatif rectiligne.Sans décrire en détail la ferme que présenterait alors le dispositif, car elle ne serait pas fondamentalement différente de celle qui a été décrite, précisons seulement que, dans ce cas, la palette pourrait store disposée perpendiculairement à l'axe 2, cest-i-dire avec ses faces les plus étendues perpendiculaires i l'axe 2, la disposition relative de la plaquette, des platines fixes et des demi-pots restant celle représentée sur la figure 1, l'axe 2 serait libre en translation dans ses paliers et fixe en rotation, et non plus fixe en transla- tion et libre en rotation comme dans l'exemple décrit, et le ressort 16 ne serait plus un ressort spirale mais un ressort de traction ou de compression. Notons-encore qu'à la place des paliers flexibles ou du ressort spirale de la forme de réalisation décrite et illustrée, on pourrait utiliser des barres de -torsion. Plusieurs dispositifs tels que celui décrit ci-dessus pourraient aussi autre combinés. La fréquence des oscillations du dispositif illustré pourrait être ajustée à l'aide, par exemple, d'une vis faisant varier lwinertie de la partie mécanique du dispositif ou le couple de rappel élastique du ressort. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'entraînement d'un miroir monté sur un axe dans un mouvement alternatif, caractérisé par le fait qu'une palette (3) est solidaire de l'axe (2) du miroir (1) et il est prévu des moyens électromagnétiques (10") agencés pour entraîner la palette (3) au moins dans un sens du mouvement alternatif, et des moyens de rappel (,6) pour entraîner la palette (3) dans l'autre sens du mouvement alternatif. 2 - Dispositif selon la revendication 1, dans lequel il est prévu des moyens (16-19) pour mesurer le déplacement alternatif de la palette (5), des moyens (19 , 23, 24 25, 22) pour déterminer l'amplitude des alternances du déplacement et des moyens (19 - 22) pour déterminer la durée des impulsions d'excitation des dits moyens électromagnétiques. 3 - Dispositif selon lune des revendications 1 et 2, dans lequel les moyens électromagnétiques d'entraînement de la palette (5) comprennent un pot (lu") en matériau magnétique, comportant un premier demi-pot (11") en matériau magnétique, fixe, un deuxième demi-pot (12") en matériau magnétique, mobile, solidaire de la palette (3) et disposé pour coopérer avec le premier (11"), une bobine (14") dans les deux demi-pots, et un circuit (16-23) d'excitation électrique de la bobine (14"). 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 i 3, dans lequel lesdits moyens de rappel sont des moyens de rappel électromagnétiques. 9 - Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les dits moyens de rappel électromagnétiques comprennent un pot en matériau magnétique et les dits moyens dtentrat- nement de la palette comprennent un pot en matériau magné- tique, les deux pots étant disposés d'un mEme côté de la palette. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les dits moyens de rappel sont des moyens de rappel élastiques (36). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la palette et les moyens d'entraînement et de rappel de la palette sont agencés pour entrainer le miroir en déplacement alternatif rectiligne. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la palette (5) et les moyens d'entraînement (10") et de rappel (36) de la palette (5) sont agencés pour entraîner le miroir (1) dans un mouvement oscillatoire angulaire. 9 - Dispositif selon la revendication 3, dans lequel il est prévu un deuxième pot (10') en matériau magnétique, pour la mesure du déplacement alternatif de la palette (3), comprenant un premier demi-pot (12'), fixe, un deuxième demi-pot (11'), mobile, fixé sur-la palette (5) du côté opposé & celui sur lequel est fixé le demi-pot (12") mobile du pot d1entrainement (îo"), et disposé pour coopd- rer avec le premier demi-pot (12t) du pot de mesure (101), une bobine (14') dans les deux demi-pots (11', 12') du pot de mesure (10'), un circuit (16, 17) d'excitation électrique de la bobine (14') du pot de mesure (loi), lesdits moyens de rappel étant des moyens de rappel dlas- tiques (36). 10 - Dispositif selon la revendication 9, dans lequel le circuit d'excitation électrique de la bobine (14't) du pot d'entraînement (lO") comprend des moyens (18) do mesure du courant traversant la bobine de mesure (14'), et des moyens (19-25) agencés pour délivrer à la bobine (l4n) du pot d'entraînement des impulsions d'amplitude et de durée déterminées à partir du courant do la bobine (14') du pot de mesure (10'). Il - Dispositif selon la revendication 10, dans lequel il est prévu des moyens (27, 21, 22) agencés pour lancer ou relancer les alternances du déplacement de la palette (3). 12 - Dispositif selon la revendication 11, dans lequel il est prévu des moyens (19, 23-23, 22) agencés pour d4- terminer l'amplitude des alternances du déplacement de la palette (5) auxquels sont raccord les moyens (27, 21, 22) de lancement des alternances du déplacement de la palette (5)* 13 - Dispositif selon la revendication 12, dans lequel les moyens de détermination de ltanpitude des alternances du déplacement de la palette (3) comprennent un premier redresseur (19), raccordés aux moyens (18) de mesure du courant de la bobine de mesure (î), un deuxième redr--- seur (23), raccordé au premier redresseur (19), un ampli- fixateur d'asservissement (24), raccordé au deuxième redresseur (23), et un chopper (22), raccordé à l'aapli- ficateur (24). 14 - Dispositif selon la revendication 13, dans lequel il est prévu des moyens agencés pour déterminer la durée des impulsions d'excitation de la bobine d'entraînement (14"), comprenant le premier redresseur (19), un détecteur de seuil (20), raccordé au premier redresseur, une bascule monostable (21), raccordée au détecteur de seuil 420), et le chopper (22), raccordé & la bascule (21).