Brevet FR2571865A1 — publié le 19860418

L'invention concerne une horloge solaire formée de deux parties, l'une fixe (ou cadran), l'autre mobile par rapport à la premiere; Le stator d'un moteur électrique alimenté par des cellules photo-dlectriques est rendu solidaire de la partie mobile et le rotor de ce m8me moteur est relié 9 la partie fixe par un axe. Dans les cadrans solaires classiques, un élément fixe en forme de tige projette son ombre sur un socle convenablement gradué et indique ainsi l'heure solaire. Dans des réalisations de capteurs solaires, 'a concentration ou plans, la poursuite du Soleil est assure par des dispositifs électroniques complexes nécessitant parfois l'usage d'un microcalculateur. L'objet de l'invention apporte une amélioration par rapport aux dispositifs précités en ce sens qu'il permet, sans appareillage électronique de déterminer avec une bonne précision la direction du Soleil. De plus c'est l'élément mobile lui-mame qui indique cette direction et non son ombre, permettant de mieux apprécier cette direction en la matérialisant. Les dessins annexés représentent, schématiquement et A titre d'exemple une forme d'éxécution et une variante de l'horloge, objet de l'invention. La fig 1 est une vue en perspective de l'invention. La fig 2 est une vue de dessus. La fig 3 montre le fonctionnement de l'horloge, b divers instants de la journée. La fig 4 représente un socle sur lequel peut entre, à titre d'exemple, montée l'horloge. La fig 5 représente une vue en coupe de l'invention. La fig 6 montre le principe de fonctionnement de l'horloge. La fig 7 représente le montage électrique sur une vue éclatée. L'horloge représentée sur les fig 1 et 2 est donc composée d'une partie fixe ou cadran (2) formée d'un plan porteur de graduations (3) permettant d'estimer la position angulaire de la direction privilégié du mobile (1) quelle soutient par un axe (9). La fig 5 montre cet axe (9), rendu solidaire du cadran (2) et. relié au rotor d'un moteur électrique (10) contenu dans la partie mobile (1). Ce mobile (i) est formé d'un volume, de préférence en forme de tétraèdre tronqué, comportant en son intérieur un moteur (10) dont le stator lui est solidaire. Ce mobile (1) posséde un plan de symétrie, qui comprend l'axe (9) de rotation; deux des faces,sym8triques, appelées Est (4) et Ouest (5), étant sécantes avec ce plan et avec le plan du cadran (2), une troisieme face, appelée Nord (6), étant orthogonale avec le plan de symétrie et le plan du cadran (2). la quatrième face (12) du tétraèdre étant représentée sur la vue en coupe de la fig 5. Le plan de symétrie définit donc une direction privilégiée, représentée par l'angle des deux faces Est (4) et Ouest (5), et matérialisée parle repère (8). Les trois faces (4,5,6) portent des cellules photo-électriques (7) qui alimentent le moteur électrique (10) par ses contacts (11). Les fig 3A,3B,3C,3D montrent le fonctionnement de l'horloge pendant une journée. Le cadran (2) est orienté convenablement comme indiqué, de façon que son axe de symtrie soit face au Sud (direction notée S). Au lever du Soleil (fig 3A) le mobile (1) est dans la position ou il s'est arrêté le soir précédent, c'est à dire qu'il indique la direction du coucher du Soleil (direction C). La face Nord (6) est éclairée alors dès le lever du Soleil (direction L), et tend à faire tourner l'ensemble dans le sens trigonométrique, gracie à ses cellules photo-électriques (7) qui alimentent le moteur (10) solidaire du mobile (1). La face Est (4) est alors progressivement éclairée. Elle tend à faire tourner le mobile (1) dans le meme sens et par conséquent la face Ouest (5) est peu à peu éclairée par le Soleil. Cette face tend à faire tourner le mobile (1) dans le sens contraire, celui des aiguilles d'une montre (fig 3B). Comme la face Nord (6) est maintenant plongée dans l'ombre, une position d'équilibre sera trouvée dès que les cellules (7) des faces Est (4) et Ouest (5) fourniront des tensions électriques opposées et des intensités électriques gales aux bornes (11) du moteur (10). La direction privi légiée du mobile indiquera alors la direction du Soleil (direction L). Au cours de la journée, il en sera de même : une position intermédiaire est représentée par la fig 3C; la position au coucher du Soleil (direction C) est représentée par la fig 3D. Sur chaque figure 3A à 3D, les directions de l'Est et de l'Ouest sont notées E et O. Tout au long de la journée la face Nord (6) sera plongée dans l'ombre tandis que les faces Est (4) et Ouest (5), constamment éclaires du moins tant que les conditions climatiques le permettent, orienteront convenablement le mobile (1) vers le Soleil. Après une interruption plus ou moins longue de l'éclairement solaire, le mobile (i), dès le rétablissement de cet éclairement, reprendra une position correcte. La fig 4 montre un exemple de socle (13) sur lequel la partie fixe (2) pourra entre montée. Ce socle (13) donne au cadran (2) une inclinaison cX par rapport à sa base, posée sur le plan horizontal. Celle-ci pourra autre de préférence égale ou voisine à celle du plan de l'écliptique. Elle pourra le cas échéant être modifie suivant la saison. Une valeur moyenne fixe de pourra être choisie, correspondant à l'inclinaison du plan de l'écliptique pendant les équinoxes de printemps ou d'automne. La figure 6 représente l'horloge éclairée par les rayons solaires. Elle est ici en position instable. Le flux de rayons solaires capte par la face Ouest (5) est supérieur au flux capté par la face Est (4). Les cellules photo-électriques de la face Ouest (5) seront donc prédominantes dans l'alimentation du moteur électrique (io) et le mobile (1) pivotera donc dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'8 ce que les delairements des cellules (7) des faces Est (4) et Ouest (5) soient identiques. La figure 7 représente une vue éclatée du mobile montrant les branchements électriques de l'appareil. Les faces internes des cellules (7) des faces Est (4) et Nord (6) du mobile ainsi que la face externe de la cellule (7) de la face Ouest (5) sont reliées à la même borne (11) du moteur (10). Les faces externes des cellules des faces Est (4) et Nord (6) du mobile (1) ainsi que la face interne de la cellule (7) de la face Ouest (5) sont reliées à l'autre borne (il) Les applications de l'objet de l'invention sont celles des systèmes de poursuite du soleil telles que les horloges solaires ou les dispositifs de guidage des capteurs solaires. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes de réalisation ou d'application indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. En particulier les formes, tétraédriques pour ltélément mobile (1) et circulaire de l'élément fixe (2) sont susceptibles de variantes importantes, sans pour cela modifier le fonctionnement de l'objet de l'invention. D'autre part, on peut faire varier le nombre de cellules sur chaque face en les reliant en série ou en parallèle. REVENDICATIONS 1) Système permettant de suivre la course du Soleil caractérisé en ce qu'il est d'un fonctionnement autonome, n'utilisant que l'énergie photoélectrique et qu'il permet par le déplacement d'un repère matériel (8) sur un plan de référence de connattre l'heure solaire. 2) Système suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend deux parties, l'une fixe (2), ou cadran, porteuse de graduations (3), l'autre mobile (1) en rotation par rapport à la première, autour d'un axe (9) pependiculaire à celle-ci, et possédant un repère (8) qui permet d'évaluer son déplacement angulaire. 3) Système suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la partie mobile (1) possède un plan de symétrie perpendiculaire au cadran (2), contenant l'axe de rotation (9) et l'intersection de deux faces symétriques (4 et 5) porteuses de cellules photo-électriques (7), le repère (8) étant plaçé sur cette intersection ou son prolongement. 4) Système suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le centre de gravité de la partie mobile (1) se trouve sur l'axe de rotation (9). 5) Système suivant la revendication 4 caractérisé en ce que la partie mobile (1) est solidaire du stator d'un moteur électrique (10) dont le rotor est fixé, par l'intermédiaire de son axe (9), au cadran (2). 6) Système suivant la revendication 5 caractérisé en ce que les cellules photo-électriques (7) alimentent de façon inverse le moteur électrique (10) et que par conséquent chacune des deux faces (4 et 5), lorsqu'elle est éclairée par le rayonnement solaire tend à faire pivoter la partie mobile (1) de façon à présenter l'autre face au rayonnement. 7) Système suivant la revendication 6 caractérisé en ce que la partie mobile (1) a une forme tétraédrique tronquée, les deux faces symétriques (4 et 5) étant inclinées l'une par rapport à l'autre d'un angle compris entre 10 et 170 degrés, de préférence de 45 à 90 degrés, et étant inclinées avec le plan de la partie fixe (2) d'un angle compris entre 10 et 100 degrés, de préférence de 45 à 90 degrés. 8) Système suivant la revendication 7 caractérisé en ce qu'une troisième face (6) du tétraèdre est orthogonale avec le plan de symétrie des deux premières (4 et 5) et qu'elle est équipée d'une ou plusieurs cellules photo-électriques (7) permettant de donner une rotation initiale à la partie mobile (1) lorsqu'elle est éclairée par le rayonnement solaire et que les deux autres faces (4 et 5) ne sont pas ou peu éclairées. 9) Système suivant les revendications 6,7 et 8 caractérisé en ce que la partie fixe (2) est monté sur un socle (13) permettant d'incliner le cadran (2) par rapport à un plan horizontal.