Brevet FR2578066A1 — publié le 19860829

La présente invention concerne un ensemble formant horloge solaire susceptible d'indiquer l'heure à partir de la position du soleil lorsque celui-ci est apparent. On connatt des horloges solaires basées sur le déplacement de l'ombre d'un style projetée sur un cadran o sont marquées les heures. Cependant, de telles horloges solaires ne donnent qu'une heure approximative, une heure qui n'est jamais exacte puisque le soleil se déplace de quelques degrés en Est ou en Ouest de sa "vraie" position. De plus, ces horloges connues ne permettent pas une lecture facile de loin du fait de l'insuffisance de contraste entre l'ombre utile et la surface illuminée du cadran. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus des horloges connues en proposant un ensemble formant horloge solaire caractérisé en ce qu'il comprend une partie formant écran comportant plusieurs fentes permettant le passage d'un faisceau étroit de rayonnement solaire et angulairement décalées pour être successivement traversées par ledit faisceau de rayonnement solaire; un cadran à plusieurs graduations horaires; un système de remplissage de récipients, visibles de l'extérieur, et symbolisant chacun une durée écoulée prédéterminée lorsque rempli d'un liquide tel que de l'eau; un dispositif de commande du système de remplissage chaque fois qu'une fente est traversée, à une heure précise, par le faisceau de rayonnement solaire qui adresse une graduation horaire dudit cadran. Selon une caractéristique de l'invention, l'ensemble comprend des moyens d'ouverture des fentes précitées, chacun associé à une fente et actionné par le dispositif de commande précité à l'heure précise précitée. Selon encore une auure caractéristique de l'invention, chaque dispositif de commande précité comprend un élément sensible au rayonnement solaire et un circuit à microprocesseur programmé selon l'équation solaire pour actionner le moyen d'ouverture précité lorsque l'élément sensible reçoit un rayonnement solaire à l'heure précitée. Selon toujours une autre caractéristique de l'invention, le système de remplissage précité comprend plusieurs jets d'eau associés respectivement aux graduations horaires du cadran précité, chaque jet d'eau étant mis en service par le dispositif de commande à l'heure précise précitée. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque moyen d'ouverture est constitué par un tube monté pivotant dans la fente associée et pourvu d'une ouverture longitudinale pour le passage du faisceau du rayonnement solaire précité. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts,caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face de l'ensemble selon la présente invention, - la figure 2 est une vue de dessus de l'ensemble de l'invention suivant la flèche II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 1, et - la figure 5 représente sous forme de schéma bloc un dispositif électronique de commande faisant partie de l'ensemble de l'invention. En se reportant aux figures i à 3, l'ensemble formant horloge solaire de l'invention est réalisé sous forme d'un édifice comprenant une partie formant écran 1, dans le cas présent en forme de voûte ou d'arche, et une partie formant cadran 2 située sous la voûte. La voûte 1 comprend une pluralité de fentes longitudinales 3 débouchant de part et d'autre suivant l'épaisseur de la voûte et angulairement espacées de façon régulière sur la calotte sphérique de la voûte définie entre les points d'arc de cercle A et B (seules les fentes longitudinales situées sur la portion de calotte sphérique définie entre les points A et C d'arc de cercle moitié de l'arc A B étant représentés). Le cadran 2 est défini à partir d'un tronc de pyramide à base parallèles et ayant deux grands côtés latéraux 2a, 2b de forme concave. Chaque c8té latérale 2a, 2b du cadran 2 comporte une pluralité de graduations horaires, dans le cas présent représentées par des chiffres romains, et disposées régulièrement le long de la partie concave sensiblement au niveau supérieur du tronc de pyramide. Les graduations horaires sont dimensionnées pour être visibles de loin de part et d'autre du cadran 2. Les fentes 3 sont contenues respectivement dans des plans inclinés par rapport à la verticale et inclinées dans ceux-ci d'un angle de la voûte correspondant à l'axe des pôles. En d'autres termes, la courbe formant le dessus de la voûte 1 est inclinée par rapport à l'horizontal de la valeur d'angle On comprend déjà des explications qui précèdent que lorsque le soleil représenté en figure 1 se déplace dans le sens de la flèche F, un rayonnement solaire passe successivement par les fentes 3 pour former un faisceau plan étroit qui vient frapper ou adresser successivement les différentes graduations horaires du cadran 2 qui se trouvent ainsi illuminées de façon bien visible. Bien entendu, la position angulaire de deux fentes successives 3 tient compte de l'angle décrit par le soleil en une heure. De plus, non seulement les fentes 3 doivent être conformées en tenant compte de l'inclinaison de la courbe formant le dessus de la voûte mais leurs longueurs doivent également tenir compte des soltices été et hiver, qui sont les mêmes sous toutes les latitudes, et leurs largeurs extérieures doivent tenir compte de l'équation solaire ou équation du temps en novembre et février qui sont les points extrêmes de variation. La figure 3 représente d'ailleurs la longueur de fente nécessaire pour tenir compte des soltices été et hiver. On conçoit ainsi que les disposition et inclinaison de l'édifice ci-dessus décrit nécessiteront pour chaque cas d'espèce, notamment le lieu, des calculs relativement complexes qui n'ont pas à être décrits plus en détail car sortant du cadre de la présente invention. L'ensemble selon l'invention comprend également un premier 4 et second 5 groupes de bassins situés symé- triquement de part et d'autre du cadran 2 suivant l'axe longitudinal X-X' et symbolisant chacun une durée écoulée prédéterminée comme il sera expliqué ultérieurement. Chaque groupe comporte, par exemple, quatre bassins disposés en escalier et référencés 41 à 44 pour le groupe 4, seuls les bassins 51 et 52 du groupe 5 ayant été entièrement représentés. Lorsque le bassin 41 (ou le bassin 51) est entièrement rempli d'un liquide tel que de l'eau, celui-ci déborde pour remplir le bassin 42 (ou 52) qui, lorsqu'également totalement rempli déborde pour remplir le bassin 43 (53) qui à son tour remplit le dernier bassin 44 lorsque débordant, les durées au bout desquelles chaque bassin se déverse dans l'autre bassin adjacent étant égales, par exemple, à un quart d'heure. Dans chacun des bassins des groupes 4 et 5 sont disposés au moins trois jets verticaux 6 à ouverture progressive symbolisant une durée prédéterminée inférieure à la durée de remplissage de chacun des bassins qui, dans le cas présent, est égal à cinq minutes. Comme représenté, chaque bassin comporte deux groupes de trois jets d'eau 6 disposés symétriquement par rapport à l'axe longitudinal X-X' de l'édifice suivant une configuration triangulaire. Le système de remplissage des bassins comprend une pluralité de jets d'eau 7 débouchant du cadran 2 et situés directement sous les graduations horaires, le nombre de jets d'eau 7 étant égal au nombre de graduations. Bien entendu, chaque jet d'eau 7, comme cela est connu en soi, peut être mis en service par l'ouverture d'une vanne reliée à un organe d'alimentation en eau sous pression, tel qu'une pompe, provenant d'une source d'eau qui peut être un grand bassin d'eau (non représenté) dans lequel est implanté l'édifice formant horloge solaire. L'ensemble comprend également des moyens d'ouverture des fentes 3 et qui, comme représenté en figure 4, peuvent être réalisés chacun par un tube 8 monté pivotant dans chaque fente et pourvu d'une ouverture longitudinale 8a pour le passage d'un faisceau plan étroit de rayonnement solaire. Le tube 8, en position de repos, a son ouverture disposée comme représenté en pointillés, empêchant ainsi le passage du faisceau plan étroit de rayonnement solaire. Chaque fente 3 comporte également au moins un élément 9 sensible au rayonnement solaire, tel que par exemple une cellule photo-électrique, une pile photo- voltaique ou analogue, et disposé très près de la surface extérieure de la voûte. La figure 5 représente le schéma du circuit électronique 10 commandant à la fois le pivotement d'un tube 8 et la mise en service d'un jet d'eau 7 à une heure précise. Le circuit de commande 10 est constitué dans le cas présent par un microprocesseur comprenant une unité centrale 11 sous le contrôle d'un programme contenu dans une mémoire morte 12 et établi suivant l'équation solaire ou équation du temps. L'unité centrale 11 est reliée par l'intermédiaire d'un bus d'information unidirectionnel à deux circuits d'interface 13 e 14. La sortie du circuit 13 est reliée à un organe de commutation 15, tel que par exemple un transistor de puissance, relié à un dispositif d'entralînement 16 du tube 8, tel que par exemple un moteur électrique. La sortie du circuit 14 est reliée à un autre organe de commutation 17, tel qu'un transistor, actionnant une vanne 18 associée à un jet d'eau 7. La référence 19 désigne une pompe électrique amenant de l'eau de la source mentionnée précédemment à la vanne 18. Les organes de commutation 15 et 17 sont validés par un signal produit en sortie de l'élément sensible 9 lorsque celui-ci reçoit un rayonnement solaire. Bien entendu, à chacune des fentes 3 est associé un circuit de commande 10 du type ci-dessus décrit. Le fonctionnement général de l'ensemble selon l'invention va être maintenant décrit. Lorsque le soleil se déplace suivant la flèche F d'Est en Ouest et se trouve par exemple à la position. illustrée en figure 1, correspondant à cette heure réelle 8 heures, le microprocesseur, à cette heure réelle précise, avec correction nécessaire tenant compte du diamètre apparent du soleil suivant la saison, envoit alors une information de commande à l'organe de commutation 15 via le circuit 13. L'organe de commutation 15, qui se trouve validé par l'élément sensible 9 en recevant un rayonnement solaire, commande alors le pivotement d'un quart de tour du tube 8, dont l'ouverture 8a passe alors de la position en pointillés à la position représentée en figure 4. Un faisceau plan étroit de rayonnement solaire passe ainsi à travers l'ouverture 8a et vient frapper les graduations horaires correspondant à huit heures en chiffres romains. Simultanément au pivotement du tube 8, s'effectue l'ouverture de la vanne 18, via le circuit 14 et l'organe de commutation 17, de sorte que les deux jets d'eau 7 associés à cette vanne et situés sous les graduations horaires correspondant à huit heures en chiffres romains, déversent de l'eau dans les bassins 41 et 51 qui, dès le premier quart d'heure écoulé, se déversent respectivement dans les bassins 42 et 52 durant un quart d'heure et ainsi de suite jusqu'au moment o, l'heure étant entièrement écoulée (c'est-à-dire o les quatre bassins sont totalement remplis), les quatre bassins se vident, avec le microprocesseur commandant la fermeture de la fente 3 par le tube 8 et de la vanne 18, et le jet de l'heure suivante se met en marche à l'heure réelle suivante par le microprocesseur associé déclenché par le rayonnement solaire frappant l'élément sensible suivant 9, un faisceau plan étroit de rayonnement solaire adressant la graduation horaire correspondante (IX heures du cadran 2. Il est à noter que les deux groupes de bassins, une fois l'heure écoulée, peuvent se vider dans le grand bassin entourant l'édifice. Pour permettre une meilleure exactitude de l'heure, les deux groupes de trois jets d'eau 6 se mettent successivement en marche toutes les cinq minutes écoulées par élévation progressive d'une gerbe d'eau visible. La commande de ces jets d'eau 6 peut être effectuée par le microprocesseur de chaque circuit 10. On a donc réalisé suivant l'invention un ensemble formant horloge solaire indiquant une heure visible de loin et visualisant l'heure à cinq minutes près grâce aux groupes 4 et/ou 5 de bassins et aux jets d'eau 6 également visibles de loin. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées à l'ensemble ci-dessus décrit sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, les moyens d'ouverture des fentes 3, au lieu d'être constitués par un tube, peuvent être réalisés par tout autre système mécanique provoquant l'ouverture d'une fente à l'heure précise. De plus, au lieu de prévoir des groupes de bassins représentant chacun un quart d'heure pour symboliser une heure écoulée, il est possible d'utiliser une pluralité de bassins disposés en escalier et représentant chacun une heure écoulée, des boules d'eau associées au bassin représentant une durée écoulée d'un quart d'heure pour chaque heure. Enfin, le nombre de graduations horaires gravées sur le cadran et donc le nombre de jets d'eau 7, dépend du nombre d'heures d'ensoleillement du lieu o est implanté l'ensemble formant horloge solaire de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Ensemble formant horloge solaire, caractérisé en ce qu'il comprend une partie formant écran (1) comportant plusieurs fentes (3) permettant le passage d'un faisceau étroit du rayonnement solaire et angulai- rement décalées.pour 8tre successivement traversées par ledit faisceau de rayonnement solaire; un cadran (2) à plusieurs graduations horaires; un système de remplissage (7) de récipients (41-44) visibles de l'extérieur et sym- bolisant chacun une durée écoulée prédéterminée lorsque rempli d'un liquide tel que de l'eau; un dispositif de commande (10) du système de remplissage chaque fois qu'une fente (3) est traversée par le faisceau de rayonnement solaire à une heure précise, ledit faisceau adressant une graduation horaire dudit cadran (2). 2.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'ouverture (8) des fentes précitées, chacun associé à une fente et actionné par le dispositif de commande précité à une heure précise précitée. 3.- Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque dispositif de commande (10) précité comprend un élément (9) sensible au rayonnement solaire et un circuit à microprocesseur programmé suivant l'équation solaire pour commander le moyen d'ouverture (8) précité lorsque l'élément sensible reçoit à l'heure précitée un rayonnement solaire. 4.- Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de remplis- sage précité comprend plusieurs jets d'eau (7) associés respectivement aux graduations horaires du cadran (2) précitées, chaque jet d'eau étant mis en service à l'heure précise précitée pour se déverser dans les récipients précités. 5.- Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque moyen d'ouver- ture précité est constitué par un tube (8) monté pivotant dans la fente associée (3) et pourvu d'une ouverture longitudinale (8a) pour le passage d'un faisceau plan étroit de rayonnement. 6.- Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit à micro- processeur précité est également programmé pour tenir compte du diamètre apparent du soleil aux différentes saisons. 7.- Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les récipients précités sont des bassins au nombre de quatre disposés en escalier et symbolisant chacun une durée déterminée, par exemple d'un quart d'heure. 8.- Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que dans chaque bassin précité sont disposés au moins trois jets d'eau (6) à ouverture progressive symbolisant chacun une durée écoulée de par exemple cinq minutes. 9.- Ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écran précité est en forme de voûte ou d'arche inclinée d'un angle égal à la latitude du lieu o est implantée ladite voûte.