Brevet FR2640042A1 — publié le 19900608

INCLINOtETRE PENDULAIRE A LECTURE OPTIQUE La pressente invention concerne les lnclinomètres, et plus particulièrement les inclinomètres pendulaires. Les inclinomètres pendulaires selon l'art antérieur possedent des dispositifs à impédance variable et à frotteurs mécani- ques pour réaliser des mesures d'inclinaison La présente invention propose un inclinomètre pendulaire à lecture optique. Plus précisément, la présente invention prévoit un inclinomètre pendulaire comprenant d'une part un boîtier ferme creux, définissant une cavité intérieure sensiblement cylindrique d'axe donne ferme par des première et deuxième faces opposées et d'autre part un pendule situé dans la cavité intérieure du boi- tier.Le boîtier comprend sur la première face de la cavité, un moyen d'éclairement homogène d'un tronçon de couronne circulaire de la deuxième face de la cavité et sur la deuxième face de cavité, un moyen de détection de l'eclairement au niveau du tronçon de couronne e claire. Le pendule comprend un disque tournant autour dudit axe, ce disque étant partiellement évidé de façon asymétrique par rapport à l'axe en laissant en place sa périphérie et sa face en regard de la deuxième face de ladite cavité, une fente axiale étant ménagée dans la zone évidée entre le moyen d'éclairement et le moyen de détection, Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 représente schématiquement une vue en coupe verticale d'un inclinomètre pendulaire selon la présente invention la figure 2 représente le pendule d'un tel inclinomètre pendulaire la figure 3 représente une plaque support de pistes d'un tel inclinomètre pendulaire la figure 4 représente une vue en coupe axiale verticale d'un tel inclinomètre pendulaire complet ; et la figure 5 représente une vue agrandie d'une partie de la plaque support de pistes représentée à la figure 3. La figure 1 représente une vue en coupe verticale partielle et schématique d'un inclinomètre pendulaire selon la présente invention. Cet inclinomètre pendulaire comprend un boîtier 1 ferme et creux qui définit une cavité intérieure 2 cylindrique d'axe D. La cavite intérieure 2 est fermée par des première et deuxième faces 3 et 4 opposées. Un moyen d'éclairement 5, destiné à éclairer de façon homogène un tronçon de couronne circulaire de la face 4, est prévu sur la face 3 de la cavité. La face 4 possède un moyen 6 de détection de la position d'une fente lumineuse située dans le tronçon de couronne susceptible d'être éclairé. Un pendule 7 situé dans la cavité intérieure 2 du boltier 1 est constitué par un disque 8. Le disque 8 comporte une zone évidée 9 qui laisse en place la périphérie de ce disque ainsi que sa face 10 en regard de la face 4 de la cavité. Une fente axiale 11, représente en pointillés, est ménage dans la face 10 au niveau de la zone évidée 9, entre le moyen d'éclairement 5 et le moyen 6 de détection. Ce moyen de détection reçoit de la lu mière, représentée schématiquement par une flèche F en tirets, à travers la fente 11. ta zone évidée 9 est prévue pour que, à ltéquilibre du pendule, la fente 11 se trouve sensiblement verticale. Ainsi quand le boîtier 1 tourne, la position de la fente lumineuse sur le détecteur 6 est caractéristique de la rotation du boltier autour de l'axe D. La lumière émise à partir du moyen d'éclairement est principalement confinée dans la zone évidée 9 du pendule L'espace entre les parois de la cavité intérieure du boîtier et les parois exterieures du pendule est très fable pour éviter tout passage de lumiere parasite, et pratiquement aucune lumière ne vient éclairer le moyen de détection en dehors de celle passant à travers la fente. La figure 2 représente un mode de réalisation du pendule 7 de l'incl1nometre pendulaire de la figure 1. Ce pendule 7 a une forme extérieure cylindrique autour de l'axe D. Un alésage 16 muni de deux roulements traverse de part en part le pendule suivant son axe D. La zone évidée 9 du pendule est située au-dessus et de part et d'autre de l'alésage 16. Elle est délimitée par deux plans 17 et 18 orientes de façon symétrique par rapport à un plan vertical passant par l'axe D et inclines de manière à representer un V renverse. La zone evidee 9 est délimitez sur les catés et en haut par une paroi 19 d'épaisseur e constante qui la sépare de l'exte- rieur du pendule. Une partie pleine 20,. faisant office de poids du pendule, est situe entre les plans 17 et 18, sous l'alésage 16. La figure 3 représente une plaque isolante 31 disposée sur la face 4 du boîtier, portant le moyen 6 de détection de l'eclairement. Cette plaque isolante 31 possede un pourtour 32 circulaire et est traversée en son centre par un orifice 33. Elle comprend un côté de fixation 34 (non visible sur la figure 2) 9 l'inclinomètre et un côté support de pistes 35. Elle est réalisée par exemple en céramique. La plaque isolante 31 comprend sur son côté support de pistes 35 une première piste 36 circulaire centrée par rapport à l'axe n. Cette piste 36 possède une résistance R uniforme. Chacune des extrémités de cette piste 36 est pourvue d'une borne A, B reliée à une alimentation de référence bipolaire. Une deuxième piste 39 circulaire conductrice est concentrique et extérieure à la piste 36. Une des extrémités de cette piste 39 est pourvue d'une borne C constituant la sortie. Une région photoconductrice 41 est située entre les pistes 36 et 39. Cette région 41 est par exemple réalisée en sulfure de cadmium (Cds). Ainsi quand une fente lumineuse 42 arrive radialement sur la région photoconductrice, elle relie les pistes 36 et 39 et le potentiel de la borne C donne une indication représentative de la position du point d'incidence. La figure 4 représente une vue en coupe axiale verticale d'un mode de réalisation de l'inclinomètre pendulaire complet. Le boîtier 1 est composé d'un support 52 et d'une cloche 53 emboîtée dans le support 52. Le boîtier 1 présente une cavité intérieure 2 cylindrique autour de l'axe D. La cavité intérieure 2 comprend deux faces 3 et 4 opposées. La plaque isolante 31 est fixée sur la face 4 par de la colle 57. La cloche est par exemple réalisée en un alliage métallique. La colle est par exemple de l'HEXCELITE 6109 qui permet un bon collage entre la céramique de la plaque isolante 31 et l'alliage de la cloche 53. La cloche 53 comprend une paroi arrière 58 présentant une face extérieure 59 plane et percée d'une ouverture 60 à sa partie inférieure. Un circuit imprimé 61, qui permet de contrôler l'alimentation des pistes 36, 39 et la mesure des courants, peut tette fixé à la face extérieure 59. Des fils électriques 63 relient les bornes des pistes 36, 39 au circuit imprimé 61 en passant a travers l'ouverture 60. Ces fils électriques sont noyés dans la colle 57 qui en assure le maintien. Un arbre 64, fixé au support 52 et la cloche 53, traverse la cavité 2 suivant l'axe D. Le pendule 7 est situé dans la cavité 2 du boîtier. De dimensions extérieures légèrement inférieures à celles de la cavité, ce pendule est monté sur l'arbre 64 par l'intermédiaire de roulements 65. La région photoconductrice 41 présente une largeur a. La fente Il possède une dimension verticale b sensiblement supérieure à la largeur a de cette région 41. La fente 11 est aussi étroite que possible pour que l'inclinomètre présente une précision élevée mais suffisamment large pour que la zone insolée de la couche 41 soit bien conductrice. Le support 52 comprend une paroi avant 66 dont la face tournée vers la cavité 2 constitue la face 3 de cette cavité. Cinq ouvertures 67 identiques traversent la paroi avant 66. Elles sont toutes situées à une même distance de l'axe D, et un même écart angulaire les sépare. Lorsque l'inclinomètre est à la position d'équilibre, comme dans le cas de la figure 4, l'une des cinq ouvertures est placée à la verticale de l'arbre 64 et les autres sont situées de façon symétrique de chaque côté du plan vertical passant par cet arbre. Une diode électroluminescente 68 prend place dans chacune des cinq ouvertures 67. La cavité intérieure 2 du boîtier comporte un liquide d'amortissement 69. Le choix de la quantité de liquide et de sa viscosité permet de doser l'amortissement. Ce liquide 69 est par exemple une huile silicone transparente. Un joint torique 70 assure l'étanchéité entre le support 52 et la cloche 53. Les parois de la cavité intérieure 2 du bottier et le pendule doivent être d'un noir mat pour éviter tout effet lumineux parasite. De plus, les ouvertures diverses doivent être obturées avec par exemple une colle opaque noire telle que la colle ECOBON 51 noire. Le circuit imprimé 61 est aussi fixé avec cette colle ECOBON 51 noire à la face extérieure 59 de la paroi arrière 58. La figure 5 représente une vue agrandie d'une partie de la plaque isolante 31 éclairée par les cinq diodes électrolumine- scentes 68, en l'absence du pendule entre les diodes et la plaque isolante. La fente 11 est représentée en pointillés. Chaque diode électroluminescente éclaire une zone circulaire 76 qui recouvre sur une partie de leur longueur les deux pistes 36, 39 et la région photoconductrice 41 entre ces pistes. Les zones circulaires adjacentes se chevauchent pour fournir un éclairement homogène au niveau de la fente 11 et de la région photoconductrice 41 sur une plage angulaire t couvrant ltensemble des cinq zones circulaires, excepté les bords extrêmes. La plage angulaire peut être par exemple de ? dans le cas où l'inclinomètre comprend cinq diodes électroluminescentes (cela dépend de la distance entre les diodes et la plaque isolante, du type de diodes, de leur écartement dans le support,...). On peut prévoir un nombre de diodes électrominescentes différent suivant la plage angulaire à couvrir. Un éclairement de la région photoconductrice 41 la rend conductrice. Dans l'inclinomètre, cette région 41 n'est éclairée qu'a travers la fente du pendule. La région n'est ainsi conductri- ce qu'au niveau de cette fente. La piste 36 est séparée à l'empla- cement de la fente en deux portions PA et PB situées du côté des bornes A et B et de résistances RA et RB respectivement. Le moyen de détection de l'éclairement délivre une tension liée au rapport des résistances RA et RB qui varie suivant l'inclinaison subie par 1'inclinomètre. La cloche 53 peut pivoter par rapport au support 52 afin de permettre le réglage initial (réglage du zéro à l'équilibre). Une fois ce réglage effectué, la cloche est immobilisée avec des moyens de fixation (non représentés sur les figures). Aucun frottement n'intervient sur les pistes. De plus, 1'inclinomètre ne possède pas de butée en fin de pistes. Ainsi, lors de chocs violents, le pendule peut faire plusieurs tours complets autour de l'arbre support sans dégât. Ainsi, cet inclinomètre de haute précision présente une grande résistance et une grande fiabilité. Le pendule peut être réalisé en un matériau non magnétique, tel que le laiton Cela permet de s'affranchir de l'influence magnétique qui varie suivant la position a laquelle on se trouve sur la terre. Un inclinomètre comprenant un pendule en laiton pourra être avantageusement utilisé dans la navigation. A cause de sa grande résistance, 1'inclinomètre selon l'invention peut être employé dans des aomaines où il encaissera des chocs violents ; il peut par exemple être embarqué sur des véhicules tous terrains. Un tel incLinomètre peut également être utilisé comme moyen de maintien à l'équilibre d'une installation telle que par exemple une plate-forme pouvant pivoter sur un axe. Dans ce cas, l'inclinomètre est chargé de détecter tout écart par rapport à la position d'équilibre. Lorsqu'un tel écart intervient, un dispositif d'asservissement, commandé par l'inclinometre, rectifie la position de la plate-forme. La présente invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisation qui apparaîtront à l'homme de l'art Par exemple, à chaque diode photoconductrice pourront être associés des moyens de focalisation de la lumière. REVENDICATIONS 1. Inclinomètre pendulaire comprenant d'une part un boîtier (1) fermé creux, définissant une cavité intérieure (2) sensiblement cylindrique d'axe donné (D) fermée par des première et deuxième faces (3, 4) opposées et d'autre part un pendule (7) situé dans la cavité intérieure (2) du bottier (1), caractérisé en ce que le boîtier (1) comprend sur la première face (3) de la cavité (2), un moyen (5) d'éclairement homogène d'un tronçon de couronne circulaire de la deuxième face (4) de la cavité (2), sur la deuxième face (4) de la cavité (2), un moyen (6) de détection de l'éclairement au niveau du tronçon de couronne éclairé, et en ce que le pendule (7) comprend un disque (8) tournant autour dudit axe (D), ce disque étant partiellement évidé de façon asymétrique par rapport à l'axe (P) en laissant en place sa périphérie et sa face (10) en regard de la deuxième face (4) de ladite cavité (2), une fente (11) axiale étant ménagée dans la zone évidée (9) entre le moyen d'éclairement (5) et le moyen de détection (6). 2. InclinomEtre pendulaire selon la revendication 1, ca ractérisé en ce qu'un liquide d'amortissement (69) est situé dans la cavité (2) du bottier (1). 3. Inclinomètre pendulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (6) de détection de l'éclairement comprend une première piste (36) circulaire, de résistance (R) uniforne et dont au moins une extrémité est reliée à un pont de mesure, une deuxième piste (39) circulaire, concentrique à la première piste (36), conductrice et dont une extrémité est reliée au pont de mesure, et une région photocpnductrice (41) située entre lesdites première et deuxième pistes (36) et (39), la largeur (a) de cette région étant inférieure a la hauteur du faisceau traversant ladite fente. 4. Inclinomètre pendulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (5) d'éclairement est constitué par un ensemble de diodes electroluminescentes (68), disposées en couronne. 5. Inclinomètre pendulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (l) comprend un support (52) et une cloche (53) emboîtée dans ledit support (52), ladite cloche (53) pouvant pivoter par rapport au support (52) pour permettre le réglage de zéro. 6. Inclinomètre pendulaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pendule (7) est réalisé en un matériau non magnétique tel que le laiton. 7. Inclinomètre pendulaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que la région photoconductrice (41) est réalisée en sulfure de cadmium (CdS).