Brevet FR2781292A1 — publié le 20000121

i HORLOGE SOLAIRE Domaine Technique L'invention se rattache au domaine des appareils de mesure et d'affichage du temps. Plus précisément, elie vise une horloge d'un type nouveau indiquant l'heure solaire même par temps couvert, de jour comme de nuit. Techniques antérieures Comme on le sait, un cadran solaire est un appareil connu depuis l'Antiquité qui permet de déterminer l'heure en utilisant la projection sur un cadran de l'ombre portée d'un style fixe. En fonction de la position du soleil, la position de l'ombre varie sur le cadran, et vient en regard de différentes graduations marquées sur le cadran. Or, compte tenu de l'inclinaison de l'axe de la terre par rapport au plan de l'écliptique, la hauteur du soleil, mesurée dans une direction fixe, varie tout au long de l'année. Il s'ensuit que le cadran solaire doit présenter une pluralité de séries de graduations correspondant chacune à une période de l'année. La détermination de la position de chacune des graduations est un travail complexe et fastidieux qui doit être répété en chaque lieu d'installation d'un cadran solaire. Un problème que se propose de résoudre l'invention est celui de l'influence de la variation de hauteur du soleil au cours de l'année sur la précision de l'heure affichée et de la complexité d'une telle horloge solaire. Par ailleurs, une caractéristique majeure des cadrans solaires est de ne pas permettre l'indication de l'heure lorsque les conditions météorologiques sont défavorables, et plus précisément dès que le soleil n'est plus visible lorsqu'il est par exemple caché par de la nébulosité. Bien évidemment, il est impossible avec un cadran solaire d'indiquer l'heure lorsque le soleil n'est pas encore levé ou déjà couché. L'objectif de l'invention est de proposer une horloge solaire dérivée du principe du cadran solaire, qui permette la visualisation et l'indication de l'heure solaire précisément tout au long de l'année et tout au long d'une période quotidienne, et avantageusement quelles que soient les conditions météorologiques. Exposé de l'invention L'invention concerne donc une horloge solaire qui se caractérise en ce qu'elle comporte: - un écran présentant une pluralité de graduations correspondant aux subdivisions d'une période quotidienne; - un style situé en avant dudit écran, et disposé de telle manière que l'ombre portée dudit style se projette sur ledit écran; - des moyens pour modifier l'orientation dudit style par rapport à l'écran en fonction du déplacement du soleil. De la sorte, le style de l'horloge conforme à l'invention est mobile, et son mouvement est induit de telle sorte que la position de l'ombre portée soit la même pour une heure solaire donnée quelle que soit la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon. Ainsi, l'ombre projetée sur l'écran est la même à une heure donnée, que l'on soit en été ou en hiver. Dans une forme avantageuse, les moyens pour modifier l'orientation du style sont agencés de telle manière que les dimensions de l'ombre portée du style soient constantes quelle que soit la position du soleil par rapport à l'écran. De la sorte, l'excursion de l'ombre portée du style peut être limitée à une zone préférée. En d'autres termes, ces moyens sont agencés de telle sorte que le style se trouve toujours entre le soleil et la zone préférée de l'écran, au cours du mouvement du soleil qui peut atteindre jusqu'à 180 . Dans une première forme de réalisation, les moyens pour modifier l'orientation du style sont constitués par quatre filins reliés par une extrémité à une zone du style, l'orientation, la longueur et la mise sous tension desdits filins étant réglables. De la sorte, en jouant sur l'orientation, la traction et la longueur des quatre filins, on peut positionner les extrémités du style de telle manière que l'ombre portée vienne exactement à l'emplacement souhaité par rapport aux graduations de l'écran. En pratique, les extrémités libres des filins dirigés vers le sol sont montées sur un chariot mobile et les extrémités libres des filins dirigés vers le haut sont montées sur une plateforme rotative fixée sur une poutre coulissante horizontale, elle-même solidaire d'un pont roulant monté sur le sommet de l'écran. Avantageusement en pratique, l'horloge comprend un organe apte à déterminer la position du soleil par détection du rayonnement électromagnétique du soleil. De la sorte, même lorsque le temps est couvert, la position du style est néanmoins assurée avec précision pour qu'elle corresponde à la position permettant d'obtenir l'ombre portée qui sera disposée de façon optimale dès que le soleil réapparaîtra. Dans cette forme de réalisation, il peut s'avérer avantageux que l'horloge comporte un moyen d'éclairage focalisé destiné à matérialiser sur l'écran la position de l'ombre du style. Ainsi, dans le cas o le soleil n'est plus visible, la projection sur l'écran du faisceau focalisé, par exemple du type laser, dessinera le contour de l'ombre théorique en se substituant à l'ombre du soleil inexistante. Par temps dégagé, l'ombre sera positivement soulignée par la présence du faisceau lumineux focalisé. Dans un ensemble plus perfectionné, l'horloge conforme à l'invention peut comporter une liaison avec une autre horloge analogue localisée sur un fuseau horaire différent, liaison par laquelle est transmise la position du soleil dans un lieu décalé, en vue du calcul de la position du soleil dans le premier site dans le cas o le soleil est déjà couché ou pas encore levé. Ainsi, il est donc possible d'afficher sur l'horloge conforme à l'invention l'heure solaire virtuelle même lorsque le soleil est en-dessous de l'horizon. Dans une forme pratique et avantageuse, l'écran peut pivoter de +/- 30 par rapport à une position initiale autour d'un axe vertical passant par son centre. Cette rotation permet une projection satisfaisante de l'ombre du style aux heures extrêmes de la journée. Avec la même finalité, l'écran peut présenter une certaine concavité ou convexité. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l'appui des figures annexées dans lesquelles: La figure 1 est une vue en perspective sommaire d'une première manière de réaliser l'invention. La figure 2 est une vue en perspective sommaire de la figure 1 concernant la manière de mouvoir le style vis à vis de l'écran. La figure 3 est une autre vue en perspective sommaire de la figure 1. La figure 4 est une vue en perspective sommaire schématique illustrant l'utilisation d'un faisceau de lumière focalisé pour souligner l'ombre portée. La figure 5 est un diagramme schématique illustrant l'utilisation d'un pointeur solaire. Manière de réaliser l'invention Comme on le voit à la figure 1, l'horloge solaire conforme à l'invention comporte un écran (1) présentant une pluralité d'indications (2) correspondant aux subdivisions d'une période quotidienne. Dans la forme représentée, l'écran (1) présente douze subdivisions (2), à l'instar d'une horloge traditionnelle, dans laquelle le style (3) effectue donc deux mouvements de trajectoire identique au cours d'une journée. Bien entendu, l'invention couvre les variantes dans lesquelles les subdivisions (2) sont en nombre différent, et par exemple 24 de telle sorte que le style mobile (3) effectue une seule trajectoire par jour. L'horloge conforme à l'invention comporte également un style (3) situé en avant dudit écran (1) et disposé de telle manière que son ombre portée (4) se projette sur l'écran, en regard des graduations pertinentes (2). Dans la forme représentée à la figure 1, le style (3) est monolithique et rectiligne, mais l'invention couvre bien évidemment toutes les formes de réalisation dans lesquelles le style présente une forme plus sophistiquée, par exemple asymétrique en forme de pointeur, ou plus généralement épousant une forme esthétique ou une forme variable: dans ce dernier cas de figure, les moyens pour modifier la forme du style sont agencés de telle manière que les dimensions de l'ombre portée du style soient constantes, quelle que soit la position du soleil par rapport à l'écran. Selon une caractéristique de l'invention, cette horloge présente des moyens pour modifier l'orientation du style (3) par rapport à l'écran (1) en fonction du déplacement du soleil. Dans la forme de réalisation de la figure 1, ces moyens sont constitués par un ensemble de 8 filins (5,6,7,8,9,10,11,12). Quatre de ces filins (5,6,7,8), dirigés vers le haut de l'écran, sont reliés d'une part aux extrémités (13,14,15,16) du style (3), et d'autre part, à 4 moteurs enrouleurs-tenseurs situés en partie supérieure, non représentés sur la figure, en vue d'assurer la traction nécessaire pour orienter et déplacer le style (3) dans un plan situé devant l'écran (1). Ces 4 moteurs enrouleurs-tenseurs supérieurs sont situés sur une plateforme (17), pivotante selon un axe vertical. Cette plateforme (17) est fixée à l'extrémité d'une poutre coulissante (18) sensiblement perpendiculaire à la surface de l'écran (1). Cette poutre coulissante (18) est solidaire d'un chariot mobile (19) apte à se déplacer sur le bord supérieur de l'écran (1) ou en arrière de ce dernier, à l'instar d'un pont roulant. Les quatre autres filins (9,10,11,12), dirigés vers le bas de l'écran, sont reliés d'une part, aux extrémités (13,14,15,16) du style (3), et d'autre part, à 4 moteurs enrouleurs-tenseurs situés en partie inférieure, non représentés sur la figure, en vue d'assurer, en synchronisation avec les moteurs supérieurs, la traction nécessaire pour orienter, déplacer et équilibrer le style (3). Ces 4 moteurs enrouleurs-tenseurs inférieurs sont situés sur un chariot mobile (20) qui circule sur un rail de guidage (21) à la base de l'écran (1), parallèlement à la face principale de l'écran (1), et d'une manière synchronisée avec le chariot mobile supérieur (19). Dans une forme pratique et avantageuse, l'écran (1) peut pivoter verticalement de +/- 30 par rapport à une position initiale autour d'un axe vertical (22) passant par son centre, de manière à permettre une projection satisfaisante de l'ombre du style (3) aux heures extrêmes de la journée. Dans la même finalité, l'écran peut présenter une certaine concavité ou convexité. Le mouvement du style est commandé par un ensemble de système d'asservissements mécaniques et hydrauliques automatisés, pilotés et régulés par une unité centrale de traitement en relation avec un pointeur solaire astronomique tel qu'illustré à la figure 4. Ainsi, ce pointeur solaire astronomique détecte et suit le soleil en captant uniquement le rayonnement électromagnétique, ce qui permet de positionner le soleil même par temps couvert. La figure 5 illustre une forme avantageuse de l'invention dans laquelle l'horloge présente un dispositif supplémentaire d'éclairage (30). Cet éclairage génère un faisceau (31) focalisé destiné à matérialiser sur l'écran (1) la position de l'ombre (4) du style (3). Ainsi, la source de lumière, qui est préférentiellement une source laser, est équipée d'un dispositif de balayage permettant au faisceau focalisé (31) de parcourir la périphérie de l'ombre portée (4) pour la souligner. Avantageusement, l'écran (1) sur lequel se projette l'ombre (4) du style est recouvert d'un revêtement réflectorisant à fort pouvoir rémanant de manière à permettre la persistance lumineuse de la trace (32) du faisceau laser lorsque ce dernier souligne l'ombre (4) du style. Le dispositif d'éclairage est équipé de ses accessoires habituels d'alimentation électrique, et de refroidissement du tube laser ainsi que de dispositifs de commande des équipages galvanométriques assurant le déplacement du faisceau (31) selon la trajectoire entourant l'ombre portée du style. La figure 4 illustre le dispositif de suivi du soleil utilisant un pointeur solaire (40) sensible au rayonnement électromagnétique du soleil, pour permettre un affichage de l'heure solaire par le faisceau laser (31), même lorsque le soleil est invisible, soit à cause des mauvaises conditions atmosphériques, soit parce qu'il se trouve en-dessous de l'horizon. Ainsi, ce pointeur solaire (40) se compose essentiellement d'une antenne parabolique et d'un dispositif de motorisation selon deux axes en site et en azimut. Ce dispositif est associé à un ensemble (41) de filtrage du signal issu du pointeur (40) en vue de son acheminement vers l'unité centrale de traitement (42). En fonction de ce signal, l'unité centrale de traitement (42) générera des ordres de mouvements aux différents moyens de déplacements des filins (43) de la figure 1, ainsi qu'au dispositif d'éclairage (44). Il ressort de ce qui précède que l'horloge solaire conforme à l'invention présente les multiples avantages suivants: - elle permet d'afficher l'heure solaire au moyen d'une ombre portée, par analogie avec un cadran solaire; - l'horloge conforme à l'invention permet d'indiquer l'heure quelles que soient les conditions météorologiques, et ce grâce au soulignement de l'ombre par un faisceau lumineux focalisé, qui matérialise la position théorique de l'ombre lorsque celle-ci est inexistante à cause de l'absence du soleil; - la possibilité d'afficher l'heure solaire virtuelle même la nuit, grâce à la détermination de la position du soleil par un dispositif de calcul d'équation du temps ou une liaison à un site déporté de plusieurs fuseaux horaires apte à transmettre la position du soleil visible en ce lieu. REVENDICATIONS 1/ Horloge solaire, caractérisée en ce qu'elle comporte: - un écran orientable (1) présentant une pluralité de graduations (12) correspondant aux subdivisions d'une période quotidienne; - un style (3) situé en avant dudit écran (1), et disposé de telle manière que l'ombre portée (4) dudit style (3) se projette sur ledit écran (1); - des moyens pour modifier l'orientation dudit style (3) par rapport à l'écran (1) en fonction du déplacement du soleil. 2/ Horloge solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour modifier l'orientation du style (3) sont agencés de telle manière que la dimension de l'ombre portée (4) du style soit constante quelle que soit la position du soleil par rapport à l'écran (1). 3/ Horloge solaire selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que les moyens sont constitués par huit fils (5,6,7,8,9,10,11,12) reliés par une extrémité à une zone du style (3), la longueur et la mise sous tension desdits fils (5-12) étant réglables. 4/ Horloge solaire selon la revendication 3, caractérisée en ce que les extrémités libres des fils (9,10,11,12) dirigées vers le sol sont montées sur un chariot déplaçable (20), et en ce que les extrémités libres des fils (5,6,7,8) dirigées vers le haut sont montées sur une plateforme pivotante (17). / Horloge solaire selon la revendication 3 caractérisée en ce que les extrémités libres des fils (5,6,7,8) dirigés vers le haut sont montées sur une plateforme pivotante (17) montée sur une partie coulissante (18), perpendiculaire à la surface de l'écran (1), ladite partie (28) étant solidaire d'un chariot (19) apte à se déplacer sur la face supérieure de l'écran (1). 6/ Horloge solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un organe (40) apte à déterminer en temps réel la position du soleil par la détection du rayonnement électromagnétique du soleil. 7/ Horloge solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comporte un moyen d'éclairage focalisé (30) destiné à matérialiser sur l'écran la position de l'ombre (4) du style (3). 8/ Horloge solaire selon les revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'écran est orientable. 9/ Horloge solaire selon les revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'écran est convexe. / Horloge solaire selon les revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'écran est concave. 11/ Horloge solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une liaison avec une autre horloge analogue localisée sur un fuseau horaire différent.