Transformateur différentiel permettant la mesure des déplacements angulaires d'une pièce rotative La présente invention a pour objet un transfor mateur différentiel permettant la mesure des dépla cements angulaires d'une pièce rotative.
La mesure des déplacements de pièces mécani ques, ou le contrôle de leur position, par voie élec trique, est actuellement très répandu. On a proposé, pour la mesure des mouvements de translation ou déplacements rectilignes, l'emploi de transformateurs différentiels<B>à</B> noyaux plongeurs remplaçant les po- tentiomùtres <B>à</B> résistance électrique utilisés habituel lement. Par contre, la mesure des déplacements angu laires d'une pièce, en particulier d'un arbre rotatif, s'est toujours effectuée soit en transformant mécani quement lesdits déplacements angulaires en dépla cements rectilignes, avec toutes les complications et sources d'erreurs que cette transformation comporte, soit directement<B>à</B> l'aide de potentiomètres<B>à</B> résis tances circulaires.
Ces potentiomètres présentent des inconvénients (oxydation de la piste de contact, usure, etc.) qui sont bien connus. Le but de la pré sente invention est de permettre la mesure des<B>dé-</B> placements angulaires d'une pièce rotative, par voie électrique, sans emploi d'un potentiomètre<B>à</B> résis tance.
Le transformateur différentiel suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux enroulements, l'un primaire et l'autre secon daire, une armature en matière ferromagnétique pré sentant au moins une solution de continuité formant entrefer, et au moins une came, également en matière ferromagnétique, montée sur un arbre rotatif, occu pant partiellement ledit entrefer, et conformée de telle sorte que la réluctance de ladite armature varie avec la position de ladite came, le tout étant agencé de manière que la tension mesurée aux bornes de l'enroulement secondaire permette de connaître la position angulaire de la came et par conséquent de l'arbre qui la porte.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.
La fig. <B>1</B> est une vue en perspective d'une pre mière forme d'exécution, La fig. 2 en est une coupe transversale prati quée au niveau de la ligne IMI de la fig. <B>1, à</B> échelle agrandie.
Les fig. 3a et<B>3b</B> sont des vues en plan,<B>à</B> échelle agrandie, des deux cames du transformateur des fig. <B>1</B> et 2.
La fig. 4 est un diagramme indiquant les varia tions de tension aux bornes du circuit secondaire en fonction de la position angulaire de l'arbre dont on mesure les déplacements angulaires.
La fig. <B>5</B> est une vue en élévation, avec coupe partielle, d'une seconde forme d'exécution.
Les fig. 6a et<B>6b</B> sont des vues en plan des deux cames de la seconde forme d'exécution.
La fig. <B>7</B> est un diagramme analogue<B>à</B> celui de la fig. 4 et indiquant la variation de la tension secon daire dans cette seconde forme & exécution, et, la fig. <B>8</B> est une vue schématique en élévation d'une variante.
Le transformateur différentiel selon la première forme d'exécution comprend un cadre<B>0,</B> en matière non magnétique, par exemple en aluminium, dans lequel est disposée une armature en matière ferro magnétique comprenant deux colonnes latérales<B>1</B> et 2 et une colonne centrale<B>3.</B> Ces colonnes présentent, <B>à</B> leur partie supérieure, des têtes la, 2a, et 3a, res pectivement, formant des pièces polaires, dont la forme en plan est visible<B>à</B> la fig. 2. Elles sont réunies<B>à</B> leur base par des entretoises 4 en matière ferromagnétique et maintenues en place, au voisi nage de leur tête, par des entretoises<B>5</B> en matière non magnétique. Ainsi l'armature du transformateur a la forme générale d'un<B> 8 </B> dont les deux boucles sont ouvertes.
En effet, un espace libre<B>6,</B> formant entrefer, est ménagé entre les pièces polaires la et 3a, de même qu'un espace libre<B>7,</B> formant également entrefer, est ménagé entre les pièces polaires 2a et 3a.
La colonne centrale<B>3</B> porte un enroulement pri maire<B>8</B> destiné<B>à</B> être alimenté en courant alternatif, <B>à</B> une fréquence quelconque, par exemple de<B>50</B> ou <B>60</B> périodes par seconde, ou même de 400 périodes par seconde si le transformateur est utilisé dans l'aviation. La tension appliquée aux bornes de l'en roulement primaire pourra être quelconque, par exemple<B>50</B> volts. Les deux colonnes latérales<B>1</B> et 2 portent chacune un enroulement<B>9,</B> respectivement <B>10,</B> appartenant au circuit secondaire du transforma teur. Ces enroulements, bobinés en opposition, sont montés en série.
Le cadre<B>0</B> porte, monté rotativement sur lui, un arbre<B>11</B> dont on désire mesurer les déplacements angulaires<B>;</B> cet arbre pourrait aussi être relié<B>à</B> une pièce rotative dont on désirerait connaître la position angulaire. Cet arbre, en matière non magnétique, porte deux cames 12 et<B>13,</B> en forme de colimaçon. Ces deux cames, représentées respectivement dans les fig. 3a et<B>3b,</B> sont montées en opposition l'une par rapport<B>à</B> l'autre, c'est-à-dire que lorsque la par tie de l'une d'elles qui est engagée dans Fentrefer correspondant augmente, la partie correspondante de l'autre diminue.
Elles pénètrent partiellement chacune dans l'un des entrefers<B>6</B> et<B>7.</B> Leurs positions angu laires relatives sur l'arbre<B>11</B> sont telles que leurs deux faces radiales 14, respectivement<B>15,</B> sont si tuées dans un même plan.
Lors de la rotation de l'arbre<B>11,</B> les cames 12 et <B>13</B> ferment plus ou moins les entrefers<B>6</B> et<B>7,</B> modi fiant ainsi la réluctance magnétique de chacune des deux boucles de l'armature du transformateur. Le flux magnétique varie ainsi inversement dans cha cune de ces deux boucles lors de la rotation de l'arbre<B>11,</B> de sorte que la tension<B>E</B> aux bornes du circuit secondaire varie également, avec d'autant plus d'amplitude qu'elle exprime la différence des tensions de chaque enroulement secondaire<B>9</B> et<B>10.</B> La fig. 4, dans laquelle la position angulaire ft de l'arbre<B>11</B> a été représentée en abscisse, montre que la tension<B>E,</B> portée en ordonnées, part de<B>0</B> pour une position donnée de l'arbre<B>Il</B> servant d'origine,
passe par un maximum pour une rotation de<B>900</B> de l'arbre, retombe<B>à 0</B> lorsque ce dernier a tourné<B>de</B> 180o et enfin atteint un nouveau maximum lorsque l'arbre a parcouru 270,1. Cette image du diagramme dépend essentiellement du profil des cames, la ten sion<B>E</B> pouvant être une fonction linéaire, sinus6i- dale ou autre, de l'angle<B>de</B> rotation de l'arbre. 111 est <B>à</B> remarquer que, pour obtenir une courbe symétri que et régulière, les cames doivent être légèrement corrigées par rapport<B>à</B> la forme théorique que leur conférerait le calcul, ceci afin de compenser l'effet de la dispersion du champ magnétique qui peut se produire.
Le transformateur selon la seconde forme d'exé cution diffère de la première principalement par la forme des cames et par le fait que celles-ci sont dis posées au-dessus des pièces polaires de l'armature, désignées respectivement par l6a, l7a et 18a. Quant au reste, le transformateur est sensiblement le même<B>:</B> Un enroulement primaire<B>19</B> est monté sur une co lonne centrale<B>18</B> de l'armature et deux enroule ments secondaires 20 et 21 sont montés respective ment sur des colonnes latérales<B>16</B> et<B>17.</B> Ces deux derniers enroulements sont montés en série et bobi nés en opposition. Les cames, en forme de coli maçon, sont désignées par 22 et<B>23</B> respectivement<B>;</B> elles sont portées par un arbre 24 dont on désire mesurer la position angulaire.
Cet arbre est monté rotativement dans le cadre<B>25</B> formant le bâti du transformateur, au moyen de deux roulements<B>à</B> bil les<B>26,</B> dont l'un a été schématiquement représenté, et qui sont maintenus en place chacun par un circlip <B>27</B> porté par l'arbre et par un circlip <B>28</B> fixé au cadre<B>25.</B>
Les formes et les dimensions des cames 22 et <B>23</B> sont telles que le plus grand rayon de la came <B>23,</B> qui est la plus petite des deux, est sensiblement égal au plus petit rayon de la came 22, qui est la plus grande des deux.
Le dia-ramme de la variation de la tension pré sente l'image illustrée<B>à</B> la fig. <B>7.</B> Comme on le voit, la tension<B>E</B> aux bornes du circuit secondaire passe par un seul maximum correspondant sensiblement<B>à</B> un angle<B> & </B> de<B>3000</B> de l'arbre 24. Ainsi, on peut mesurer directement des déplacements angulaires va riant de<B>0 à 3000</B> de l'arbre 24 par simple lecture de la tension<B>E</B> sans qu'aucune interprétation de cette lecture soit nécessaire.
Dans la variante<B>de</B> la fig. <B>8,</B> c'est le circuit pri maire qui comprend deux enroulements<B>29</B> et<B>30,</B> alors que le circuit secondaire ne comprend qu'un seul enroulement<B>31.</B> Les enroulements<B>29</B> et<B>30</B> sont portés respectivement par les colonnes latérales <B>32</B> et<B>33</B> de l'armature ferromagnétique, et l'enrou lement<B>31</B> par la colonne centrale 34. Les enroule ments primaire<B>29</B> et<B>30</B> sont bobinés en sens oppo sés et sont montés en parallèle. En outre, une résis tance<B>35</B> est montée en série avec l'enroulement<B>29.</B> Enfin, les deux cames, désignées par<B>36</B> et<B>37,</B> por- tées par un arbre commun<B>38,</B> sont semblables et de même dimension.
Toutes deux en forme de colima çon, elles sont montées en sens opposés sur l'arbre <B>38.</B> Grâce<B>à</B> la résistance<B>35,</B> l'enroulement<B>30</B> reçoit <B>le</B> courant primaire total alors que l'enroulement<B>29</B> ne reçoit que la moitié de la tension primaire. Dans cette variante, la tension aux bornes de l'enroulement secondaire varie avec la position angulaire de l'arbre <B>38</B> d'une manière analogue<B>à</B> celle de la seconde forme d'exécution, illustrée dans la fig. <B>7.</B>
Le profil des cames pourra être différent de celles des formes d'exécution décrites, de même que la forme et la disposition des pièces polaires. Les enrou lements, primaire et secondaire, pourront aussi être disposés différemment. Les cames pourront être rem placées par des rondelles de profil circulaire mais d'épaisseur variable. Enfin, on pourrait disposer, dans l'un au moins des entrefers, une pièce en ma tière ferromagnétique, déplaçable, permettant de cor riger la courbe des tensions obtenue, en vue de l'étalonnage.