Dispositif de suspension à un support d'une masse destinée à se mouvoir
dans un domaine limité de déplacement et utilisation de ce dispositif
La présente invention a pour objet un dispositif de suspension à un support d'une masse mobile destinée à se mouvoir dans un domaine limité de déplacement et une utilisation de ce dispositif.
On connaît des appareils indicateurs de niveau de précision qui peuvent être utilisés en général de la même manière que les niveaux d'eau connus, tout en donnant un degré de précision beaucoup plus élevé et une rapidité d'indication très supérieure à ce qu'on peut attendre d'un niveau d'eau. Un tel appareil peut comprendre un pendule de forme générale en T suspendu par un pivot dans un boîtier, et un transducteur électrique porté par le boîtier et sensible aux mouvements des extrémités de la barre transversale du T formé par le pendule, afin de donner un signal électrique de sortie qui est une mesure de l'inclinaison de l'axe longitudinal du pendule sur un axe de référence dont la position est fixe relativement au boîtier et qui est disposé verticalement dans la position de niveau normale de ce dernier.
Pour obtenir une bonne précision de mesure avec un tel appareil, il est nécessaire d'employer un type de suspension à charnière de précision pour le pendule, par exemple deux ligaments croisés présentant chacun une certaine rigidité dans une direction perpen diculaire au plan dans lequel l'axe du pendule se déplace. Une difficulté se présente pour assurer la protection voulue contre le risque d'endommagement des ligaments à la suite de chocs, sans gêner le fonctionnement normal satisfaisant de l'appareil.
La présente invention a pour but de fournir un dispositif de suspension perfectionné qui, entre autres usages, peut être employé spécialement dans les appareils de précision indicateurs ou de mesure de niveau, en présentant l'avantage d'augmenter sensiblement la capacité de l'appareil à résister aux chocs sans perte sérieuse de la rigidité de suspension, ce dispositif étant facile à fabriquer et d'un prix de revient réduit.
Le dispositif de suspension faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend cinq filaments de suspension, trois au plus de ces filaments étant disposés le long de lignes droites concourantes, trois au plus de ces filaments étant coplanaires et deux au plus étant à la fois coplanaires et parallèles, les cinq filaments étant tou- jours tendus dans ledit domaine de déplacement (malgré de légères erreurs possibles dans la longueur des filaments), de manière que la masse mobile possède un degré de liberté relativement au support, les cinq filaments étant en outre disposés de manière que la ligne droite verticale passant par le centre de gravité de la masse mobile tombe à l'intérieur des polygones déterminés par les points de fixation des filaments au support et à la masse mobile,
deux des filaments étant inclinés en sens opposé par rapport au plan passant par ladite ligne verticale et perpendiculaire à la direction du mouvement de ladite masse.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif objet de l'in- vention, des appareils et une installation comprenant ces formes d'exécution.
Les fig. 1 et 2 sont respectivement une vue frontale et une vue latérale de la première forme d'exé- cution.
Les fig. 3 et 4 sont des vues semblables de la seconde forme d'exécution.
Les fig. 5 et 6 représentent deux coupes à angle droit d'un appareil comprenant la seconde forme d'exécution du dispositif représentée aux fig. 3 et 4.
La fig. 7 est le schéma électrique de l'appareil représenté aux fig. 5 et 6.
La fig. 8 est une vue semblable à la fig. 5 d'un autre appareil comprenant la première forme d'exé- cution du dispositif représentée aux fig. 1 et 2.
Les fig. 9 et 10 montrent deux éléments utilisés dans l'un ou l'autre de ces appareils.
La fig. 11 est le circuit électrique associé aux éléments représentés aux fig. 9 et 10.
La fig. 12 est une vue frontale d'une installation comprenant l'appareil représenté aux fig. 5 et-6 ou à la fig. 8.
La fig. 13 est une coupe selon 13-13 de la fig. 12.
La première forme d'exécution du dispositif représentée aux fig. 1 et 2 comprend une masse mobile
A suspendue à un support B au moyen de cinq fils flexibles Ct, C2, C3, C4 et C5 disposés dans deux plans qui, dans la position zéro normale de la masse mobile A, sont également inclinés sur la verticale et se coupent le long d'une ligne droite horizontale C comprise dans l'espace entre le support B et la masse A.
Dans ce but, le support B présente deux faces planes Bt, B2 également inclinées sur un plan vertical passant par la position zéro de la ligne d'intersection C, et les extrémités supérieures des fils flexibles sont serrées sur ces faces par des plateaux de serrage B3, B4. La masse mobile A présente également deux faces inclinées At, A2 qui, en position normale, sont coplanaires-avec les faces inclinées BI et B2 respectivement du support B, les extrémités inférieures des fils étant serrées sur ces faces par des plateaux de serrage A3, A4.
Les deux fils Ci et C2 sont disposés dans le premier des deux plans, contenant des faces inclinées
At et Bt, ces fils étant espacés l'un de l'autre et disposés chacun perpendiculairement à la ligne d'inter- section C.
Les trois fils C3, C4 et C5 sont disposés dans le second plan, contenant les faces inclinées A2 et B2, deux de ces fils, C4 et C5, étant disposés en V, leurs points de fixation inférieurs étant proches l'un de l'autre et leurs points de fixation supérieurs étant distants l'un de l'autre, tandis que le troisième fil C5 est disposé sensiblement perpendiculairement à la ligne d'intersection C entre les deux plans et à distance du sommet du V formé par les deux fils C3 et C4.
Les cinq fils constituent une suspension cinématique, les fils étant toujours maintenus tendus par le poids de la masse mobile A et les longueurs de ces fils étant telles que les bords actifs des quatre plateaux de serrage A3, A4, B3, B4, qui définissent les points de fixation effectifs des fils, sont tous horizontaux et parallèles les uns aux autres et au plan vertical donné.
Il est clair, puisque les cinq fils sont toujours tendus, que le sommet du V est contraint de se déplacer selon un arc circulaire autour du bord actif du plateau de serrage définissant ses deux points de fixation supérieurs, cet arc de cercle étant disposé dans un plan perpendiculaire au plan vertical donné.
Les autres fils empêchent toute rotation de la masse mobile A autour du sommet du V. Ainsi, la contrainte est telle que chaque point de la masse mobile se déplace légèrement seulement dans le plan qui la traverse et perpendiculaire au plan vertical donné.
Le mouvement de la masse A est donc un mouvement de rotation autour de la ligne d'intersection C des deux plans contenant les fils, mais il faut remarquer que cette ligne d'intersection elle-même se dé- place pendant le mouvement (en restant toujours parallèle au plan vertical donné) et constitue un axe instantané de rotation dans chaque position.
On a supposé jusqu'ici que le support B auquel la masse A est suspendue est fixé dans la position pour laquelle les bords actifs des plateaux de serrage, et par conséquent aussi la ligne d'intersection C des deux plans contenant les fils, sont exactement horizontaux. La suspension, cependant, est telle qu'elle maintient la masse mobile A suspendue dans la relation voulue par rapport au support B même quand il se produit un basculement latéral notable du support, la limite étant atteinte quand la tension dans l'un des fils formant le V tombe à zéro. Tout bascu- lement au-delà de cet angle détend le fil, de sorte que la masse mobile n'est plus correctement maintenue par rapport au support B.
Cependant, comme en pratique l'angle du V est grand, il faut un basculement latéral d'un grand angle pour rendre le dispositif inopérant.
Pour protéger les fils contre un endommagement dû à un choc, il est avantageux, comme on le décrira plus loin en détail en référence à la fig. 8, d'utiliser des arrêts sur le support au-dessus et au dessous de la masse mobile et aussi sur les côtés de cette dernière, ces arrêts étant suffisamment distants des surfaces de la masse pour laisser celle-ci se déplacer librement dans sa direction effective de chaque côté de la position zéro normale tout en empêchant pratiquement tout mouvement dans d'autres directions.
Bien que les fils utilisés pour la suspension soient minces et flexibles, ils offrent néanmoins une certaine résistance à une courbure excessive, et il est avantageux par conséquent d'utiliser des arrêts pour limiter l'étendue du mouvement de la masse mobile dans sa direction effective.
La seconde forme d'exécution représentée aux fig. 3 et 4 comprend une masse mobile D suspendue à un support E (qui peut constituer une partie d'un bâti ou être fixé élastiquement à ce dernier), au moyen de cinq fils Fl, F2, F3, F4, F disposés dans trois plans parallèles disposés verticalement dans la position zéro normale de la masse mobile D.
Deux de ces trois plans contiennent chacun deux fils, Ft, F2 et F3, F4 respectivement, disposés en V, les points de fixation de ces fils à la masse mobile D étant proches les uns des autres et les points de fixation au support E étant distants les uns des autres, les longueurs des quatre fils étant égales entre elles ainsi que les angles des deux V. Le troisième plan, qui est disposé avantageusement entre le premier et le second plans, contient un seul fil F"s'étendant verticalement dans la position zéro normale, le point de fixation de ce fil à la masse mobile D étant à distance notable de la ligne joignant les sommets des deux V.
Les fils F', FS formant l'un des V sont serrés au sommet du V sur une face verticale DI de la masse mobile D par un plateau de serrage D4, et à leurs extrémités supérieures sur une face verticale Et du support E par un plateau de serrage E4. Les fils F3,
F4 formant l'autre V sont serrés au sommet du V sur une face verticale D2 de la masse mobile D par un plateau de serrage D et à leur extrémité supérieure sur une face verticale E2 du support E par un plateau de serrage E5. Le cinquième fil F5 est serré à ses extrémités inférieure et supérieure respectivement sur des faces verticales D3 et E3 par des plateaux de serrage D6 et E6. Les faces verticales Dt,
D2, Ej,
E2 associées aux deux V sont toutes parallèles les unes aux autres, tandis que les faces D3, E3 relatives au cinquième fil F sont perpendiculai, res aux faces asso ciées aux fils formant les V. La manière dont la fixation des fils est effectuée aux sommets des V illustrée par les fig. 3 et 4 diffère de celle illustrée par les fig. 1 et 2 où les extrémités serrées des deux fils à chaque sommet d'un V sont disposées côte à côte et proches l'une de l'autre.
Dans cette seconde forme d'exécution, les deux fils formant un V sont t formés par les parties d'un seul filament passant autour d'une petite cheville D7 ou D8 faisant saillie à l'extérieur de la masse mobile D dans un évidement ménagé dans les plateaux de serrage D4 et D5, le serrage étant effectué par les parties de chaque plateau de serrage disposées au-dessus de ces évi- dements.
Il est clair que les fils Fl, F2 et F3, F4 constituant les deux V constituent l'équivalent d'une liaison à mouvement parallèle, de sorte que les sommets des deux V se déplacent chacun le long d'un arc circulaire dans un plan vertical (ou, comme représenté, dans le même plan vertical) perpendiculaire aux trois plans de suspension, et le mouvement de la ligne joignant ces sommets est tel qu'elle reste toujours parallèle à sa direction initiale, tandis que la fixation du cinquième fil F5 à la masse mobile se déplace le long d'un arc de cercle similaire dans un autre plan vertical perpendiculaire aux trois plans de suspension et empêche ainsi la rotation de la masse mobile autour de la ligne joignant les sommets des deux V.
Toute la masse prend ainsi un mouvement de translation parallèle, tous les points de la masse se déplaçant le long d'arcs de cercle égaux dans des plans verticaux perpendiculaires aux trois plans de suspension.
Ici à nouveau, pour éviter l'endommagement des fils dû à un choc, il est avantageux (comme on le décrit plus loin en référence aux fig. 5 et 6) d'utiliser des arrêts sur le bâti au-dessus, au-dessous et sur les côtés de la masse mobile D, de manière à éviter pratiquement tout mouvement de cette masse en dehors de la direction effective, et d'autres arrêts pour limiter l'étendue du mouvement dans ladite direction. Les fils présentent avantageusement une longueur considérable par rapport à l'étendue du mouvement de la masse dans la direction effective, de sorte que dans ce domaine limité le mouvement est sensiblement rectiligne.
Comme dans la première forme d'exécution, les fils maintiennent la masse mobile D correctement suspendue par rapport au support, même si ce dernier est basculé en dehors de sa position verticale, pourvu que l'angle du basculement latéral ne soit pas suffisamment grand pour réduire la tension de l'un quelconque des fils des deux V à zéro. De même il n'est pas essentiel dans cette forme d'exécution que les deux V présentent le même angle ni que les deux fils dans chacun des deux premiers plans forment un V, pourvu qu'ils soient inclinés en sens opposé sur un plan vertical perpendiculaire à leur propre plan et que leurs longueurs et leurs inclinaisons soient telles que les points de fixation des cinq fils à la masse mobile soient obligés d'effectuer des mouvements en arc de cercle égaux dans-des plans perpendiculaires aux trois plans de suspension parallèles.
Bien que la suspension à l'aide de cinq fils disposés respectivement dans deux plans qui se coupent et dans trois plans parallèles soit préférée, il faut noter que les cinq fils peuvent être disposés d'autre manière pour former une vraie suspension cinématique pour la masse mobile, les cinq fils étant maintenus tendus et aucun d'eux n'étant inactifs, et la masse mobile possédant un degré de liberté pour son mouvement effectif d'un côté et de l'autre d'une position zéro stable normale. Dans ce but, il ne doit pas y avoir plus de trois fils passant par un même point, ni plus de trois fils dans un même plan, et s'il y a trois fils dans un même plan il ne faut pas que plus de deux fils soient parallèles entre eux.
D'autres conditions doivent être remplies : dans la position d'équilibre normale, c'est-à-dire la position dans laquelle le dispositif retourne automatiquement quand il n'est soumis à aucune force externe, la ligne droite verticale passant par le centre de gravité de la masse mobile A ou D doit passer dans les surfaces définies par les cinq points de fixation au bloc B ou E et par les cinq points de fixation à la masse mobile
A ou D, et il doit y avoir au moins deux fils inclinés en sens opposés sur le plan vertical qui passe par cette ligne droite perpendiculairement à la direction de mouvement de la masse mobile.
Dans le cas où le seul degré de liberté de la masse mobile permet un mouvement rotatif, les cinq fils doivent tous être disposés le long de lignes droites coupant une même ligne droite qui-se déplace ellemême et constitue l'axe instantané de rotation pour la masse mobile dans chaque position. Quand trois des fils sont disposés le long de lignes droites passant par un même point, chacun des deux fils restants doit couper sous un certain angle le plan qui passe par l'autre fil et par ce point, et l'axe instantané de rotation est la ligne droite passant par ces points d'intersection.
Le mouvement de translation de la masse mobile est possible seulement dans le sens du mouvement parallèle, car le point de fixation de chaque fil à la masse mobile est nécessairement contraint d'osciller autour du point de fixation du fil au support, mais en première approximation le mouvement de translation le long d'une seule trajectoire rectiligne peut être obtenu en utilisant des fils longs relativement à l'étendue du mouvement effectif. Un tel mouvement de translation peut être facilement obtenu en disposant les fils dans une série de deux plans ou plus parallèles et espacés, et dans ce cas, si les lignes droites le long desquelles les fils sont disposés sont projetées orthogonalement sur l'un quelconque de ces plans, il doit y avoir au moins une de ces projections qui est nettement espacée de chaque point d'intersection des projections.
La seconde forme d'exécution décrite ci-dessus constitue une telle disposition.
Une application pratique importante du dispositif de fixation décrit concerne les appareils de précision destinés à indiquer un niveau ou à mesurer l'écar- tement à partir d'un niveau de référence. On va décrire un tel appareil comprenant la seconde forme d'exécution décrite du dispositif de suspension. Cet appareil est représenté aux fig. et 6.
Cet appareil est destiné à être utilisé à la manière d'un niveau d'eau ordinaire, mais il donne une précision très supérieure à celle qu'un niveau d'eau peut donner. Le bâti de l'appareil comprend un plateau de base G présentant une surface inférieure plane dressée avec précision, qui constitue une face de référence pour l'appareil et qui repose sur la surface dont le niveau doit être mesuré.
La masse mobile D est constituée par un plateau rectangulaire qui est suspendu juste au-dessus du plateau de base G par le dispositif de suspension à cinq fils qui le relie au support E relié lui-même au plateau de base G par deux jambes Gt, G2 passant dans des trous ou des évidements ménagés dans la masse mobile D.
Les extrémités supérieures espacées des fils Fl, F2 et F3, F4 formant les V sont fixées respectivement à deux faces extrêmes verticales Et et E2 de la partie supérieure du support E par des plateaux de serrage E4 et E5, tandis que. les extrémités inférieures des fils de chaque V sont s.
errées à proximité l'une de l'autre sur la face extrême Dt ou Do du plateau rectangulaire constituant la masse mobile D, le sommet du V étant situé beaucoup plus loin de la face frontale D3 de la masse D que de la face arrière D9. Le cinquième fil F5 est serré de même sur les faces frontales E3 et D3 de la partie supérieure du support E et de la masse mobile D et sensiblement au milieu de ces deux faces. La masse mobile D est ainsi libre d'osciller dans uns direction générale horizontale, parallèle à ses faces frontale et arrière, l'étendue du mouvement étant limitée par les jambes GI et G2 du bâti qui supportent le support E.
Pour permettre de régler l'étendue du mouvement de la masse mobile, celle-ci porte des vis réglables Ht et H2 dont les extrémités arrondies viennent engager respectivement les faces latérales des jambes GI et G2 aux extrémiés de sa trajectoire.
Les faces frontales et arrière des jambes Gl et G2 constituent aussi des arrêts pour empêcher pratiquement tout mouvement en avant ou en arrière de la masse mobile dû à des chocs, la masse mobile portant des vis de réglage J dont les extrémités arrondies sont placées juste à côté des faces desdites jambes. D'autre vis de réglage Jl passent à travers le plateau de base G à proximité étroite de la face inférieure de la masse mobile D, et des vis de ré glage J2 passent vers le bas à travers des saillies laté- rales des jambes Gt et G*'à proximité étroite de la face supérieure de la masse mobile D. Ces vis agissent comme arrêts pour empêcher pratiquement tout mouvement vers le haut ou vers le bas de la masse mobile sous l'action de chocs.
Une barre K en matière magnétique s'étend vers le haut à partir de la masse mobile D et passe entre deux transducteurs électromagnétiques Ll et L2 montés dans le support E, cette barre constituant une armature commune aux deux transducteurs et se déplaçant, quand la masse mobile oscille sur son dispositif de suspension, de manière à se rapprocher d'un transducteur et à s'éloigner de l'autre dans l'entrefer compris entre les pièces polaires des deux transducteurs. Chaque transducteur Ll ou L2 com- prend avantageusement un noyau magnétique cylindrique d'une section transversale en E et un enroulement L3 ou L4 monté sur la branche centrale de la section en E, les extrémités libres des branches du noyau constituant les pièces polaires avec lesquelle coopère la barre magnétique K portée par la masse mobile D.
Ainsi, le mouvement de la masse mobile relativement au bâti dans un sens fait croître l'inductance de l'enroulement L du transducteur Ll et décroître l'inductance de 1'enroulement L4 du transducteur L2, et vice versa. Les deux enroulements
L3 et L4 sont connectés dans deux bras d'un pont (fig. 7) excité par une source de courant par l'inter- médiaire d'un transformateur M, les deux autres bras du pont contenant des inductances égales constituées par les deux moitiés MI, M2 de l'enroulement secondaire du transformateur M.
Le signal de sortie du pont est amplifié dans un amplificateur M3 et passe dans un appareil de mesure Ml qui donne une mesure précise de l'étendue du mouvement de la masse mobile D relativement au bâti, selon l'écart de niveau de la surface sur laquelle repose le plateau de base G. Si on le veut, le signal de sortie amplifié du pont peut être utilisé pour assurer une opération de commande, par exemple pour produire une correction automatique du niveau de la surface sur laquelle repose le plateau de base G.
Il est ordinairement avantageux d'utiliser des moyens pour déterminer avec précision le zéro de l'appareil indicateur de niveau, cette mise en place du zéro étant effectuée évidemment quand le plateau de base G repose sur une surface dont on sait que le niveau est exact. Cette mise en place du zéro peut être effectuée électriquement en utilisant deux inductances variables L5, L6 relativement peu sensibles, respectivement en série avec les deux inductances fixes MI, M2 du pont, ces inductances étant modifiées pour amener l'aiguille de l'appareil de mesure exactement dans la position zéro centrale quand le plateau de base G est posé sur la surface exactement de niveau.
En variante la mise en place du zéro peut être effectuée mécaniquement dans l'appareil en dépla çant légèrement la masse mobile d'un côté ou de l'autre de sa position zéro de manière à amener l'aiguille de l'appareil de mesure exactement sur la position zéro centrale quand le plateau de base repose sur la surface de niveau exact. Un tel déplacement peut être effectué au moyen d'un ressort réglable agissant sur la masse mobile, ou encore (comme représenté aux fig. 5 et 6) par un fil Kt qui s'engage dans une fente ménagée dans la saillie supérieure K de la masse mobile D et, à sa partie supérieure, dans une pièce rotative K2 dont l'axe est disposé perpendiculairement à la direction de mouvement de la masse D.
Le réglage angulaire de la pièce K2 autour de son axe entraîne le fil KI à exercer une légère force sur la masse mobile D pour effectuer le réglage désiré du zéro.
Il est avantageux ordinairement d'utiliser des moyens d'amortissement pour réduire l'oscillation de la masse mobile autour de sa position d'équilibre.
On peut utiliser diverses formes de dispositifs amortisseurs, par exemple, comme représenté, un bain
K3 d'un liquide visqueux dans lequel plonge une ailette K4 portée par la masse mobile D.
La fig. 8 montre un autre appareil indicateur de niveau dans lequel la masse mobile peut prendre un mouvement rotatif comme le permet le dispositif de suspension représenté aux fig. 1 et 2. Dans ce cas, il est préférable de monter les deux transducteurs de l'appareil à des distances égales sur les côtés opposés de l'axe de charnière constitué par la ligne d'intersection C des deux plans contenant les fils de suspension du dispositif.
Dans ce but, la masse mobile A est constituée par un pendule d'une forme générale en T comprenant deux bras A5, A6 s'éten- dant latéralement à partir d'un point situé juste au-dessous des points de fixation inférieurs des fils de suspension, ces bras portant respectivement à leur extrémité les éléments mobiles de deux transducteurs Ni, N2, ceux-ci étant montés de manière à être sensibles aux mouvements vers le haut et vers le bas de leur élément mobile. Chaque transducteur peut être du type électromagnétique décrit en regard des fig. 5 et 6, leur armature mobile coopérant avec les pôles d'un noyau magnétique à section en E portant un enroulement sur sa branche centrale (comme dans le cas des fig. 5 et 6). Le transducteur peut être agencé de diverses autres manières.
Le transducteur représenté à la fig. 8 est du type électromagnétique et comprend une chambre de laquelle une tige mobile N3 (ou N4) portée par le bras correspondant t
A5 (ou A6) de la masse mobile A fait plus ou moins saillie selon le mouvement de la masse A et fait ainsi varier l'inductance d'un enroulement N5 lié au circuit magnétique. Les enroulements des deux transducteurs commandent un pont de sortie de la même manière que les enroulements L3, L4 du circuit représenté à la fig. 7.
On peut utiliser également les transducteurs représentés aux fig. 9 et 10. Le transducteur de la fig. 9 constitue une capacité variable dans laquelle l'élément mobile porté par la masse mobile A est constitué par des électrodes plates O montées verticalement entre des électrodes plates 01 fixes, les électrodes O chevauchant les électrodes fixes 01 sur une étendue variable dépendant du mouvement de la masse mobile. La fig. 10 montre un autre transduc- teur à capacité comprenant une électrode plate horizontale 02 mobile portée par la masse mobile A et coopérant avec une électrode plate horizontale 03 fixe, le mouvement dans ce cas agissant en faisant varier la distance entre les deux électrodes.
Dans tous les cas, les signaux de sortie variables des deux transducteurs sont envoyés en sens opposés dans un pont analogue à celui de la fig. 7. La fig. 11 représente ce pont dans lequel les deux capacités des transducteurs sont indiquées en 04 et 05 respectivement, alors que les éléments de mise à zéro associés sont constitués par des capacités variables O6 et 07.
Bien que l'emploi de deux transducteurs montés en opposition soit avantageux, il est possible aussi d'utiliser un seul transducteur, dont l'inductance, la capacitance ou la résistance varie selon le mouvement de la masse mobile et est comparée dans un pont de sortie avec une inductance, une capacitance ou une résistance fixe. Dans ce cas, l'unique transducteur doit être agencé, pour autant qu'il soit possible, de manière à être insensible aux mouvements de la masse mobile dans des directions autres que la direction de fonctionnement et résultant par exemple de chocs.
Quand on utilise deux transducteurs, il est ordinairement possible (comme dans les constructions décrites plus haut) de les arranger de façon que les effets des mouvements dus aux chocs sur la masse mobile dans des directions autres que la direction effective s'annulent les uns les autres dans le pont.
L'appareil indicateur de niveau représenté à la fig. 8 comprend des arrêts tels que ceux décrits plus haut pour empêcher pratiquement tout mouvement de la masse mobile dans des directions autres que la direction correcte et aussi pour limiter le mouvement dans cette dernière direction afin de diminuer le risque d'endommagement des fils du dispositif de suspension. L'appareil comprend dans ce but des vis de réglage Q montées dans les parois du bâti de l'appareil et dont les extrémités arrondies sont placées dans la trajectoire de mouvement de la masse mobile A et limitent ainsi le mouvement de celle-ci dans la direction effective.
En plus, des vis semblables Qt sont montées dans les parois frontale et arrière du bâti et disposées de manière à buter presque contre les surfaces de la pièce mobile A et des bras A5, AG, le jeu étant aussi faible que possible afin d'empêcher pratiquement tout mouvement latéral de la masse mobile à angle droit de la direction de mouvement effective. D'autres vis Q2 sont montées dans la base du bâti pour empêcher pratiquement un mouvement vers le bas de la masse mobile, tandis qu'un mouvement vers le haut de cette masse est limité de même par une vis Q3 fixée au support B et butant presque contre la surface supérieure de la masse mobile.
L'appareil de la fig. 8 comprend un dispositif d'amortissement du mouvement de la masse mobile comprenant deux dash-pots Q4, Q5 dont les éléments mobiles sont portés respectivement par les deux bras latéraux A5, A6 de la masse mobile.
L'appareil indicateur de niveau, qu'il soit de la forme représentée aux fig. 5 et 6 ou à la fig. 8, est destiné principalement aux mesures de précision de très faibles erreurs de niveau. Il peut être utilisé aussi cependant comme appareil d'indication de zéro et comme appareil indicateur de fractions de divi- sions dans une installation sensible à de plus grands changements angulaires, un clinomètre par exemple.
Un tel clinomètre est représenté aux fig. 12 et 13.
Il comprend un appareil indicateur de niveau R et son instrument de mesure R'qui sont montés pour tourner dans un boîtier S du clinomètre en arrière d'une fenêtre St, la rotation étant assurée au moyen d'un bouton de commande à main S2. L'ensemble rotatif porte une échelle transparente S3 qui se dé- place devant une ouverture éclairée S4 ménagée dans le boîtier et qui est vue de manière connue, contre un index ou un vernier à travers un microscope S5 monté dans un tube S6 faisant saillie à la partie supérieure du boîtier S. Les circuits électriques peuvent être logés dans des boîtes T portées par l'ensemble rotatif.
En fonctionnement, quand le olinomètre est en position pour mesurer une inclinaison, l'aiguille de l'instrument RI est placée à une extrémité de son échelle. Le bouton S2 est actionné jusqu'à ce que l'aiguille se déplace depuis l'extrémité de l'échelle, indiquant ainsi que l'appareil indicateur de niveau
R est approximativement vertical.
La rotation du bouton s2 est arrêtée quand une graduation de l'échelle S, vue à travers le microscope S5, est exactement dans la position de lecture, et à ce moment l'écart lu sur l'instrument RI à partir de sa position zéro donne la correction nécessaire à ajouter à la lecture sur l'échelle S3. Les espaces séparant les graduations successives sur l'échelle S3 doivent correspondre évidemment à la longueur totale de l'échelle de mesure.
Il est possible d'obtenir facilement une précision de cinq minutes d'arc, par exemple, par une lecture optique directe de l'échelle S3, et si l'échelle de mesure comprend une étendue de cinq minutes et contient soixante graduations dans cette étendue, la mesure finale peut être faite avec une précision de cinq secondes d'arc ou même, par estimation, de 2,5 secondes d'arc. L'appareil de mesure peut être utilisé aussi pour des subdivisions frac tionnées de l'échelle S3 données par un vernier.
D'autres formes d'exécution sont possibles. Ainsi, par exemple, bien que les appareils décrits plus haut principalement soient conçus pour des mesures de haute précision d'un écart de très petite étendue seulement à partir du niveau exact, il est clair qu'ils peuvent être agencés pour mesurer des inclinaisons beaucoup plus grandes avec un moindre degré de précision, si on le désire, et une telle modification est souvent préférée dans le cas où le signal de sortie est utilisé pour effectuer une commande automatique du niveau de la surface sur laquelle repose l'appareil.
Device for suspension from a support of a mass intended to move
in a limited range of travel and use of this device
The present invention relates to a device for suspending a mobile mass from a support intended to move in a limited range of movement and to a use of this device.
Precision level indicating devices are known which can be used in general in the same way as known water levels, while giving a much higher degree of precision and a much greater speed of indication than is possible. can wait for a water level. Such an apparatus may comprise a pendulum of generally T-shaped suspended by a pivot in a housing, and an electrical transducer carried by the housing and sensitive to the movements of the ends of the crossbar of the T formed by the pendulum, in order to give a signal. electrical output which is a measure of the inclination of the longitudinal axis of the pendulum on a reference axis whose position is fixed relative to the housing and which is arranged vertically in the normal level position of the latter.
To obtain good measurement accuracy with such an apparatus, it is necessary to employ some type of precision hinged suspension for the pendulum, for example two cruciate ligaments each having a certain rigidity in a direction perpendicular to the plane in which the The axis of the pendulum moves. A difficulty arises in ensuring the desired protection against the risk of damage to the ligaments as a result of impact, without interfering with the normal satisfactory operation of the apparatus.
The object of the present invention is to provide an improved suspension device which, among other uses, can be used especially in precision indicating or level measuring devices, with the advantage of significantly increasing the capacity of the device. to withstand shocks without serious loss of suspension rigidity, this device being easy to manufacture and having a low cost price.
The suspension device forming the subject of the present invention is characterized in that it comprises five suspension filaments, at most three of these filaments being arranged along concurrent straight lines, at most three of these filaments being coplanar and two at most being both coplanar and parallel, the five filaments being always stretched in said range of movement (despite possible slight errors in the length of the filaments), so that the moving mass has a degree of freedom relative to the support , the five filaments being further arranged so that the vertical straight line passing through the center of gravity of the mobile mass falls within the polygons determined by the points of attachment of the filaments to the support and to the mobile mass,
two of the filaments being inclined in the opposite direction with respect to the plane passing through said vertical line and perpendicular to the direction of movement of said mass.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the device which is the subject of the invention, apparatuses and an installation comprising these embodiments.
Figs. 1 and 2 are respectively a front view and a side view of the first embodiment.
Figs. 3 and 4 are similar views of the second embodiment.
Figs. 5 and 6 show two sections at right angles of an apparatus comprising the second embodiment of the device shown in FIGS. 3 and 4.
Fig. 7 is the electrical diagram of the apparatus shown in FIGS. 5 and 6.
Fig. 8 is a view similar to FIG. 5 of another apparatus comprising the first embodiment of the device shown in FIGS. 1 and 2.
Figs. 9 and 10 show two elements used in one or the other of these devices.
Fig. 11 is the electrical circuit associated with the elements shown in FIGS. 9 and 10.
Fig. 12 is a front view of an installation comprising the apparatus shown in FIGS. 5 and-6 or in fig. 8.
Fig. 13 is a section along 13-13 of FIG. 12.
The first embodiment of the device shown in FIGS. 1 and 2 includes a moving mass
A suspended from a support B by means of five flexible wires Ct, C2, C3, C4 and C5 arranged in two planes which, in the normal zero position of the moving mass A, are also inclined on the vertical and intersect along d 'a straight horizontal line C included in the space between the support B and the mass A.
For this purpose, the support B has two flat faces Bt, B2 also inclined on a vertical plane passing through the zero position of the line of intersection C, and the upper ends of the flexible wires are clamped on these faces by clamping plates B3, B4. The moving mass A also has two inclined faces At, A2 which, in the normal position, are coplanar with the inclined faces BI and B2 respectively of the support B, the lower ends of the wires being clamped on these faces by clamping plates A3, A4.
The two wires Ci and C2 are arranged in the first of the two planes, containing inclined faces
At and Bt, these wires being spaced from each other and each arranged perpendicular to the intersection line C.
The three wires C3, C4 and C5 are arranged in the second plane, containing the inclined faces A2 and B2, two of these wires, C4 and C5, being arranged in a V, their lower fixing points being close to one of the other and their upper fixing points being distant from each other, while the third wire C5 is arranged substantially perpendicular to the line of intersection C between the two planes and at a distance from the top of the V formed by the two wires C3 and C4.
The five wires constitute a kinematic suspension, the wires being always kept tensioned by the weight of the moving mass A and the lengths of these wires being such that the active edges of the four clamping plates A3, A4, B3, B4, which define the effective attachment points of the wires, are all horizontal and parallel to each other and to the given vertical plane.
It is clear, since the five threads are still stretched, that the top of the V is forced to move in a circular arc around the active edge of the clamping plate defining its two upper fixing points, this circular arc being arranged in a plane perpendicular to the given vertical plane.
The other wires prevent any rotation of the moving mass A around the top of V. Thus, the stress is such that each point of the moving mass moves slightly only in the plane which crosses it and perpendicular to the given vertical plane.
The movement of mass A is therefore a movement of rotation around the line of intersection C of the two planes containing the wires, but it should be noted that this line of intersection itself moves during the movement (while remaining always parallel to the given vertical plane) and constitutes an instantaneous axis of rotation in each position.
It has hitherto been assumed that the support B from which the mass A is suspended is fixed in the position for which the active edges of the clamping plates, and therefore also the line of intersection C of the two planes containing the wires, are exactly horizontal. The suspension, however, is such as to keep the movable mass A suspended in the desired relationship with respect to the support B even when there is significant lateral tilting of the support, the limit being reached when tension in one of the wires. forming the V drops to zero. Any tilting beyond this angle relaxes the wire, so that the moving mass is no longer correctly held relative to the support B.
However, since in practice the angle of the V is large, a lateral tilting of a large angle is required to render the device inoperative.
To protect the wires against damage due to impact, it is advantageous, as will be described in detail below with reference to FIG. 8, to use stops on the support above and below the moving mass and also on the sides of the latter, these stops being sufficiently distant from the surfaces of the mass to allow the latter to move freely in its direction effective on either side of the normal zero position while preventing virtually all movement in other directions.
Although the wires used for the suspension are thin and flexible, they nevertheless offer some resistance to excessive bending, and it is therefore advantageous to use stops to limit the extent of movement of the moving mass in its effective direction. .
The second embodiment shown in FIGS. 3 and 4 comprises a mobile mass D suspended from a support E (which may constitute a part of a frame or be resiliently attached to the latter), by means of five wires Fl, F2, F3, F4, F arranged in three planes parallels arranged vertically in the normal zero position of the moving mass D.
Two of these three planes each contain two wires, Ft, F2 and F3, F4 respectively, arranged in a V, the points of attachment of these wires to the moving mass D being close to each other and the points of attachment to the support E being distant from each other, the lengths of the four wires being equal to each other as well as the angles of the two V. The third plane, which is advantageously arranged between the first and the second planes, contains a single wire F "extending vertically in the normal zero position, the point of attachment of this wire to the mobile mass D being at a significant distance from the line joining the vertices of the two V.
The wires F ', FS forming one of the V are clamped at the top of the V on a vertical face DI of the mobile mass D by a clamping plate D4, and at their upper ends on a vertical face And of the support E by a clamping plate E4. F3 threads,
F4 forming the other V are clamped at the top of the V on a vertical face D2 of the moving mass D by a clamping plate D and at their upper end on a vertical face E2 of the support E by a clamping plate E5. The fifth wire F5 is clamped at its lower and upper ends respectively on vertical faces D3 and E3 by clamping plates D6 and E6. The vertical faces Dt,
D2, Ej,
E2 associated with the two V are all parallel to each other, while the faces D3, E3 relating to the fifth wire F are perpendicular to the faces associated with the wires forming the V. The way in which the attachment of the wires is carried out at the vertices of the Vs illustrated by FIGS. 3 and 4 differs from that illustrated by FIGS. 1 and 2 where the tight ends of the two wires at each vertex of a V are arranged side by side and close to each other.
In this second embodiment, the two threads forming a V are formed by the parts of a single filament passing around a small peg D7 or D8 projecting outside the mobile mass D in a recess made in the clamping plates D4 and D5, the clamping being effected by the parts of each clamping plate arranged above these recesses.
It is clear that the wires F1, F2 and F3, F4 constituting the two Vs constitute the equivalent of a connection with parallel movement, so that the vertices of the two Vs each move along a circular arc in a plane vertical (or, as shown, in the same vertical plane) perpendicular to the three suspension planes, and the movement of the line joining these vertices is such that it always remains parallel to its initial direction, while the fixation of the fifth wire F5 to the moving mass moves along a similar arc of a circle in another vertical plane perpendicular to the three suspension planes and thus prevents the rotation of the moving mass around the line joining the vertices of the two V.
The whole mass thus takes on a parallel translational movement, all the points of the mass moving along equal circular arcs in vertical planes perpendicular to the three suspension planes.
Here again, to avoid damage to the wires due to impact, it is advantageous (as will be described later with reference to Figs. 5 and 6) to use stops on the frame above, below. and on the sides of the moving mass D, so as to practically avoid any movement of this mass outside the effective direction, and other stops to limit the extent of the movement in said direction. The wires advantageously have a considerable length relative to the extent of movement of the mass in the effective direction, so that in this limited range the movement is substantially rectilinear.
As in the first embodiment, the wires keep the mobile mass D correctly suspended with respect to the support, even if the latter is tilted out of its vertical position, provided that the angle of the lateral tilting is not large enough to reduce the voltage of any one of the two V leads to zero. Similarly, it is not essential in this embodiment that the two V have the same angle nor that the two wires in each of the first two planes form a V, provided that they are inclined in the opposite direction on a vertical plane. perpendicular to their own plane and that their lengths and inclinations are such that the points of attachment of the five wires to the mobile mass are obliged to perform equal circular arc movements in planes perpendicular to the three parallel suspension planes.
Although the suspension using five wires arranged respectively in two intersecting planes and in three parallel planes is preferred, it should be noted that the five wires can be arranged in other ways to form a true kinematic suspension for the mass. movable, the five wires being kept taut and none of them inactive, and the movable mass having a degree of freedom for its effective movement on one side and on the other of a normal stable zero position. For this purpose, there should not be more than three threads passing through the same point, nor more than three threads in the same plane, and if there are three threads in the same plane, there must not be more than two wires are parallel to each other.
Other conditions must be fulfilled: in the normal equilibrium position, i.e. the position in which the device automatically returns when it is not subjected to any external force, the vertical straight line passing through the center of gravity of the moving mass A or D must pass through the surfaces defined by the five points of attachment to the block B or E and by the five points of attachment to the moving mass
A or D, and there must be at least two wires inclined in opposite directions on the vertical plane which passes through this straight line perpendicular to the direction of movement of the moving mass.
In the case where the only degree of freedom of the mobile mass allows a rotary movement, the five wires must all be arranged along straight lines intersecting the same straight line which itself moves and constitutes the instantaneous axis of rotation for the moving mass in each position. When three of the threads are arranged along straight lines passing through the same point, each of the two remaining threads must cut at a certain angle the plane which passes through the other thread and through this point, and the instantaneous axis of rotation is the straight line passing through these points of intersection.
The translational movement of the moving mass is possible only in the direction of parallel movement, because the point of attachment of each wire to the moving mass is necessarily constrained to oscillate around the point of attachment of the wire to the support, but as a first approximation translational movement along a single rectilinear path can be achieved using long wires relative to the extent of effective movement. Such translational movement can be easily achieved by arranging the threads in a series of two or more parallel and spaced planes, and in this case if the straight lines along which the threads are disposed are projected orthogonally onto any one of these planes, there must be at least one of these projections which is clearly spaced from each point of intersection of the projections.
The second embodiment described above constitutes such an arrangement.
An important practical application of the described fixing device relates to precision apparatus for indicating a level or for measuring the deviation from a reference level. We will describe such an apparatus comprising the second described embodiment of the suspension device. This device is shown in Figs. and 6.
This device is intended to be used in the same way as a regular water level, but it gives a much better accuracy than a water level can give. The apparatus frame includes a base plate G having a precisely erected planar lower surface which is a reference face for the apparatus and which rests on the surface whose level is to be measured.
The mobile mass D is constituted by a rectangular plate which is suspended just above the base plate G by the five-wire suspension device which connects it to the support E itself connected to the base plate G by two legs Gt, G2 passing through holes or recesses made in the moving mass D.
The spaced upper ends of the son F1, F2 and F3, F4 forming the V are respectively fixed to two vertical end faces Et and E2 of the upper part of the support E by clamping plates E4 and E5, while. the lower ends of the wires of each V are s.
wandered close to one another on the extreme face Dt or Do of the rectangular plate constituting the mobile mass D, the top of the V being located much further from the front face D3 of the mass D than from the rear face D9 . The fifth wire F5 is tightened in the same way on the front faces E3 and D3 of the upper part of the support E and of the mobile mass D and substantially in the middle of these two faces. The moving mass D is thus free to oscillate in a generally horizontal direction, parallel to its front and rear faces, the extent of the movement being limited by the legs GI and G2 of the frame which support the support E.
To make it possible to adjust the extent of the movement of the mobile mass, the latter carries adjustable screws Ht and H2, the rounded ends of which respectively engage the lateral faces of the legs GI and G2 at the ends of its trajectory.
The front and rear faces of the legs G1 and G2 also constitute stops to prevent virtually any forward or backward movement of the moving mass due to impact, the moving mass carrying adjusting screws J, the rounded ends of which are placed just apart. side of the faces of said legs. Further adjusting screws Jl pass through the base plate G in close proximity to the underside of the movable mass D, and adjusting screws J2 pass downward through side protrusions of the legs Gt and G * 'in close proximity to the top face of the moving mass D. These screws act as stops to prevent virtually any up or down movement of the moving mass under the action of impact.
A bar K of magnetic material extends upwards from the mobile mass D and passes between two electromagnetic transducers L1 and L2 mounted in the support E, this bar constituting an armature common to the two transducers and moving, when the mass mobile oscillates on its suspension device, so as to move closer to one transducer and away from the other in the air gap between the pole pieces of the two transducers. Each transducer L1 or L2 advantageously comprises a cylindrical magnetic core with a cross section in E and a winding L3 or L4 mounted on the central branch of the section in E, the free ends of the branches of the core constituting the pole pieces with which cooperates the magnetic bar K carried by the moving mass D.
Thus, movement of the movable mass relative to the frame in one direction increases the inductance of winding L of transducer L1 and decreases the inductance of winding L4 of transducer L2, and vice versa. The two windings
L3 and L4 are connected in two arms of a bridge (fig. 7) excited by a current source via a transformer M, the other two arms of the bridge containing equal inductances formed by the two halves MI, M2 of the secondary winding of transformer M.
The output signal of the bridge is amplified in an amplifier M3 and passes through a measuring device M1 which gives an accurate measurement of the extent of movement of the moving mass D relative to the frame, according to the level deviation of the surface over which sits the base plate G. If desired, the amplified output signal of the bridge can be used to provide a control operation, for example to produce an automatic correction of the level of the surface on which the base plate G sits. .
It is ordinarily advantageous to use means for accurately determining the zero of the level indicating apparatus, this positioning of the zero obviously being effected when the base plate G rests on a surface of which the level is known to be exact. . This establishment of the zero can be carried out electrically by using two relatively insensitive variable inductors L5, L6, respectively in series with the two fixed inductors MI, M2 of the bridge, these inductors being modified to bring the needle of the device to Measure exactly in the center zero position when the base plate G is placed on the exactly level surface.
As a variant, the positioning of the zero can be carried out mechanically in the device by slightly moving the mobile mass to one side or the other of its zero position so as to bring the needle of the measuring device exactly to the center zero position when the base plate rests on the exact level surface. Such a movement can be effected by means of an adjustable spring acting on the moving mass, or else (as shown in Figs. 5 and 6) by a wire Kt which engages in a slot made in the upper projection K of the moving mass D and, at its upper part, in a rotating part K2 whose axis is arranged perpendicular to the direction of movement of the mass D.
The angular adjustment of the part K2 around its axis causes the wire KI to exert a slight force on the moving mass D to effect the desired zero adjustment.
It is ordinarily advantageous to use damping means to reduce the oscillation of the moving mass around its equilibrium position.
Various forms of damping devices can be used, for example, as shown, a bath
K3 of a viscous liquid in which plunges a fin K4 carried by the moving mass D.
Fig. 8 shows another level indicating device in which the mobile mass can take a rotary movement as allowed by the suspension device shown in FIGS. 1 and 2. In this case, it is preferable to mount the two transducers of the device at equal distances on the opposite sides of the hinge axis formed by the line of intersection C of the two planes containing the suspension wires. of the device.
For this purpose, the mobile mass A is constituted by a pendulum of a general T-shape comprising two arms A5, A6 extending laterally from a point located just below the lower attachment points of the wires. suspension, these arms respectively carrying at their end the mobile elements of two transducers Ni, N2, the latter being mounted so as to be sensitive to the upward and downward movements of their mobile element. Each transducer can be of the electromagnetic type described with reference to FIGS. 5 and 6, their mobile armature cooperating with the poles of a magnetic core with an E-section carrying a winding on its central branch (as in the case of Figs. 5 and 6). The transducer can be arranged in various other ways.
The transducer shown in fig. 8 is of the electromagnetic type and comprises a chamber of which a movable rod N3 (or N4) carried by the corresponding arm t
A5 (or A6) of the moving mass A protrudes more or less according to the movement of the mass A and thus varies the inductance of a winding N5 linked to the magnetic circuit. The windings of the two transducers control an output bridge in the same way as the windings L3, L4 of the circuit shown in FIG. 7.
It is also possible to use the transducers shown in FIGS. 9 and 10. The transducer of FIG. 9 constitutes a variable capacitance in which the mobile element carried by the mobile mass A consists of flat electrodes O mounted vertically between fixed flat electrodes 01, the electrodes O overlapping the fixed electrodes 01 over a variable extent depending on the movement of the moving mass. Fig. 10 shows another capacitance transducer comprising a movable horizontal flat electrode 02 carried by the movable mass A and cooperating with a fixed horizontal flat electrode 03, the movement in this case acting by varying the distance between the two electrodes.
In all cases, the variable output signals from the two transducers are sent in opposite directions in a bridge similar to that of FIG. 7. FIG. 11 shows this bridge in which the two capacitors of the transducers are indicated at 04 and 05 respectively, while the associated zeroing elements are constituted by variable capacitors O6 and 07.
Although the use of two transducers mounted in opposition is advantageous, it is also possible to use a single transducer, whose inductance, capacitance or resistance varies according to the movement of the moving mass and is compared in a bridge of output with a fixed inductance, capacitance or resistance. In this case, the single transducer must be arranged, as far as possible, so as to be insensitive to movements of the mobile mass in directions other than the direction of operation and resulting for example from shocks.
When using two transducers, it is usually possible (as in the constructions described above) to arrange them so that the effects of movements due to shocks on the moving mass in directions other than the effective direction cancel each other out. others in the bridge.
The level indicating device shown in fig. 8 includes stops such as those described above to prevent substantially any movement of the moving mass in directions other than the correct direction and also to limit movement in the latter direction in order to decrease the risk of damaging the wires of the device. suspension. For this purpose, the apparatus comprises adjusting screws Q mounted in the walls of the frame of the apparatus and the rounded ends of which are placed in the path of movement of the moving mass A and thus limit the movement of the latter in the effective leadership.
In addition, similar screws Qt are mounted in the front and rear walls of the frame and arranged so as to almost abut the surfaces of the moving part A and the arms A5, AG, the clearance being as small as possible in order to prevent substantially any lateral movement of the moving mass at right angles to the effective direction of movement. Other Q2 screws are mounted in the base of the frame to substantially prevent downward movement of the moving mass, while upward movement of this mass is similarly limited by a Q3 screw attached to support B and abutting almost against the upper surface of the moving mass.
The apparatus of FIG. 8 comprises a device for damping the movement of the mobile mass comprising two dash-pots Q4, Q5, the mobile elements of which are carried respectively by the two lateral arms A5, A6 of the mobile mass.
The level indicating device, whether of the form shown in FIGS. 5 and 6 or in fig. 8, is intended primarily for precision measurements of very low level errors. It can also be used, however, as a zero indicating device and as an indicating device for fractions of divisions in an installation sensitive to larger angular changes, for example a clinometer.
Such a clinometer is shown in FIGS. 12 and 13.
It comprises a level indicating device R and its measuring instrument R ′ which are mounted to rotate in a housing S of the clinometer behind a window St, the rotation being ensured by means of a hand control button S2. The rotating assembly carries a transparent scale S3 which moves in front of an illuminated opening S4 formed in the housing and which is seen in a known manner, against an index or a vernier through a microscope S5 mounted in a tube S6 projecting at. the upper part of the box S. The electrical circuits can be housed in boxes T carried by the rotary assembly.
In operation, when the olinometer is in position to measure an inclination, the needle of the RI instrument is placed at one end of its scale. The S2 button is operated until the needle moves from the end of the scale, indicating that the device is level.
R is approximately vertical.
The rotation of the button s2 is stopped when a graduation of the scale S, seen through the microscope S5, is exactly in the reading position, and at this moment the deviation read on the instrument RI from its zero position gives the necessary correction to be added to the reading on the S3 scale. The spaces between the successive graduations on the S3 scale must obviously correspond to the total length of the measurement scale.
It is possible to easily obtain an accuracy of five minutes of arc, for example, by a direct optical reading of the scale S3, and if the measuring scale includes a span of five minutes and contains sixty graduations in that span , the final measurement can be made with an accuracy of five arcseconds or even, by estimate, 2.5 arcseconds. The measuring device can also be used for fractional subdivisions of the S3 scale given by a vernier.
Other embodiments are possible. Thus, for example, although the devices described above mainly are designed for high precision measurements of a very small extent deviation only from the exact level, it is clear that they can be arranged to measure very much inclinations. larger with a lesser degree of precision, if desired, and such modification is often preferred where the output signal is used to effect automatic control of the level of the surface on which the apparatus rests.