Compas <B>à</B> induction 11 existe deux types principaux de compas à induction a) Des compas dans lesquels l'élément détec teur est mobile et est maintenu dans une position fixe par rapport au champ magné tique inducteur. Cet élément comprend au moins une sonde magnétique, filiforme, qui est maintenue perpendiculairement au champ magnétique inducteur pour obtenir la sensibilité maximum.
En effet, si a est l'angle que fait le champ inducteur par rap port à l'axe de la sonde magnétique, le champ induit dans la sonde, et par consé quent le courant qui en résulte, est propor tionnel à cos a ; la variation de l'effet pro duit pour une variation d'a de l'orientation du champ par rapport à la sonde, et par conséquent la sensibilité du système est pro portionnelle à - d(cos a) = sin a . d a et est maximum pour (x = 900.
b) Des compas dans lesquels les éléments dé tecteurs sont fixes par rapport au véhicule et fournissent des courants d'intensité pro portionnelle à la projection du vecteur champ magnétique sur l'axe des sondes. Ces courants sont alors utilisés pour pro- duire à distance un champ qui tourne comme le champ magnétique inducteur du compas.
Dans ces deux types de compas à induction, on utilise l'effet différentiel du champ magnéti que sur deux demi-sondes magnétiques dont les enroulements sont en opposition, . ces deux demi-sondes étant placées au contact l'une de l'autre de façon à être dans le même champ magnétique.
Chaque demi-sonde est constituée par un transformateur à fer saturé, dont le noyau est en métal magnétique de très haute perméabilité, et dont l'enroulement primaire est alimenté sous une tension périodique de fréquence f telle que le courant primaire soit sinusoïdal, ce que l'on peut obtenir en disposant en série dans le circuit primaire une résistance grande par rap port à l'impédance de ce circuit.
La courbe d'aimantation (fig. 1) du noyau comporte en première approximation une par-
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tie <SEP> oblique <SEP> de <SEP> pente <SEP> constante <SEP> <U>â <SEP> B</U> <SEP> = <SEP> po <SEP> et
<tb> un <SEP> palier <SEP> horizontal <SEP> <U>â <SEP> $</U> <SEP> = <SEP> O. Si l'on alimente le primaire par un courant sinusoïdal, l'induction du noyau a l'allure de la fig. 2 ; la tension induite aux bornes du se- secondaire qui est de la forme
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aura la forme de la fig. 3.
Si l'on développe cette courbe en série de Fourier, les termes de rang pair seront nuls, car f(x) = - f(x <B>-a).</B>
Si la demi-sonde est placée dans un champ h constant, les oscillations du champ alternatif appliqué au noyau se font autour de la valeur h. Les fig. 2 et 3 sont remplacées par les fig. 4 et 5. On n'a plus f(x) = - f(x - n). Il appa raît donc des harmoniques pairs dans le déve loppement en série de Fourier. Une analyse plus détaillée de cette courbe montrerait que a) Pour des petites valeurs de h la tension des harmoniques pairs est proportionnelle à h ; b) La tension des harmoniques impairs dé croît lentement lorsque h croît.
Elle prend la même valeur si l'on change<I>h</I> en<I>- h.</I> La tension aux bornes de la demi-sonde peut donc s'écrire U = Ah . [>:a2,, sin 2pwt] + B f(h) . [Ea,p+l sin 2p + 1 wt] où<I>A</I> et<I>B</I> sont deux constantes, p représente les nombres entiers successifs, a.,n est une cons tante proportionnelle à l'intensité de l'harmo nique de rang 2p de la tension U, <U>a.,.,,,</U> est une constante proportionnelle à l'intensité de l'harmonique de rang 2p + 1 de la tension U., w est la pulsation de courant et J(h)
est une fonction paire de h décroissant lentement lors que h augmente. Si l'on dispose deux demi-sondes comme dans la fi-. 6 avec les primaires 4-5 en série et les secondaires 6-7 en opposition, et si la première demi-sonde est placée dans un champ<I>ha,</I> et la seconde dans un champ hL, la tension aux bornes de l'ensemble du secondaire serait U, = A(h,L - hb) [Ea.n sin 2pwt] + B [f(ha) - f(hb)] [sa#,
p + 1 sin 2p + 1 wt] Si l'on retourne la deuxième demi-sonde bout pour bout on change hb en<I>-</I> hv et l'on a U:,, = A(h#, + hb) [Ea.,p sin 2pwt] + B [f(h.,) - f(h,,)] [Za,,
+ 1 sin 2p + 1 wt] Les demi-sondes comportent des noyaux 1 et 2 en métal hypermagnétique dont la courbe d'induction présente un coude brusque en fonc tion du champ inducteur, courbe qui est très voisine de celle de la fig. 1. Grâce au montage représenté sur la fig. 6, on obtient ainsi au secondaire des bobines une tension qui est fonc tion du champ moyen dans lequel se trouve placé chacun de ces noyaux, cette tension étant donnée par la relation ci-dessus.
Dans les dispositifs utilisés jusqu'à ce jour, les deux demi-sondes sont accolées et<I>ha =</I> hb,. La tension aux bornes du secondaire est pro portionnelle au champ ha avec tous ses harmo niques de proximité.
Si l'on considère l'espace balayé par la sonde lorsqu'elle tourne autour de l'axe verti cal perpendiculaire au plan de la figure passant par O, le champ dans le volume balayé n'est pas uniforme du fait, notamment, de la proxi mité des masses magnétiques des correcteurs. Si l'on fait la moyenne, entre les deux extrémi tés de la sonde, de la composante du champ suivant l'axe de cette sonde et qu'on fasse tour ner cette sonde, cette moyenne n'est pas une fonction sinusoïdale de l'angle définissant la position de la sonde par rapport à un axe de référence fixe ; elle comporte un terme fon damental et des harmoniques. Ces harmoniques sont appelés harmoniques de proximité car, dans un compas, ils sont dus à la proximité des correcteurs.
Tout se passe donc comme si la sonde, placée dans un champ non uniforme H', était placée dans un champ résultant de la superpo sition d'un champ uniforme fixe (champ fon damental H'1) et d'un champ uniforme tour nant autour de l'axe vertical passant par O à des vitesses qui sont multiples de celle dont tourne la sonde, ce sont les champs harmoni ques H'2 H'3.
La présente invention a pour objet un com pas à induction dont l'élément détecteur est constitué au moyen de demi-sondes magnéti ques placées par paires avec leurs enroulements secondaires en opposition et disposées de façon que les extrémités des deux demi-sondes d'une paire soient vues du centre du compas sous un angle de 600, de façon que l'effet du champ fondamental utile s'ajoute dans les demi- sondes et que l'effet de l'harmonique 3 du champ parasite se trouve annulé.
Le dessin annexé représente schématique ment et à titre d'exemple des formes d'exécu tion particulières de l'objet de l'invention. Dans ce dessin les fig. 7 à 11 montrent des dispositions de sondes magnétiques ; la fig. 12 est une vue en perspective avec coupes partielles d'une forme d'exécution com plète à élément détecteur mobile ; les fig. 13 à 15 sont des vues relatives à une forme d'exécution à élément détecteur fixe.
Comme représenté sur la fig. 7, les demi- sondes 1 et 2 sont placées suivant des angles u = 30 par rapport<I>à</I> OX. Dans ces con ditions, si le champ H', dans lequel est placé l'élément détecteur du compas et que l'on sup posera tout d'abord sans harmonique de proxi mité, est dirigé suivant l'angle a = 900 par rap port à l'axe OX, on aura h,, <I>= -</I> hb et, puis que f (h) <I>= f (-h),</I> on aura U2 <I>= O.</I>
Si le champ H' est décalé par rapport à cet angle a = 900, la tension U2 n'est plus nulle et on peut l'ulitiliser pour exciter un moteur qui amènera les sondes à occuper par rapport à H' la position a = 900. On réalise donc bien ainsi un compas. Si le champ H' présente l'har monique 3 de proximité, la position d'équilibre ne sera pas modifiée par l'existence de cet har monique.
En effet, supposons la bissectrice intérieure OX de l'axe des deux demi-sondes dirigée per pendiculairement au terme fondamental H'1 du champ H'. Les deux demi-sondes sont respec- tivement soumises aux champs <I>(hl</I> -h- h3) et <I>-</I> (h1-+3) grâce à leur disposition à u = 30 par rapport à la perpendiculaire<I>à</I> H'1 pas sant par O.
Par conséquent, pour cette posi tion, U2 est bien égal à O comme indiqué ci- dessus. Supposons maintenant que<I>H',</I> soit di rigé suivant OX <I>;</I>les champs agissant sur les demi-sondes seront alors respectivement hl+h3 et<I>hl -</I> h3 <I>;</I> les harmoniques impairs de U2 se ront faibles car h3 est petit devant<I>hl</I> et<B><I>f</I></B> (h) va rie peu avec h.
On peut utiliser pour les atté nuer encore un filtre électrique classique des tiné à laisser passer un courant de pulsation 2 w et à arrêter les autres. Ce filtre peut être constitué très simplement par une self L et une capacité C en série telles que
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Les harmoniques pairs de U2 qui sortiront du filtre permettront donc une mesure du champ fondamental H'1.
On peut donc, par une disposition convena ble des demi-sondes, éliminer un harmonique de proximité sans aucune complication supplé mentaire. On pourra également annuler un plus grand nombre d'harmoniques en disposant convenablement un certain nombre de paires de demi-sondes. Il suffit, en effet, d'utiliser plusieurs paires de demi-sondes dont on décale les axes de symétrie suivant des angles déter minés en fonction des harmoniques à annuler, les demi-sondes de chaque paire étant cepen dant toujours disposées de façon que leurs ex trémités soient vues du centre du compas sous un angle de 60 pour éliminer l'harmonique 3.
Si l'on considère une sonde magnétique complète (et non plus deux demi-sondes sépa rées), les deux demi-sondes étant en contact, on a très sensiblement hd <I>= hl, ;</I> l'amplitude de U2 qui, pratiquement, est égale<I>à</I> A(hd -I- hB)a2 (c'est-à-dire amplitude du courant de pulsation 2 w) est alors sensiblement égale à la valeur moyenne du champ dans lequel est placée la sonde,
c'est-à-dire H'=H'1 -I- H'2 -I- H'3 ... Si, au lieu de disposer d'une sonde unique, on en dispose une pluralité de n paires (1, 2, ... i ...
n), les éléments de chaque paire étant disposés angulairement de façon symétrique par rapport au même axe de référence et ayant des facteurs d'efficacité agi égaux en valeur absolue (aji étant la valeur du terme qui définit l'amplitude du courant de pulsation 2 ù) dans la paire de rang i), les valeurs des angles ai qui définissent la position de ces paires de sondes, ainsi que les coefficients agi étant choisis de façon que :
Ea.,i cos pai <I>= O</I> pour les valeurs de p cor respondant au rang des harmoniques les plus gênants du champ H', on constitue ainsi, en utilisant la somme des tensions U2i induites dans toutes ces paires de sondes, un élément détecteur d'un compas magnétique à induction qui fournira des indications relatives au champ uniforme H'1, terme fondamental du champ complexe H' dans lequel se trouve placé l'élé ment détecteur. Cet élément détecteur sera donc exempt des erreurs causées par les harmoniques dus à la proximité des masses magnétiques des correcteurs en particulier.
D'autre part, si l'on considère la disposition de la fig. 8 comportant un système de demi- sondes 1-2 en opposition, chacune d'elles étant constituée suivant un segment circulaire d'an gle au centre de 600, on pourra annuler l'har- monique 3 du champ dans lequel est placé le système en lui faisant subir la transformation ai = 3011, ce qui conduit à remplacer, d'une part, la demi-sonde 1 par deux demi-sondes (qui seront en série bout à bout) et qui seront obtenues respectivement en remplaçant l'élé ment 1 par deux éléments identiques à 1, mais décalés,
l'un de -f- 301) et l'autre de - 30,) au tour du centre O de la figure et, d'autre part, à opérer de la même façon pour la demi-sonde 2. On obtient alors deux demi-sondes en arc de cercle dont chacune est vue du centre O de la figure sous un angle de 120,1, ce qui con duit à la disposition de la fig. 9.
Pratiquement, les demi-sondes en forme d'arc de cercle peu vent être remplacées par des demi-sondes rec tilignes 8-9 comme représenté fig. 10 disposées empiriquement, au voisinage d'une corde moyenne des demi-sondes en forme d'arc, c'est- à-dire au voisinage d'une position telle que les extrémités de chaque noyau des demi-sondes soient vues de leur centre de symétrie sous un angle voisin de 120 . En d'autres termes, les extrémités des deux demi-sondes sont vues du centre sous un angle voisin de 600.
Le réglage empirique peut être obtenu en opérant sur la distance jusqu'à ce que l'harmonique 3 du champ n'ait plus d'action sur la tension U2 que ce champ crée aux bornes des enroulements secondaires des demi-sondes montés comme représenté fig. 6. Les systèmes ainsi obtenus constituent l'élément sensible de compas à in duction, comme décrit ci-dessus.
Dans le cas de compas munis d'éléments détecteurs qui sont fixes par rapport au véhi cule, l'harmonique 3 (par exemple) peut être annulé en disposant les paires de demi-sondes différentielles suivant des angles ai = 300 (fig. 11). Chaque paire de demi-sondes diffé rentielles, désignées par 10-11, 12-13 et 14-15 correspondant à l'une des composantes de champ est ainsi disposée suivant les angles in diqués.
La fi-. 12 représente une forme d'exécution à élément sensible mobile comportant deux demi-sondes en opposition 41 et 42 dont l'écar tement est réglé comme pour les demi-sondes 8-9 de la fig. 10, c'est-à-dire que les extrémités de ces deux demi-sondes sont vues de leur cen tre de symétrie sous un angle voisin de 600. Ces demi-sondes comportent des enroulements 41a - 41v et 42d - 42U disposés suivant les indi cations qui précèdent relativement aux enroule ments 4-6 et 5-7 de la fig. 6 ; 43 est la rose, montée sur le même axe 44 que le moteur 48.
45 et 46 sont deux aimants constituant le correcteur de semi-circulaire et ayant une forme cylindrique et dont l'aimantation est uni forme et perpendiculaire à l'axe du cylindre. Ces deux aimants ont leur axe de révolution commun avec l'axe 44 du compas. Ils sont en opposition en ce sens que les vecteurs aiman tation des deux aimants sont parallèles et op posés comme indiqué par les flèches. La cor rection d'amplitude de la semi-circulaire est obtenue par une translation verticale de l'en semble des deux aimants 45-46, ce qu'on ob tient en faisant tourner l'organe 50. On pour rait également ne translater que l'un des deux aimants. La phase de la semi-circulaire est ob tenue en faisant tourner l'ensemble des deux aimants à l'aide du bouton 51.
Le correcteur de quadrantale, feuilleté pour réduire les phénomènes d'hystérésis, est formé de deux bras 47-49 qui se raccordent en deux cylindres superposés en métal magnétique de même nature. L'amplitude de la correction est réglée en faisant varier l'angle entre les deux bras, ce qui s'obtient en agissant sur le bouton 52 qui entraîne deux pignons qui s'engrènent, l'un intérieurement sur la roue 54 qui est soli daire de 47, l'autre extérieurement sur la roue 55 solidaire de 49.
La phase est réglée en déplaçant le bouton 53 qui entraîne le plateau 56 sur lequel est centré le correcteur de quadrantale 47-49.
L'enroulement primaire des deux demi- sondes (comme 4-5 de la fig. 7) est alimenté à la fréquence f par le générateur G à travers une résistance élevée pour que le courant soit sinu soïdal malgré les variations de l'impédance des demi-sondes. Les extrémités de l'enroulement secondaire (comme 6-7 de la fig. 7) sont con nectées en<I>A</I> et<I>B.</I>
Quand les demi-sondes ne sont pas perpen diculaires au champ magnétique une force électromotrice de fréquence 2f est induite dans le circuit C accordé sur cette fréquence.
Par ailleurs, le générateur G alimente, à travers un redresseur D le circuit E à la fré quence 2f (E est accordé sur cette fréquence). L'inductance du circuit E et celle du circuit C constituent le stator d'un moteur diphasé M dont le rotor entraîne le transmetteur T. 48 est un des récepteurs du transmetteur T. Les autres récepteurs (non figurés) constituent les répéti teurs à distance du compas.
Le moteur M tournera dans un sens tel que 48 ramène toujours les demi-sondes dans une position fixe par rapport au méridien magné tique.
Le compas à induction à élément détecteur fixe représenté fig. 13 à 15 comporte un sys tème de demi-sondes tel que celui de la fig. 11. L'ensemble des six demi-sondes 10 à 15 (fig. 13) est fixé par un étrier 61 sur un plateau 60 lui-même fixé à l'enveloppe du compas.
Les enroulements primaires de ces demi- sondes sont alimentés en série (fig. 14) par un même générateur G de fréquence f à travers une forte résistance P. Les enroulements secon daires des demi-sondes 10-11 sont disposés comme les enroulements secondaires 6-7 de la fig. 6. Il en est de même pour les demi-sondes 12-13 et 14-15.
On réalise ainsi le schéma électrique de la fig. 14, c'est-à-dire qu'on alimente à partir des demi-sondes l'enroulement triphasé en étoile du stator S d'un moteur, dont le rotor R est ali menté à la fréquence 2f par le générateur G d'une façon analogue à celle du circuit E de la fig. 12.
Ce rotor entraîne directement une aiguille qui se placera automatiquement suivant une di rection qui indiquera la position du véhicule portant le compas par rapport au méridien ma gnétique. Il constitue donc un répétiteur à dis tance du compas. De même que, dans le cas de la fig. 7, on peut obtenir plusieurs répéti tions à distance.
On peut alors opérer ainsi : le rotor R pré cédent n'est pas alimenté à la fréquence 2f par le générateur G, mais il est fermé sur un circuit C' (fig. 15@ accordé sur la fréquence 2f dont une partie de l'inductance constitue avec E le stator du moteur diphasé M qui entraîne un transmetteur T dont un des récepteurs 62 en traîne directement le rotor R.
Grâce à cette disposition, M tournera jus qu'à ce que R soit perpendiculaire au champ magnétique produit par S, champ qui tourne lorsque le véhicule qui porte le compas se dé place par rapport au méridien magnétique. Cette partie du dispositif agit donc sur 62 de la même façon que celle représentée fig. 12 agissant sur 48. La répétition à distance se fait de façon identique, mais l'élément sensible constitué par les six demi-sondes fixées sur le plateau 60 est fixe dans le compas.