PSEUDO-SYNCHRONISATION DES BALANCIERS CIRCULAIRES DES CHRONOMETRES

Ayant examiné les diverses solutions proposées jusqu'à ce Jour, nous sommes arrivés, avec M. SALMON-LEGAGNEUR (*), à la conclusion qu'un mouvement mécanique à remontage élec- (rique et réserve de marche du type décrit au début de ce travail, qui serait directement svnchronisé par le courant du réseau, offrirait le double avantage du mouvement à moteur synchrone et du mouvement à réserve de marche (fig. 26), sans entrainer la complication ni les inconvénients de ladjonetion d'un deuxième mouvement.

Nous avons songé à la pseudo-svnchronisation directe des balanciers circulaires des mouvements d'horlogerie, en partant de la fréquence du réseau.

Dans son célèbre mémoire présenté à la Société Française des Electriciens en 1894, A. Cornu a étudié cette question. En ce qui concerne les balanciers d'horloges, voici comment il s’exprime à Ce sujet:

« Synchronisation par une impulsion de période multiple de celle du balancier.

«Le même dispositif peut servir à entretenir synchroniquement l’oscillation d’un balancier de période propre autre que celle du courant impulsif. J'ai réalisé l'expérience avec un balancier pesant 27 kgs, battant les 5/4 de seconde (comme celui de l'horloge de la Bourse de Paris, construite par la maison HENRY-LEPAUTE, qui m'a obligeamment prêté ce balancier); un barreau aimanté d'environ O0 m. 25 de longueur, et pesant 250 grs, a été fixé transversalement au-dessous de la lentille; il s'engageait d’un côté dans laxe d’un solénoïde, de l'autre dans un tube de cuivre de 3 mm. d'épaisseur et de 0 m. 08 de

(*) Voir bibliographie, n° 29.

longueur. Un courant de 8 à 10 milliampères. agissant pendant 2/3 de seconde, envoyé toutes les 1/2 minutes par une double ‘ame électrique fixée sur la roue d'échappement de l’horloge directrice, suffisait pour mettre en oscillation le balancier, partant du repos, et à le maintenir à l'amplitude de = 0°50°. La période avait été réglée approximativement par enregistrement sur un chronographe; le réglage à une fraction de seconde par heure est parfaitement suffisant. Le rapport de la période svnchronisante à la période synchronisée était donc de 30 à 5/2 ou de 12 à 1. L’expérience a si bien réussi que je n’hésiterais pas à conseiller lemploi de rapports beaucoup plus élevés, par exemple de 30 à 1, mais il faudrait augmenter l’amortissement et la force synchronisante si l’on craignait des inégalités accidentelles dans la marche des appareils à synchroniser, ou dans l'intensité du courant.

«La méthode de contrôle indiquée précédemment dans la description du réglage apériodique permettrait de surveiller, en marche, la régularité du synchronisme des appareils par la mesure de l'amplitude et de la phase: l'enregistrement électrique serait tout indiqué pour le contrôle (*).

«Il est inutile d’insister sur les applications qu’on pourrait faire de ce mode général de liaison synchronique à des appareils très différents de ceux de horlogerie. »

M. À. CORNE ne paraît pas avoir étudié expérimentalement le cas où l'action svnchronisante a une fréquence multiple de celle du mobile à synchroniser.

C’est cependant le cas qui se présente à nous, puisqu'il s’agit de synchroniser les balanciers circulaires ayant une fréquence n — 2.5 par un courant alternatif ayant une fréquence N — 50.

Diverses solutions ont été proposées, dans le cas de balancier pendulaire (**).

Mais il est à remarquer que les divers essais tentés sur les balanciers circulaires (échappement des chronomètres) ne paraissent pas, Jusqu'à ce jour, avoir donné de résultats prat'ques (000):

Décrivons d’abord le dispositif que nous avons réalisé:

Sur les figures ci-jointes, 11 est la bobine du moteur de remontage, alimentée par le courant du secteur; 12 est le cir-

(*) Voir bibliographie, n° 30, (*) Voir bibliographie, n° 31.

(**) Voir bibliographie, n° 32.

te

cuit magnétique et 15 le disque de ce moteur: 13 et 11 sont des pièces en fer doux feuilletées, reliées chacune par l’une de leurs extrémités aux deux pôles du cireuit magnétique 12, de façon à provoquer la fuite magnétique destinée à la synchronisation. Une pièce 17, en fer doux, est fixée à l’autre extrémité de la pièce 13 et porte une vis 18 qui se trouve en face de la pièce en fer doux 21, fixée sur le balancier 16, lorsque ce dernier est dans sa position d'équilibre. La pièce 19, en fer doux. est fixée à l’autre extrémité de la pièce 14 et porte une vis 20 qui se trouve en face de la pièce de fer doux 21, fixée sur le balancier 16, lorsque ce dernier est dans sa position d'équilibre et se trouve par conséquent en regard de la vis 18. Les vis 18 et 20 se trouvent donc polarisées par la fuite magnétique provoquée sur le moteur de remontage.

22 est un aimant à grande force coercitive (acier au coball. par exemple); il est fixé sur le mouvement par une targette 25, qui permet de régler sa position par rapport à la pièce de fer doux 17. La pièce de fer doux 21 portée par le balancier se trouve donc aimantée indirectement par l’aimant 22, par lintermédiaire de la pièce 17 et de la vis 18.

Rrul

Fig. 26 bis.

La figure 26 bis montre la forme que lon peut donner à la pièce 21. Cette pièce est constituée par un petit morceau de tôle de fer doux rectangulaire de quelques dixièmes de millimètre d'épaisseur, repliée en forme d'U sur la jante du balancier, et disposée de telle sorte que les extrémités des vis 18 et 20

bo

se trouvent respectivement en face des extrémités des branches de l'U.

On voit, d’après les descriptions ci-dessus, que les vis 18 et 20 sont soumises au champ alternatif provoqué par le courant du secteur.

Ces vis servent d’une part à fournir le couple synchronisant, par leur action sur la pièce en fer doux 21, et d'autre part à provoquer l'amortissement nécessaire du balancier par les courants induits dans la jante de ce dernier.

Vérification et contrôle

La première idée qui vient à l’esprit pour vérifier lPaction correctrice sur les échappements de balanciers circulaires, dont la fréquence est en relation avec celle d’un secteur de distribution, est de contrôler la concordance de la trotteuse à seconde du mouvement à corriger avec l’aiguille des secondes d’une petite horloge synchrone placée sur le même réseau.

Mais, outre que cette méthode d'observation est longue, dans le cas où le mouvement est bien réglé, il peut s’écouler plusieurs heures avant qu'un décalage appréciable se produise (même si le mouvement ne produit pas d'action correctrice); il est impossible de suivre les conditions mêmes de cette correction et son histoire au cours des variations toujours possibles de la fréquence du réseau.

Enelien a ire Vis /rbulion 4"

Contact enfrchien RE EN

& | Drnfa de Lu As ribulion

Pheoshal enkrehen lHhéesel re, dis /ribalion

Schéma du stroboscope à corde vibrante et lampe à néon.

DES) pen un . .

Trans formateur lube à neon

Fig. 27 Nous avons donc songé à employer la méthode strobosco-

pique, et nous avons d’abord utilisé le stroboscope à corde vibrante de M. A. GuiLLET (schéma n° 27), que nous avons déjà

étudié en 1924 (*). En vue de son application industrielle, nous y avons adapté une lampe portative à néon, que nous avions pu faire réaliser grâce à la bienveillance de M. Georges CLAUDE, membre de l’Académie des Sciences, qui avait bien voulu, dès 1924, faire établir pour nous, suivant notre demande, des tubes à néon spéciaux.

L'essai réalisé avec le stroboscope à corde vibrante fut le suivant:

Un diapason 100 V. D. entretenu directement par le réseau était éclairé par la lampe à néon du stroboscope, commandant la corde vibrante, dont la fréquence était N —5 (corde sur-

filée).

x SE 1 RE \ N On accordait exactement la fréquence à la valeur —— en

immobilisant stroboscopiquement le diapason, puis, avant fait un repère sur l’échappement du balancier, on constatait ou non son immobilité.

Mais, outre la difficulté d'entretenir une corde vibrante à la fréquence 5, la nécessité de passer par le contrôle du diapason rendait la méthode d’un emploi délicat.

Nous avons donc été amené, par la suite, à déclencher les éclairs de la lampe à néon, directement en partant d’un petit moteur synchrone, tournant à 200 t.-m., avec dispositif réducteur donnant un contact de période 1/5 de seconde.

Cette méthode a donné d’excellents résultats et a permis d'étudier le fonctionnement de plus de 30 mouvements différents. et de se rendre compte des particularités qui survenaient dans le cas de variations brusques de la fréquence du réseau. Tout dernièrement, nous avons même emplové un dispositif avec amplificateur microphonique qui donne également de très bons résultats. Tous ces essais ont été faits en collaboration avec M. Marcel BRÉON.

Au cours de ces nombreux essais, nous avons pu constater sur la courbe d’enregistrement de fréquence moyenne relevée sur le réseau de l’Union d’Electricité de Paris, des variations de fréquence de l’ordre de 5 secondes, qui s'étaient produites dans un intervalle de temps relativement court, de l’ordre de 15 minutes. Au moment de la variation rapide de fréquence, Paction correctrice sur le balancier ne s’effectuait plus et la marche du mouvement correspondait à celle du mouvement sans dispositif de correction, c’est-à-dire à des variations de l'ordre de 1 où

() Voir bibliographie, n° 33.

2 minutes par mois, correspondant à quelques secondes pour les fractions de temps relativement courtes pendant lesquelles l’action correctrice ne s’effectuait plus. Pratiquement, dès que la fréquence devenait normale, la correction s’effectuait à nouveau sans perturber en aucune façon la marche du mouvement.

Nous pensons avoir réalisé ainsi une solution satisfaisante du problème de la distribution et de l'unification de l'heure. Si, dans le cas exceptionnel où, après une baisse de fréquence, on est amené à faire fonctionner le réseau à une fréquence supérieure, pour rattraper le retard apporté aux horloges svnchrones, ce cas est si rare dans la pratique qu’il est impossible d'en conclure qu'il infirme le système dont le fonctionnement reste sûr dans la grande majorité des cas.

Aperçu théorique

Si, par synchronisation proprement dite, il faut entendre qu'un oscillateur P, de période T, impose sa période à un autre oscillateur P, de période différente T, par l'intermédiaire d’une action mécanique À que P, applique à P,, il ne s'agit pas ici d’une véritable synchronisation. On démontre en effet, dans le cas précédent, que si l’action À, de P,, est de forme sinusoïdale, P, oscillera au rythme de P, et non plus au sien, et cela

quel que soit le rapport =. des deux périodes; mais P, présentera un retard de phase sur l’action A, et l'am- , ie qu Par :

plitude 4 de régime dépend du rapport . et varie à peu près suivant une courbe de forme ci-dessous:

w, pulsation propre de P,, c'est-à-dire 7” T, étant la période