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CONTI  (Horloge radiométrique au pendule propulsé par la lumière)


(Avril 2002) Commande des pièces détachées et lingots d'inox. Commande des lasers. Commande du tube pyrex. Usinage de la base. Usinage des fixations de couteaux de suspension du balancier.

(19 juillet 2002) Voici donc les premières images de l'horloge qui devrait surpasser le Chronolithe: elle héritera de toutes les connaissances qu'il m'a lentement distillées lors de sa construction.

Ce pendule radiométrique lui sera supérieur en étanchéité et en précision. En étanchéité car il n'aura plus qu'un joint (au fond) et pas de tiges pour le traverser de part en part comme le Chronolithe. En précision, car il sera piloté par laser et non plus par capteur infrarouge. Et pour couronner le tout, ce sera beaucoup plus pratique de travailler sur lui et d'effectuer les réglages: on le remplit d'air, on enlève le verre par le haut et c'est tout.

Le moteur du balancier est le même que celui du Chronolithe: c'est la lumière, grâce à l'effet radiométrique découvert par Sir Francis Crookes à la fin du 19ème siècle et que personne n'avait utilisé pour faire bouger un pendule d'horloge. En un mot: le passage d'un pendule enclenche des lampes halogène dont la lumière le pousse chaque seconde dans le sens de l'oscillation. La base de temps est réglée par la longueur du balancier, et le système fonctionne tant qu'il y a de la lumière et du vide d'air à l'intérieur du tube. L'impulsion initiale est donnée par un aimant depuis l'extérieur du tube. Le pendule est complètement libre de toute autre infuence extérieure. Les aiguilles des heures, minutes et secondes sont entraînées par un moteur à pas raccordé à deux petits panneaux solaires que les allumages successifs des lampes alimentent. Ils sont invisibles sur la photo ci-dessous, car placés de profil entre les barres du châssis.

état des travaux au 15 octobre 2002

Le tube est haut de 1300 mm, large de 200 mm et son épaisseur est de 20 mm. Le balancier est en invar, le pendule est une sphère d'inox emplie de plomb fondu et pèse 4 Kg environ. La base est une étoile de chaîne d'embouteillage en bronze. Les deux tubes placés de part et d'autre logent les lampes halogènes: leur dessin sera bientôt changé pour faire place à des sphères d'acier inoxydable. Le châssis accuse actuellement une torsion de 0.004 mm par seconde dû au déplacement du balancier. Ce problème, pas si important, sera probablement résolu par un renfort magnétique verrouillable depuis l'extérieur. La suspension est un couteau d'acier trempé provenant d'une balance de précision.

(28 juillet 2002) Sur cette nouvelle horloge, la recherche de l'isochronisme va ressembler furieusement à une quête d'harmonie. Le problème est assez simple: il faut que l'amplitude du balancier reste la même lorsque l'on éteint les lumières et qu'il continue par sa seule inertie. Le document ci-dessous montre ce qui se passe pour le Chronolithe. C'est un enregistrement de 1 h 1/2: la première tranche montre le temps de chaque passage du balancier laissé à sa seule inertie, la deuxième quand les 4 lampes s'allument sous 5.4 volts et la dernière avec seulement 3 ampoules. L'état d'équilibre est bien sûr le premier, quand rien n'influence le balancier. La deuxième tranche nous montre que le balancier est accéléré d'environ 6 millionièmes de secondes chaque battement par la force des 4 lampes halogènes. Sur la troisième, quand il tourne avec 25% de puissance en moins, il bat encore environ 3 millionièmes de seconde trop rapidement. Ce qui nous donne à peu près un retard de 0.25 seconde par jour si une ampoule s'éteint. Là sont les limites de l'autorégulation du Chronolithe.

Nous voyons donc clairement le challenge qui attend cette nouvelle horloge.

(11 aout 2002) L'horloge est sous vide depuis deux jours, pour des tests d'étanchéité et commencera à tourner demain. Le prototype de la partie électronique de régulation des lampes est terminée, les lasers sont arrivés et les tests vont pouvoir commencer . Les premiers efforts vont consister à améliorer la forme des deux feuilles de mica qui reçoivent la lumière. Le pendule repose sur un couteau d'acier trempé provenant d'une balance de précision. Les premiers essais d'inertie sous vide d'air sont extrêmement bons: un premier élan de 2 centimètres donne assez d'énergie pour au moins 24 heures. A titre de comparaison, le chronolithe ne durait pas plus de 6 heures dans les mêmes conditions.

(12 aout 2002) Elle a démarré! Et si bien que je n'ose même pas la toucher. Elle est complètement différente que le Chronolithe, même si leur moteur est semblable. Voyons donc un peu ce qui les sépare. Le balancier du Chronolithe était comme emprisonné dans un mur de lumière: chaque seconde, une des lampes le repoussait de l'autre côté comme une balle de ping pong. Ici, le balancier est prolongé par une petite tige et ne coupe qu'un faisceau laser. Quand le rayon est coupé dans un sens, il allume une des lampes. Quand il est coupé dans l'autre sens, il allume l'autre. Ce qui veut dire que le balancier n'est mû que dans la position médiane de sa course, dans les deux sens. C'est donc exactement là que l'autorégulation devrait intervenir. Admettons que l'une des lampes soie hors service: l'amplitude devrait fatalement se réduire, et le balancier devrait passer plus lentement devant le rayon laser. Or comme il passe plus lentement, les ampoules s'allument plus longtemps et les feuilles de mica, qui ont le temps de prendre plus de chaleur, vont par ce fait accélérer le pendule. Si cette théorie est bonne, l'amplitude devrait rester constante jusqu'à ce qu'elle décroche par manque d'énergie. C'est ce que les prochains jours vont essayer de démontrer.

(14 septembre 2002) 1 mois de tests d'étanchéité et de précision. Les travaux vont maintenant pouvoir reprendre: usinage du cadran, des supports de cellules solaires, des douilles de lampes. Fabrication des feuilles de mica qui serviront à propulser le balancier.

(15 novembre 2002) La conception du circuit électronique d'allumage des lampes est enfin finie, et je dois dire qu'il s'est âprement défendu jusqu'à la fin. Car le plus difficile n'est jamais de faire fonctionner une horloge, mais de la simplifier au maximum jusqu'à ce que chaque élément soit vital et indispensable. Jusqu'à présent, cette horloge était pilotée par des lasers provisoires et un prototype de circuit de commande. Tout ceci fonctionnait fort bien jusqu'à ce que je décide de le simplifier...

Quelques faits: deux lasers "regardent" passer le balancier dont le passage entre leur espacement provoque l'allumage d'une des deux lampes du bas, selon le sens de la course. L'allumage alternatif des lampes du haut sert à alimenter les deux panneaux solaires situés un peu plus haut, qui font tourner l'aimant du moteur des secondes.

Une fois le vide fait, le pendule est libre de toute influence extérieure hormis la lumière. Ce n'est donc qu'elle qui fera mouvoir le pendule et les aiguilles. Cette horloge fonctionnerait tout aussi bien si elle était placée au fond d'une piscine.

Vidéo clip de l'horloge en train de fonctionner.