Dans un gyrocompas marine classique (Anschutz Std IV), les gyroscopes sont placés à l'intérieur d'une sphère flottant dans un liquide conducteur à densité calibrée et température constante. La sphère elle-même est à l'intérieur d'une enceinte sphérique supportée et axée verticalement par "pattes d'araignées" qui véhiculent les liaisons électriques aux différentes électrodes lesquelles, au travers du liquide, vont alimenter les moteurs et détecter l'orientation de la sphère gyroscopique orientée au Nord. Cette position est obtenue grâce à un circuit servomoteur qui alignera la sphère "contenante" sur l'orientation de la sphère gyroscopique entraînant en synchronisme une rose des vents face à la ligne de foi du navire ainsi qu'un synchro-transmetteur qui distribuera le cap du navire vers les instruments, l'autopilote et les compas extérieurs à la passerelle. La cuve suspendue à la cardan renfermant liquide et sphères, est percée d'un hublot avec graticule au niveau de la ligne équatoriale permet la lecture directe du vrai cap. L'alimentation des gyroscopes et signaux électriques de la sphère gyroscopique sont véhiculés entre la sphère contenante mobile et l'extérieur fixe (le navire) par contacts glissants (bagues montées sur la partie émergente de l'axe portant la sphère contenante et charbons sur la partie fixe). Une dernière enveloppe boulonnée au plancher du navire porte l'ensemble par une suspension à la cardan.

Deux points à souligner :
Le servo moteur entraîne l'ensemble suspendu à la cardan au travers d'un train réducteur par simple friction (évidemment le synchro-transmetteur, lui, est totalement lié par engrenages).
Sur le conseil d'Einstein lui-même lors de l'élaboration du premier gyrocompas Anschutz au début du siècle dernier, la sphère gyroscopique évite le contact avec le fond de la sphère contenante grâce à une bobine de champ fonctionnant en répulsion !

1. Le cadre orienté avec ciel dégagé (matinée)
2. Le cadre orienté SW avec ciel couvert (après midi)
Lorsqu'il n'y a plus de contraste le système s'immobilise en consommation minimale. (curseur sur l'image)
Aspect du montage de démonstration
Pour des raisons de rigidité et de simplicité mécanique le moteur d'azimut (axe vertical) et le moteur d'élévation (axe horizontal) sont utilisés en "axe fixe, stator mobile".
Le cadre utilitaire "élévation", destiné en première utilisation à porter un panneau solaire (évidemment de bien plus grandes dimensions), comporte les capteurs de positions en azimut et en élévation de la source lumineuse.
but de l'expérience : Il est d'évaluer un certain nombre de capteurs optiques de natures différentes, leurs dispositions et leurs arrangements électriques ainsi que le type d'entrée à utiliser sur les cartes servo, ceci afin de réaliser un capteur de position solaire (ou de source de lumière) ultra simple. Au bas du montage on aperçoit le moteur d'azimut.

Il y a vraiment trop d'ultraviolets ! Ne jamais regarder le soleil à l'oeil nu ou au travers d'instruments optiques : risques de dommages irréversibles aux yeux (cécité) (curseur sur l'image)
A gauche du cadre "élévation" : le système de captage de la position en élévation, et au bas le système de captage de la position en azimut du soleil.
Pour la poursuite du soleil dans les deux dimensions, les photorésistantes montées en pont semblent très efficaces, l'une orientée vers le passé, l'autre vers le futur, de manière à ne jamais faire face au soleil en opération normale, les signaux d'inégalité des valeurs de luminosité initient la contre réaction mécanique des servomoteurs, ramenant les ponts à l'équilibre. Pour un ciel dégagé cet équilibre correspond à la position du soleil à cet instant. Si le ciel est couvert le panneau s'orientera vers la zone la plus lumineuse (moyenne) ce qui est toujours mieux que pas d'orientation du tout...
Le meilleur arrangement encore très simple semble être : 2 phototransistors avec lentille hémisphérique contrôlés par une photorésistante d'ambiance ce qui permet d'élargir la plage de fonctionnement aux extrêmes de luminosité.
Les servomoteurs sont contrôlés par 2 cartes empilées, alimentation commune et dont les entrées sont configurées : différentielles, basse impédance.
Note: la calibration a été faite avec l'aide du freeware Helio V3.2, téléchargé depuis le site: www.petermeadows.com

Exemple de carte interface (60 x 100)

Il n'est pas toujours nécessaire d'ajuster la vitesse de positionnement d'un mécanisme à la vitesse optimale, requise par un changement de consigne (déplacement des cible, capteur ou référence) sur la totalité du parcours. On peut vouloir aller plus vite ou moins vite, voire très lentement. Si un changement de consigne implique des déplacements relativement longs, multiples, avec des temps de repositionnement modulables ou sans exigence particulière, avec ou sans précision en final (par ex. : multiples pointages précis d'une antenne TV sat., d'un projecteur ou l'ouverture variable d'une trappe d'aération par vérin électrique, etc.), dans ces cas pourquoi dissiper de la puissance sous forme de chaleur sur la carte pour déplacer le système alors que seule la précision finale est pertinente ? de là, la suggestion du circuit interface ci haut.
Le servomoteur est actionné au travers des relais pendant les phases de déplacements longs alors qu'aucune précision n'est requise (si l'application le permet) en utilisant une source quelconque CC ou CA non stabilisée. (cf. Notes.) Il repassera en mode "fin" analogique à l'approche du point d'équilibre. Si un déséquilibre se reproduit, le servomécanisme recherchera la stabilité dans son régime normal, mais si ce déséquilibre atteint la valeur d'excitation d'un des relais, la régulation repassera en mode binaire. La différence entre courant d'excitation et courant de maintien des relais permet ce fonctionnement.
Le pont B1 est préférable même avec une source CC, il évite d'avoir à se soucier de la polarité de la source (un fusible doit être inséré en entrée du pont).
Avec ce circuit additionnel les transistors de sorties et les régulateurs 12 Volts ne surchauffent pas, même équipés de radiateurs minimaux (sous entendu qu'en ce qui concerne les régulateurs c'est le parti pris d'alimenter les étages de sortie après régulation qui est cause de leur échauffement).
Notes.
1) - Les principaux points étant que la source soit acceptable par l'élément moteur et que l'on reste dans des valeurs de basses tensions sécuritaires. Au vu des puissances modestes mises en jeux, il est préférable de privilégier les adaptateurs muraux CA/CC ou CA/CA de bonne qualité, les normes d'isolement seront conformes à l'application.
2) - L'adjonction d'un circuit extérieur peut faciliter l'implantation de fonctions souvent obligatoires comme :
- l'arrêt d'urgence par l'utilisateur, au niveau du moteur lui-même, complémenté par une mini période d'inversion de direction (un servomoteur avec réducteur de vitesse même de petite puissance peut être agressif...)
- l'arrêt et/ou inversion en fin de course utile
- l'arrêt en fin de course extrême, complémenté par une mini période d'inversion de direction.
Le choix du capteur/cible et leurs positionnements physiques dépendent du type de mouvement du système : rotation inférieure à 360°, rotation supérieure à 360°, linéaire, etc.
Il est bon de prévoir la protection des capteur/cible en cas de dépassement notamment durant la mise au point, ne rien serrer trop fort, attention aux potentiomètres "mono-tour" avec rotation effective inférieure à 360°.

Aspect du gabarit de test configuré pour géométrie N°3 (croix) :
2 fois 2 paires de bobines de correction de champs à 90°, 4 paires d'aimants sustentateurs, 2 capteurs opto et 2 cartes servo-contrôle. Pour la présentation en lévitation directe de maquettes de jet multi-réacteurs une croix dérivée de la géométrie précédemment décrite (#2) est mieux adaptée (aimants permanents intégrés aux réacteurs)