Régulateur à boules

alt=|vignette|421x421px|Régulateur à boules vignette Le régulateur à boules de James Watt est un système permettant de réguler la vitesse de rotation d'une machine à vapeur. Il trouve son origine dans le volant d'inertie, équipant les systèmes bielle-manivelle, et qui permet de réguler la vitesse et d'éviter les blocages liés à l'existence de deux points morts. Dans la même configuration, un dessin du carnet de l'ingénieur siennois Francesco di Giorgio Martini au montre clairement une roue en rotation sur laquelle sont fixées plusieurs boules à l'extrémité de cordes et qui agissent donc de façon proportionnelle à la vitesse de rotation, comme c'est précisément le cas pour le régulateur à boules de James Watt. Le régulateur à boules de James Watt, inventé en 1788, a la réputation d'avoir été l'un des premiers mécanismes de rétroaction utilisés dans le domaine industriel. Les considérations de ces mécanismes d'un type nouveau donnèrent naissance plus tard à des réflexions comme la cybernétique et à des sciences comme l'automatique. Il est important, pour ne pas détériorer les mécanismes de transmission mécanique, que la vitesse d'une machine à vapeur soit aussi constante que possible. Si quelques écarts sont admissibles pour l'entraînement d'une pompe de mine, des différences de vitesse du même ordre peuvent compromettre le fonctionnement d'une filature ou de métiers à tisser, dont la mécanique est délicate. Deux boules sont situées aux extrémités d'un pantographe, comme le montre la photographie ci-dessus : plus l'axe tourne vite et plus les boules s'écartent, ce qui a pour effet de descendre la partie supérieure du pantographe. Celle-ci peut alors être utilisée pour commander la vanne d'admission de vapeur. Si, à la suite d'une combustion plus forte ou d'une moindre utilisation de la puissance fournie, la vitesse de rotation augmente : les boules tournent plus vite ; elles s'écartent davantage de l'axe de rotation par effet centrifuge ; le haut du pantographe descend ; et l'admission de vapeur est diminuée — tendant donc à réduire cette même vitesse d'autant qu'il le faut pour revenir au point de consigne.