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La présente invention concerne un appareil perfectionné servant à déterminer la position d'un arbre.
Le mouvement d'un arbre peut être masure de façon sati sfai san- te, en transformant celui-ci en impulsions électriques appliquées à un comp- teur de type connu qui les enregistre ou les fait apparaître. Le mouvement peut être converti en impulsions électriques de différentes manières, par exemple par un faisceau lumineux interrompu, durant la rotation de 1' arbre par un disque portant une grille, de façon que le nombre d'interruptions soit proportionnel au mouvement de 1' arbre, le faisceau de lumière inter- rompu frappant une cellule photoélectrique dont les impulsions obtenues sont convenablement amplifiées et peuvent attaquer un compteur. Il est inté- ressant d' intercaler, entre la grille tournante et la cellule photoélec- trique, une grille fixe qui sert de fenêtre.
Ou bien les impulsions peuvent être produites électromagnétiquement; par exemple par le mouvement-d'un dis- que portant, à sa périphérie et concentriquement à son centre, de la matiè- re conductrice en zig-zag traversée par un courant électrique alternatif hautre fréquence et très proche d'un zig-zag de matière conductrice fixe semblable qui reçoit des impulsions quand les lignes de force de la matiè- re se croisent. Les impulsions peuvent aussi être produites électrostati- quement, par exemple dans un montage ou, le mouvement d'une pièce tournante fait varier la capacité entre celle-ci et une pièce fixe.
De telles grilles ainsi que des disques conducteurs peuvent être obtenus par photochimie, A moins qu'il soit possible de distinguer les impulsions émises quand 1' ar- bre tourne en avant de celles émises quand l'arbre tourne en arri ère , les procédés précités ne conviennent pas pour déterminer la position d'arbres qui peuvent tourner en sens inverse ou osciller, puisque le mouvement complet de l'arbre serait enregistré ou reproduit, c'est-à-dire aussi bien les rota- tions en arrière que celles en avant, introduisant ainsi une sérieure er- reur.
Il a été proposé d' utiliser des compteurs réversibles au moy- en d'impulsions déphasées de 90 , comme le déphasage varie avec le sens de rotation, ce' second signal sert à actionner des circuits portes, dans le compteur, forçant celui-ci à soustraire quand le générateur d' impul- sions change de sens. Ce procédé de fonctioenemeni a le defaut d' accum- ler les imprécisions quand l'arbre oscille,c'est-à-dire quand il est pris d'un mouvement de va-et-vient ou de vibration.
Des compteurs spécialement indiqués pour le comptage d'impul- sions et permettant un fonctionnement réversible, sont les tubes à gaz à polycathodes. A chaque impulsion appliquée au compteur, un courant élec- trique entre 1' anode et une cathode du compteur est interrompu, et est remplacé par un courant él@ctrique entre l'anode et une cathode voisine.
Le courant électrique est discernable par une lueur locale dans la région de la cathode qui reçoit le courant électrique. Pour faciliter l'exposa, ce changement de direction du courant électrique sera dénommé ci-après déplacement de la lueur. Ce déplacement est obtenu par actionnement de la tension sur des paires de guides par rapport à chaque cathode, les guides étant réunis, les pairs entre eux et les impairs entre eux. Les guides se trouvent normalement à un potentiel plus élevé que celui de la cathode, localisant ainsi la lueur sur une cathode déterminée. A chaque impulsion la potentiel des guides par rapport à un coté des cathodes est abaissé jusqu'en dessous de celui des cathodes, et l'abaissement de potentiel est communiqué ensuite aux autresguides.
De cette manière, à chaque impulsion, lecourant électrique passe de la cathode en circuit à un gui- de puis au suivant, et ,à la fin de l'impulsion, à la cathode suivante.
Des circuits à retard sont normalement utilisés entre les guides, de façon à obtenir la séquence d'impulsions voulue dans le temps. Les guides atteints les premiers par les impulsions lorsque le compteur est en marche sont dé- nommés ci-après premiers guides, et les autres sont dénommés seconds gui- des. Il faut remarquer qu'en inversant les charges, ces compteurs à poly-
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cathodes peuvent être utilisés comme compteurs à polyanodes, et il va de soi que de telles inversions de change sont comprises dans le cadre de 1' invention décrite ci-après.
Les compteurs peuvent être rappelés à zéro, en donnant à la cathode représentant le zéro dans chaque compteur une forte charge négative momentanée supérieure à sa valeur normale.
La présente inntion procure un appareil de détermination du mouvement et de la position par-rapport à un point défini d'un arbre, le dit appareil comprenant un moyen actionné par la rotation de 1' arbre qui provoque la production de paires d'impulsion=: électriques suivant un dessin donné, les impulsions pouvant, si on le désire,traverser des circuits am-
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plificateurs on coaformateurs, une première impulsion étant émise.9 suivant ce dessin, quand 1' arbre tourne ifa.'1s un sens, par un moyen ou circuit é- metteur d' Impulsions, et une seconde impulsion étant émise par un second moyen ou circuit émetteur de secondes impulsionag la seconde impulsion dé- butant avant la fin de la première, de façon à retarder sur la première im- pulsion et à la chevaucher partiellement,
la seconde impulsion étant suivie d'un intervalle avant la production de la paire suivante d' impulsions che- vauchantes le dessin étant inversé quand l'arbre tourne en sens opposé,les dites impulsions étant appliquées à un tube à gaz à polycathodes de compta- ge, les impulsions provenant d'un moyen ou circuit émetteur d' impulsions étant toujours appliquées à un guide du compteur, et les impulsions de l' autre moyen ou circuit émetteur d' impulsions étant toujours appliquées à.
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1' autre guide du compteuro Quand la vitesse de rotation de 1' arbre peut varier, il est préférable que les impulsions soient émises de fagon que, lorsque l'arbre s'arrête, le guide correspondant reste excité aussi longtemps que l'arbre reste dans la position atteinte. Par exemple, si l'arbre
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s' arrete au moment où un guide est excité, ce guide le"'Te-ste et la lueur se maintient accrochée à ce guide jusqu'au moment où l'arbre se remet à tour- nero
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on en décrira ci- après une forme d' exécution déterminée.
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Les fige. 1 ,2 et 3 représentant schématiquempnt un dispositif optique utilisé pour la production des impulsions. Les figures reproduites
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à des échelles de plus en p%lus grandes. Les Fige. 4 et 5 représentent les dessins ou formes d' impulsions appliquées au compteur et produites quand 1' arbre tourne à vitesse constante, dans un sens sur la Figo et dans 1' autre sens sur la Fige 5. La Fig. 6 représente le circuit de comptage des impulsions.
L' arbre 1 (Fige 1) dont on désire déterminer le mouvement an- gulaire porte un disque 'transparent 2, en verre ou en matière plastique par exemple, qui tourne de concert avec l'arbreo Le disque est monté avec son centre sur l'axe de rotation de 1' arbre ,l'arbre et'le disque tour- nant à la même vitesse angulaireo Si on le désire, le disque peut être monté autrement et relié à 1' arbre par des engrenages, de façon à tourner
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à une vitesse angulaire supérieure bu-ieuteâcelle de l'arbre suivantle cas.IB disque 2 porte des traits radiaux 6 opaques qui peuvent être marqués sur le disque chimiquement ou photo graphiquement et quisont séparés entre eux par
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des parties transparentes 7;
pour des raisons exposées citapresple rapport entre la largeur des parties transparentes et la largeur des parties opaques est de 1 à 14. D'un coté àq risque se trouve une source de rayons lumineux parallèles 3- et, de 1' autre coté du disques, deux appareils photosensibles 5, des cellules photoélectriques par exemple, avec une fenêtre 4 entre le dis- que et chaque appareil photo sensible
La fige 3 représente la fenêtre ainsi que la disposition des traits de cette dernière relativement à la disposition des traits du disque , le tout vu du côté où;se trouvent les appareils photosensibles. Le schéma
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représente une partie de la périphérie du disque 2 , celui-ci ayant,pour la clarté du de sainun rayon infini, et la fenêtre étant accolée au pourtour du disque.
On notera qu'en pratique le diamètre du disque ne doit pas être grand, il peut être, par exemple, d'environ cinq pouces (12,5 cm), tandis que la fenêtre est placée de façon que, par révolution complète du disque, chaque partie transparente et opaque passe devant chaque partie transparen- te et opaque de la fenêtre. La fenêtre 4 a deux groupes de traits 8 et 9, le groupe comprenant des parties transparentes 10 et opaques 11 alternées et le groupe 9 des parties transparentes 12 et opaques 13 alternée s. Rour la facilité, la Fig. 3 ne montre que deux parties transparentes 10 et deux parties transparentes 12. En pratique, la fenêtre comprend, de préférence un grand nombre de parties transparentes et opaques alternées 10 et 11, 12 et 13 , de façon que le plus de lumière possible frappe 1' appareil photo- sensible.
Les traits du disque et de la fenêtre décrits ici et la dispo- sition des différents groupes de traits entre eux sont choisis de façon que, lorsque le disque tourne d'un mouvement uniforme, les périodes d' illumina- tion et d' obscurité de chaque cellule soient approximativement les mornes, et que, par conséquent, la lueur reste accrochée pendant environ le même temps à chaque électrode du tube compteur à gaz à polycathodes, c'est-à-dire les guides et les cathodes du dit tube. Ce fonctionnement est préférable par- ce que le compteur fonctionne alors dans des conditions optima.
La largeur de chaque partie transparente 10 est quadruple de la largeur des parties transparentes 6 du disque 2, et les parties opaques 11 sont d' autant plus étroites, de façon que la somma des largeurs 10 plus 11 soit égale à la somma des largeurs 6 plus 7, Les parties 12 et 13 ont les mêmes largeurs que les parties correspondantes 10 et 11. Les deux groupes de traits 8 et 9 sont disposés l'un par rapport à l'autre, dans le sens de la rotation du disque 2(voir Fig. 3),de facon que des points de 8 soient séparés de points correspondantes de 9 par une distance égale à un multiple de la largeur 6 plus la largeur 7 plus unequantité correspondant à la somme de la largeur d'une partie 10 et trois quarts de la largeur d'une partie 6.
Un appareil photosensible est placé derrière le groupe de\traits 8 et 1' au- tre derrière le groupe de traits 9 de la fenêtre 4.
Quand, vu du coté où se trouvent les cellules photoélectriques le disque tourne dans le sens antihorlogique en partant de sa position représentée à la Fig. 3, où les parties transparentes la de la fenêtre 4 font face à des parties 6 du disque, et les parties 12 de la fenêtre font face à des parties opaques 7 du disque, le premier appareil photosensible est éclairé et le second ne l'est pas, jusqu'au moment où les parties trans- parentes 6 du disque commencent à se présenter devant les parties transpa- rentes 12 de la fenêtre, juste avant que les parties 6 quittent entièrement les parties 10, moment où les deux appareils photosensibles sont éclairés.
Avec(la forme d'exécution représentée, les deux appareils photosensibles sont 'simultanément éclairés pendant environ 1/20 eme du temps d'illumina- tion total d'un appareil photosensible, le disque tournant à vitesse con- stante. Quand les parties opaques 7 passent devant les parties transparentes 10 de la fenêtre, seul le second appareil photosensible est éclairé jusqu' au moment où, le disque ayant continué à tourner, les parties transparan- tes 10 et 12 font face à des parties opaques du disque. Ensuite, la partie transparente du disque commence à repasser -devant les parties transparentes 10 de la fenêtre, et le cycle recommence. Quand le disque tourne dans le sens opposé, une même suite d' événements se produit, mais cette fois le chevauchement se produit à la fin du passage des parties 12 et au début du passage des parties 10.
Les Fige. 4 e t 5 montrent les forme des impulsions amplifiées et conformées qui sont-produites par la rotation du disque dans un sens et dans 1' autre, A représentant les impulsions tirées du signal produit par le premier appareil photosensible et B représentant les impulsions tirées du signal produit par le second appareil photosensible. Comme ces figures le montrent, les impulsions négatives qui correspondent à 1' éclairement des appareils photosensibles, chevauchent sur un vingtième environ de leur
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longueur.
La Figo 4. montre que me dessin d'impulsion complet ou cycle com- prend une impulsion de A chevauchant une impulsion de B, puis une période sans impulsion, et ainsi de suiteo La Figo 5 représente un dessin sembla- ble, ):'impulsion de B précédant celle, ;de A. Les Figso et 5 montrent aussi
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que les laps de tempe d8E-.présence et 4"absenae d'une impulsion sont envi- ron les menas.
Cela signifie que, lorsque le disque tourne de façon unifor- me la lueur reste accrochée, dans le compteur, à.c.cu électrode,c9est-a- dire aux guides et aux cathodes, durant environ le meme teàpso
Le degré de chevauchement des induisions et l'intervalle entre impulsions, pour une vitesse de rotation du disque donnée,;peuvent être rè- glés en agissant sur les largeurs relatives des deux groupes de traits opa- ques et transparents de la fenêtre et du disque, et sur leurs positions mu-
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tuelleso On notera que le dessin dl impulsions préféré de l'invention peut être obtenu au. moyen de traits disposés autrement que cela a été décrit ci- dessuso On remarquera aussi que le dessin des chevauchements d'impulsions de l'invention peut être obtenu au moyen d' autres dispositifs optiques.
Par exemple, on, peut ne pas employer de fenêtres, les parties opaques du.' disque étant plus larges que les appareils photosensibles qui sont disposés
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de façon que, lorsqu'une partie transparente du disque fait fajoe directe- ment à un appareil photosensible, 1' autre appareil photosensible soit par- tiellemeflt couvert par une partie opaque et partiellement par une partie transparente,et aussi de façon que , lorsque le disque tourne, les deux ap- pareils photosensibles soient, à un moment, recouverts par des parties opaqueso Il est préférable cependant d'utiliser un dispositif à volet, puis-
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qu\:d.nsi les traits sur le disque ne sont pas limités en grandeur et en nombre par la dimension des appareils photosensibles.
Comme une impulsion est produite chaque fois qu'une partie transparente du disque passe devant une partie transparente de la fenêtre, le nombre d'impulsions émises par unité de déplacement angulaire peut être augmenté, en augment t le nombre de traits sur le disque(et de façon correspondante sur la fenêtre).
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Les-<impulsions sont de préférence amplifiées et rendues car- rées, et les impulsions rectangulaires négatives ainsi obtenues sont appli- quées à.
un compteur composé de tubes à gaz à polycathodeso Les impulsions produites par le premier appareil photosensible sont appliquées au premier guide du premier compteur, et les impulsions du second appareil photosensi- ble sont appliquées au second guide du premier compteuroDe cette manière, quand 1' arbre tourne dans le sens de 1' addition des impulsions, des-pai- res d' impulsions chevauchantes, comme représenté à la Figo 4, sont émises,
la première impulsion de chaque paire atteignant d' abord le-premier guide
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de façon que le compteur enregistFeo Quand l'arbre tourne en sens inverse9 la première impulsion de chaque paire d'impulsions chevauchantes atteint
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le second guide d'ab6-rd9 forçant ainsi le compteur à soustraireo
La Figo 6 est un schéma de circuit montrant comment les impul- sions des appareils photosensibles sont appliquées au compteur à polycatho-
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deso Sur le schéma.V-,, V2 sont les appareils photosensibles,V , V des pentodes amplificatrices classiques ,V15' V6 sont des multivibrateurs a cou- plage continu utilisant des doubles triodes, et V 7 est un tube compteur à polycathodes pour comptage unitéo Les impulsions de Vlooll1t.
appUquéesàl-'am- plificateur Q3 dont la sortie est envoyée au conformateur iï5 Les impul- sions négatives rectangu\taires tirées de V 5 sont appliquées â G1 .qui est le premier guide du compteur V7Les impulsons de V2 sont traitées de
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même et appliquées à G 2 qui est le second guide du compteur V7 Si les appareils photosensibles donnent un signal suffisamment
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puissant, on peut omettre soit les amplificateurs V3 ' VI.' soit les circuits j , V Dans ces conditions , les amplificateurs produisent chacun une im- pulsion rectangulaire négative qui attaque le* compteur V@ o Ou bien, dans
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1' arrangement décrit, les appareils V 1$ V2 peuvent attaquer directement Y5 et Y ,
en appliquant la 'sortie de la photocellule à la grille de droite dn circuit correspondant v5 ou V 69 ou encore, en .intervertissant chaque
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cellule photoélectrique avec sa résistance de cathode, la sortie de chaque photocellule peut être appliquée à la grille de gauche du circuit corres- pondant V5 et V6 Il est en général préférable cependant d'utiliser et les amplificateurs et les circuits conformateurs, pour produire le signal qui attaque le compteur.
Les paires d' impulsions chevauchantes peuvent aussi être ob-
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tenues électromagnétiquement au moyen d'une modifica\on#èrls.f'1t- lisant un disque mobile -conducteur très voisin de deux dispositifs fixes concentriques en matière conduettlee,1'un constituant un pourtour en zig- zag, le chemin conducteur étant par exemple voisin de la périphérie d'un disque et suivant les rayons de façon que le courant change de direction d'une section radiale à la suivante, et l'autre ayant la même forme mais étant intérieure au cercle du premier, hors de contact de celui-ci, le zig-zag de l'un étant légèrement déplacé radialemaht par rapport à l'autre.
Dans une solution de ce genre, il faut que la sortie soit redressée, la
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porteuse haute fréquence éventuelle devant être supprimée avant-applica- tion des impulsions aux compteurs. On peut aussi utiliser un dispositif électrostatique dans lequel une pièce tournante varie la capacité entre elle et deux pièces fixes. Les deux pièces fixes ont la même forme radiale
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mais sont décalées radialement l'une par rapport à "1' autre.
L'appareil de la présente invention a de nombreuses applications utiles et importanteso Il peut être utilisé, par exemple, pour indiquer et/ ou enregistrer la longueur de matières, comme le papier, les tissus ou un film passant sur un rouleau, ou pour indiquer et/ou enregistrer la rotation d'un arbre d'un point à un autre, dans une machine à peser, par exem- pleo Il faut remarquer que 1' appareil de l'invention peut indiquer ou enregistrer à distance de l'arbre tournant, et ceci peut être un avanta-
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ge, par exemple pour la pesée de matièrE#?poussiéreuses, là où on désire utiliser le compteur à 1' abri des poussières.
Les tubes:compteurs à remplissage gazeux à polycathodes peuvent être reliés à une machine à imprimer, en reliant les cathodes aux circuits d'une imprimeuse à commande électrique ou électronique. On peut obtenir
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ainsi, à tout Iùomnthounu, par exemple quand i' arbre a cessé de tourner et se trouve en équilibre, un relevé imprimé.
En utilisant 1' appareil de l'invention en combinaison avec une machine à peser, l'aiguille de celle-ri peut être remplacée par un disque du type décrit ci-dessus, ou bien l'arbre peut porter à la fois 1' aiguille et la disque. Comme le diamètre du disque ne doit pas dépasser cinq pouces (12,5 cm), il peut être très léger et ne constitueraucune contrainte pour la machine à pesero L' appareil de l'invention peut être utilisé en combinaison avec des dispositifs de pesée décrits dans les de-
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mandes de brevets "anglais de la Demanderesse Noso 221/52, 7339/52 et 31068/52 de façon à constituer un appareil perfectionné de mesure des poids bruts et nets, et de la tare.
L' appareil de l'invention permet d'avoir un dispositif de pesée perfectionné qui peut osciller autour du point d' équilibre mana introduire d' errreur dans le poids indiqué ou enregistré.
REVENDICATIONS.
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