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" DISPOSITIF INDICATEUR DE POSITION
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La présente invention est relative au système de com- mande de positions décrit dans le brevet belge n 589.160.
Dans ce système , on utilise deux signaux de courant alternatif dont les grandeurs varient sinustdalement suivant le déplacement relatif d'un objet qui doit être mis dans certaines positions ou suivant une grandeur quelconque qui doit être commandée. Les variations sinusoïdales des gran- deurs des tensions alternatives sont en écart de phase de 90 et a ssutent ainsi pour un cycle de variation sinusol- dale quatre positions également écartées dans lesquelles les grandeurs sont nulles.
La variation de grandeur de ces tensions alternatives dans le voisinage de la position zéro en grandeur, peut être appliquée comme signal d'erreur avec un sens convenable à an servomécanisme dans le but de réali- ser la mise en position du dispositif commandé en une posi- tion qui correspond à la position de grandeur zéro de la tension d'erreur.
Pour améliorer la résolution de ces systèmes , la présente invention prévoit d'obtenir plusieurs signaux de commande alternatifs dont la grandeur recoupe l'axe zéro dans le sens correct pour permettre aux tensions obtenues d'être utilisées comme signaux d'erreur. Dans un système décimal arithmétique, par exemple, le mouvement rela- tif d es objets commandés , entre deux positions voisines établies par un système de commande de position grossier, peut êtr divisé en dix éléments de variation égaux qui sont désignés arithmétiquement comme positions 0 - 9.
Pour obtenir
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le signal de commande nécessaire correspondant à une quel- conque des positions ainsi désignée arithmétiquement, on combine vectoriellement des portions prédéterminées de signaux. sinusoïdaux pour produire un signal sinusoïdal qui coupe l'axe des grandeurs de valeur nulle en un point correspon- dant à la position arithmétique choisie entre deux posi- tions grossières voisines;la variation ou l'accroissement entre ces deux croisements de valeur zéro voisines est ensuite subdivisée au moyen d'un potentiomètre diviseur de tensions convenable qui fonctionne par rapport aux potentiels obtenus de deux des positions décimales arithmétiques voisi- nes.
Ce potentiel est à nouveau subdivisé à l'aide d'un au- tre potentiomètre pour donner une résolution à troisième décimale du signal d'erreur obtenu par le système.
On comprendra mieux l'invention d'après la description suivante considérée en association avec les dessins annexés dans lesquels :
Figure 1 est un schéma d'un agencement pour obtenir des signaux de positionnement sinusoïdaux déplacés en phase.
Figure 2 est un schéma de câblage montrant les connexions du dispositif de la figure 1.
Figure 3 A est un schéma de forme d'onde pour décrire les signaux obtenus par l'appareil des figures 1 et 2.
Figure 3B est une représentation à vecteur tournant de signaux sinusoïdaux de la figure 3A montrant l'obtention d'un signal combiné.
Figure 4 est un schéma de forme d'onde semblable à la figure 3A mais montrant les parties des tensions de signal qui sont utilisées pour la combinaison en quatre quadrants qui constituent un cycle des sinusoïdes , et les parties des ondes résultantes dans la région de grandeur zéro.
Figure 5 est un schéma à vecteur tournant semblable à la figure 3B montrant les conditions de maintien du signal
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d'erreur à la grandeur zéro pour toutes les positions arith- métiques.
Figure 6 est un schéma bloc d'un système de servo- commande utilisant les signaux d'erreur obtenus comme décrit à la figure 5.
Figure 7 est un schéma bloc d'une forme de l'appareil pour obtenir un signal de tension d'erreur de position.
Figure 8 est un schéma de câblage d'une forme de réali- sation préférée de l'invention pour obtenir un signal de commande de position.
Figure 9est un schéma de câblage d'une variante et
Figure 10 est un schéma de câblage d'une variante pour obtenir une tension de commande de position sans utiliser de transformateurs dans le circuit.
Un agencement pour obtenir des tensions de commande d'une manière semblable à celle qui a été discutée dans le brevet principal est montré à la figure 1 où une ligne horizontale rectiligne de broches cylindriques 11 d'un matériau tel que le fer doux est soutenue pour avoir un mouvement relatif par rapport aux transducteurs magnétiques 12,13, 14 et 15.
Le transducteur 12 comprend une paire de noyaux 16,17 dis- posés exactement des c8tés opposés de la ligne de broches magnétiques 11 et alignés axialement normalement au plan des broches 11. Sur les noyaux 16,17 sont enroulés des bobi- nages 18, 19, respectivement . Les bobinages 18 et 19 sont reliés en série pour fournir le signal de sortie du trans- ducteur 12. De façon semblable, le transducteur 13 comprend les noyaux 21,22 sur lesquels sont enroulés les bobinages 23 et 24. Le transducteur 14 comprend des no/aux 25,26 sur lesquels sont enroulés des bobinages 27 et 28 et le trans- ducteur 15 comprend des noyaux 29, 30 sur lesquels sont en- roulés des bobinages 31, 32-.
Les noyaux peuvent, en pratique, avoir la forme d'un U et les parties montrées peuvent être constituées par les branches de tels "U" . [alpha]
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Comme expliqué dans la demande précédente, les trans- ducteurs 12 et 13 sont écartés l'un de l'autre d'un nombre entier de diamètres des cylindres magnétiques 11 plus un demi diamètre pour donner un signal de variation maximum de gran- deur lorsque les cylindres 11 se déplacent par rapport aux transducteurs 12 et 13. Les transducteurs 14 et 15 sont également distancés d'une grandeur qui représente un nombre entier de diamètres plus un demi diamètre des broches 11.
L'écartement entre les transducteurs 13 et 14 ,cependant, est pris égal à un nombre entier de diamètres des tiges 11 plus ou moins un quart de diamètre. Cet écartement est prévu pour produire une situation d'écart de phase de 90 entre les signaux déduits des transducteurs 12, 13 et des transduc- teurs 14, 15.
Les grandeurs des signaux qui varient en quadrature en représentant le mouvement relatif des broches 11 et des transducteurs 12 - 15 sont obtenues du dispositif de la figure 1. Ces signaux sont obtenus en reliant les transduc- teurs tels qu'indiqués à la figure 2 avec le transducteur 12 comprenant en série des bobinages 18 et 19 reliés en série, la liaison se faisant en série avec le transducteur 13 qui comprend les bobinages 23 et 24 en série. De façon semblable, les bobinages 27 et 28 sont reliés en série avec les bobinages 31 et 32.
Les transducteurs reliés en série 12 et 13 et les transducteur 14 et 15 sont alimentés en étant reliés aux bornes d'une source de courant alter- natif telle qu'elle est fournie par l'enroulement secondaire 33 d'un transformateur 34 dont le primaire peut être relié à une source de courant convenable telle qu'une source alternative à 400 cycles. Le secondaire 33 possède une prise centrale 35. Le circuit ce la figure 2 fonctionne comme un pont pour fournir la tension eA au point de jonction des bobinages 19 e t 23 par rapport à la puèse centrale 35
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et la tension eB au point de jonction des bobinages 28 et 31 par rapport à la prise centrale 35.
Les tensions eAet eB sont des tensions alternatives de fréquences correspondantes à l'alimentation d'entrée du transformateur 34 et ont une grandeur et une polarité en phaselativement à la prise centrale 35 qui varient sinusoldalement suivant la posi- tion relative des broches 11 et des transducteurs 12-15 montrés à la figure 1. Les positions positive et négative de la variation sinusoïdale signifient que le signal de courant alternatif est en phase ou hors de phase par rapport à une phase de référence fixée relativement à la source de courant alternatif. Les tensions eA et eB peuvent être ampli- fiées , si on le désire, et elles sont fournies aux cir- cuits de résolution qui seront décrits ci-après.
Dans un système de positionnement arithmétique, dans lequel les données d'entrée seront décimales dans leur forme, il est convenable de désigner les distances dont ont lieu les déplacements en parties décimales d'une unité de lon- gueur et, dans ce but, les broches 11 de la figure 1 peuvent être prises avec un diamètre d'un millimètre. Cette dimension indiquée par "d" à la figure 1, pourrait être naturellement une autre unité de mesure convenable. Pour des broches 11 d'un diamètre donné, le mouvement relatife entre les broches
11 et les transducteurs 12-15 correspondant à un diamètre de broches "d" produit un cycle complet devariations d'am- plitude dans les tensions eA et eB telles qu'obtenues dans le circuit de la figure 2.
Cette variation de la grandeur des tensions eA et eB est montrée à la figure 3A où l'axe des x correspond à la distance du déplacement et un cycle complet des formes d'onde eA et eB correspond à un mouve- ment égala un diamètre "d" du système de la figure 1. En raison de l'espacement des paires de transducteurs comme montré
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à la figure 1 avec un nombre entier de diamètres plus un quart de diamètre entre les paires d e transducteurs , les grandeurs des tensions alternatives obtenues varient comme des fonctions sinusoïdales. Ces fonctions sinusoïdales présentent un écarc de phase de 90 et peuvent s'expimer par eA = EsinX et eB = -EcosX.
La fonction sinusoïdale est bipolaire dans la région où elle coupe l'axe de grandeur zéro en ayant à la fois des valeurs positives et négatives. Un servosystème peut être utilisé pour fonctionner en se rapportant à une tension d'er- reur de ce type pour maintenir dans un système un état zéro correspondant au point où la tension recoupe l'axe zéro.
Dans ce but, un système de positionnement qui emploie les transducteurs de la figure 1 peut être agencé pour disposer les broches 11 par rapport aux transducteurs en un quelconque de quatre points correspondant aux positions de croisement du zéro des ondes eA et eB pourvu que le sens de la variation soit observé. Pour un positionnement plus exactavec le point P de la figure 3A, il serait nécessaire d'engendrer une onde semblable à l'onde eA au voisinage du croisement de l'axe pour founir le signal d'erreur à un servosystème pouvant conduire à une erreur à e zéro nulle au point P. Une telle onde pourrait être de la forme indiquée par la courbé en pointillés 36 de la figure 3A.
La courbe 36 recoupant l'axe ces x en un point désiré quelconque P peut être obtenue par la combinaison convenable des quantités eA et eB et donner ainsi un ordre désiré quelconque de résolution dans le système de placement en fournissant à un servosystème des signaux d'erreur d'entrée correspondant aux formes d'onde du type indiqué en 36.
Pour obtenir une forme d'onde 36 , les portions eA et eB qui doivent être combinées apparaissent facilement par la
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considération de lafigure 3B qui est un schéma à vecteur touraant pour les quantités eA et eB. Dans un schéma à vec- teur tournant de ce genre, la projection des vecteurs sur l'axe vertical représente la valeur quadratique moyenne de la quantité représentée. Par rapport aux ondes de la figure 3A dans le système de la figure 1, une rotation du vecteur eA depuis sa position telle que montrée, sur un tour complet, correspond à un mouvement relatif de 0,1 pouce ou d'un diamètre des broches 11. Un vecteur epformé comme vecteur somme de eAcosR plus eBsin R peut être consi- déré comme tournant avec les vecteurs eA et eB et déplacé de ceux-ci d'un angle R.
Par suite, la projection de eP sur l'axe vertical représente sa grandeur à tout instant et on peut voit? qu'elle correspond à la courbe 36 qui passe par la grandeur zéro au point P lorsque le vecteur eA a été déplacé d'un angle R en direction X. L'expression mathématique de la valeur de eP est : eP = eAcosR + eBsinR - E sin(X-R) Par suite, ep sera nul pour X = R.
Lorsqu'on utilise un système décimal, il est désirable de produire dix courbes également espacées semblables à la courbe 36 dans l'intervalle pour un cycle complet de la forme d'onde eA .Dans ce but, les formes d'ondes eAet eB peuvent être combinées, comme indiqué à la figure 4. Les. courbes en t raits pleins de la figure 4 représentent les polarités des ondes eA et EB qui sont utilisées en combinai- son pour produire les formes d'ondes résultantes corres- pondantes 36. La combinaison directe de eA et de eB produira des ondes avec la même grandeur d'inclinaison au point de croisement de l'axe et pour des servosystèmes fonctionnant dans des conditions où il est essentiel que la rente de la courbe au point de croisement avec l'axe soit de même signe
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dans chaque cas.
Les variations de sinR et cosR pour les valeurs de 0 à 360 dans ltexpression, assureront cela seu- les. Par conséquent, les quantités eA et eB doivent être combinées pour donner un sens donné de l'inclinaison des courbes composites 36 en chacune des positions 0-9 de la figure 4. La pente ou inclinaison correcte est obtenue en combinant les valeurs négatives convenables des quantités eA eteB chaque fois qu'il est nécessaire de produire ce résul- tat. Comme indiqué à la figure 4, au bout de la rotation du premierquadrantde eA et eB correspondant, à la position moyen- nenentre les chiffres 2 et 3,la valeur de cosR devient négative et le signe de la quantité eAcosR est négatif.
Ainsi, la valeur négative de eA est utilisée dans les second et quatrième cadrans en correspondance à la position de mi- distance entre les chiffres 2 et 3 à mi-distance entre les chiff es 7 8. Au po.nt de mi-distance correspondant au chiffre 5, la quantité eBest renversée et la valeur néga- tive de eB est utilisée pour être combinée avec la valeur négative eA dans le troisièemequadrantet avec eAinversé , à nouveau, dans le quatrièmequadrant, la valeur négative de eB est combinée avec la valeur positive eA dans le quatrième Quadrant: Avec cet agencement, les courbes 36 sont également aistancées suivant dix intervalles dans l'intervalle d'une période de l'onde de eA et les courbes composites obtenues en combinant eA et eB ont la même pente en chacun des chiffres 0-9.
La combinaison des parties de eA et de ensuivant le cosinus et le sinus de l'angle R respectivement est indiquée à la figure 5 qui est à nouveau un diagramme à vecteur tournant. A la figure 5, les dix quantités d'augmentation égale de l'angle R pour constituer une rotation complète sont indiquées et numérotées par 0 - 9inclusivement. Comme montré à la figure 5, on voit les facteurs de composantes
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du cosinus pour eA obtenues comme composantes horizontales des vecteurs en chacune des positions 0-9, et les fac..teurs de sinus de eB obtenus comme composantes verticales des vecteurs pour les positions 0-9.
Pour obtenir le potentiel de servocommande correspondant aux ondes 36 de la figure 4, les parties des ondes eA et eB qui sont combinées sont dans chaque cas le cosinus et le sinus respectivement de l'angle dont le vecteur eA se déplace. Comme indiqué pour le vecteur eA dans la position 1 correspondant à une rotation de 36 , la quantité eAcos 36 est combinée avec la quantité eBsin36 pour produire le vecteur eP qui se trouve suivant l'axe horizontal à éro. Dans chaque cas, la combinaison de la quantité de cosinus convenable de eA et de la quantité de sinus de eB avec le signe inversé comme indiqué à.la figure 4 produira , pour toutes les positions de eA aux positions arithmétiques ou positions discrètes 0-9, le vecteur corres pondant ep à la position zéro, comme montré.
Par suite, la quantité ep est une tension d'erreur convenable pour action- ner un servomécanisme pour amener lenécanisme à une position "nulle" corresponaant aux données d'entrée pour une quelconque des positions arithmétiques 0-9. Lorsque les quantités eAcosR et esinR sont combinées, la tension résultante eP sera d'une grandeur et d'un sens qui tendront à amener la posi- tion du mécanisme commandé dans la position choisie qui sera ep égale à zéro.
A la figure 6, un servosystème est montré pour réaliser la commande suivant l'invention. A un combinateur 41 est appliquée la tension eA et la tension eB à partir d'un indi- cateur de position 42 qui peut fournir les tensions eAet eB de toute façon -convenable, par exemple comme montré aux figures 1 et 2. Le combinateur 41 a une entrée de données 43 qui peut être un dispositif de commutation à la main ou un lecteur de ruban ou un dispositif d'autres formesd'entrée de
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données pour choisir la quantité décimale pour laquelle le servosystème doit être réglé.
On comprendra qu'un dispo- sitif indicateur de position grossière peut être utilisé d'une façon quelconque connue dans la.technique pour placer le servomécanisme à l'endroit approximatif de la position désirée. Un tel dispositif peut avoir la forme d'un système qui compte le nombre des broches 11 du mécanisme qui sont parcourues et qui arrête le mouvement relatif après la traversée d'un nombre prédéterminé de broches. A ce point, le système suivant la présente invention assure une plus grande précision en prévoyant le classement sur une distance correspondant à un diamètre d'une broche 11 dans un milliêr de pas choisis arithmétiquement par les moyens 43 d'entrée arithmétique.
La sortie du combinateur 41 est la quantité eAcosR plus esinR , quantité qui, lorsqu'elle est appli- quée à un servoamplificateur 44 entraîne un servomoteur 45.
Le moteur 45 est relié de façon à produire un mouvement relatif des broches 11 et les transducteurs 12-15 de la fi- gure 1 et actionne ainsi le dispositif 42 de mise en posi- tion pour produire un zéro et réduire le signal d'entrée vers le servoamplificateur 44 à zéro.
A la figure 7, on a montré une forme de réalisation de l'invention dans laquelle un dispositif de résolution 46 reçoit comme tension 'entrée la quantité 6 sinX qui est égale à e.. Un second dispositif de résolution 47 a pour entrée la quantité électrique eB qui est égale à-EcosX.
Chacun des dispositifs de résolution 46 et 47 est un dispo- sitif de type synchro ayant une entrée mécanique sous forme d'une rotation de l'arbre 48 pour produire une sortie qui correspond à un sinus ou à un cosinus de la position angu- laire de l'arbre 48. Ainsi, le dispositif 46 produit une sortie eAcosR et la sortie du dispositif 47 donne comme sortie eBsinR. En reliant les sorties, comme montré,
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la sortie combinée des dispositifs 46 et 47 sera :
ep = E sin(X-R)
Ainsi, la quantité ep peut être obtenue comme fonction conti- nue à partir cbs dispositifs résoluteurs synchro 46, 47 , avec les dispositifs de résolution 46, 47 donnant le signe conve- nable pour les quantités cosR et sinR.
On a montré à la figure 8 une forme de réalisation pré- férée de la présente invention, qui fournit la tension eA à un enroulement primaire 51 d'un transformateur 52 qui possè( sède des enroulements secondaires 53, 54, 55. Un second trans- formateur 56 possède trois enroulements secondaires 58, 59,50 et un enroulement primaire 57 auquel est appliquée la tension eB. Le secondaire 53 du transformateur 52 est enroulé exac- tement pour donner entre la borne terminale 61 et la prise centrale 62 une tension exactement égale et en phase avec la tension d'entrée eA.
Les prises intermédiaires sur l'enrou- lement secondaire 53 fournissent, par rapport à la prise 62, des tensions qui sont les portions décimales de la tension e égale à eAcos36 au point 63, et la tension négative ou déphasée de la même grandeur à la prise 64. A la borne d'ex- rémité 65 , une tension exactement égale à la tensiond'entrée eA, mais décalée dephase de 180 avec celle-ci est obtenue.
L'enroulement secondaire 54 fournit à la borne d'extrémité 66 une partie de eA égale à eAcos72 et à la borne 67 une tension de grandeur égale nais de 180 de déphasage par rap- port à celle-ci , égale eA cos108 . Une prise centrale 68 de l'enroulement 54 est reliée à une borne d'extrémité 69 de l'enroulement secondaire 60.L'enroulement secondaire 55 produit des tensions égales en grandeur et en phase aux ten- sions obtenues de l'enroulement secondaire 54 et fournit à la prise 71 une tension de valeur et de phase égale à celles de la tension de la prise 66 sur l'enroulement 54 ,
et à la
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prise 72 une tension égale en valeur et en phase à la tension à la prise 67 de l'enroulement 54. Une prise centrale 73 est reliée à une borne d'extrémité 74 du secondaire 60.
Les secondaires du t ransformateur 56 fournissent des composantes de tension de la tension eB qui correspondent au sinus des angles, comme indiqué à la figure 5. Le secon- daire 58 a des bornes d'extrémuté se 75 et 76 qui donnent, par rapport à la prise centrale 58' , respectivement la fractionne eB égale à eBsin36 et la valeur négative de cette quantité avec un décalage de phase de 180 par rap- port à eB. L'enroulement secondaire 59 fournit une tension identique à celle du secondaire 58 et, aux bornes 77 , four- nit une composante en phase et à la borne 78 une composante hors de phase , d'une grandeur e B sin36 . L'enroulement 60 produit à la borne 69 une tension eBsin70 égale, et une tension d'égale grandeur à la borne 74 non en phase avec eB.
Une prise centrale 79 est reliée en commun avec la prise centrale 62 par la ligne 81 à une borne de sortie 82.
Avec l'interconnexion des transformateurs 52 et 56 telle que montrée et décrite, il est possible de choisir les portions convenables des tensions eAet eB et de les com- biner avec la phase appropriée comme expliqué au sujet des figures 3B, 4 et 5. La tension combinée représentera une des parties arithmétiques 0-9 sur l'axe X de la figure 4. Dans ce but, on a prévu une paire de commutateurs 83, 84 de sélection de dix positions. Le commutateur 83 a un contact de rotor 85 qui peut être disposé sélectivement par rapport à dix contacts différents de stator numérotés de 0 à 9, par la commande 86. Comme établi précédemment, La commande 86 peut être une commande à main ou bien elle peut être comman dée par la sortie d'un lecteur de données ayant une forme désirée quelconque.
Le commutateur 84 a un contact de rotor 87
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qui vient en contact successivement avec les dix contacts de stator numérotés de 0 à 9. Les rotors 85 et 87 sont ac- couplés pour donner lieu à une rotation synchronisée.L'inter- connexion des contacts 0-9 des commutateurs 83 et 84 est tel le que le rotor 87 est relié a ux portions convenables des enroulements secondaires des transformatenrs 52 et 56 cor- respondant aux composantes eAcosR et eBsinR indiquées pour les dix positions angulaires montrées à lafigure 5.
Les contacts correspondants du commutateur 83 sont reliés de telle sorte que le rotor 85 soit relié à la même combinai- son d'enroulements secondaires , mais d'une position en avance par rapport aux enroulements correspondants reliés au rotor 87. Ainsi, la différence de potentiel entre les rotors 87 ec 85 seua toujours le potentiel entre deux ondes voisines 36 de la figure 4, obtenues dans chaque cas des composantes cosinus et sinus respectives convenables de eA eteB.
Par exemple, le rotor 87 en position zéro est relié à la borne 61 du secondaire 53 et se trouve à un potentiel égal à eA par rapport à la prise centrale 62 et à la borne de sortie commune 82. Le rotor 85 en position zéro est à un potentiel qui se compose d'une partie de eB apparaissant entre la borne 75 et la prise centrale 58 ' de l'enroulement 58 et le potentiel entre les bornes 63 et 62 de l'enroule- ment 53. Ces deux potentiels se combinent pour produire l'onde composite 36 qui passe par la position 1 à la figurer.
La différence de potentiel entre les rotors 87 et 85 corres pond par conséquent à la distance verticale 80 montrée à la figure 4 entre l'onde eA et l'onde 36 passant par zéro à la position 1 sur l'axe X. De façon semblable peur une quelconque des autres positions 0-9 des rotors 86 et 85, la différence des potentiels entre--eux sera celle qui correspond à la dis- tance verticale entre les formes d'ondes 36 correspondantes passant par les chiffres voisins de l'axe des X de la figure 4.
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Pour interpder entre les positions arithmétiques ou positions discrètes sur l'axe des X de la figure 4 ,l'appa- reil de la figure 8 relie les rotors 85 et 87 aux extté- mités opposées d'un diviseur de tension désigné de façon géné- rale par 8:. Le diviseur 88 comprend neuf résistances 89 reliées en série et un s econd jeu de neuf résistances 91 reliées en série; une borne d'extrémité des résistances reliées en série 91 est reliée par le conducteur 92 au rotor 87 et les jonctions des résistances 91 et de la borne d'extrémité libre restante sont reliées en séquence aux contacts de stator 0-9 d'un commutateur 93 , qui sont en contact sélectivement avec un contact @ rotor 94.
Le jeu des résistances 89 a une borne d'extrémité reliée par le conducteur 95 au rotor 85 et les jonctions des résistances 81 et de la borne d'extrémité restantesont reliées succeasi- vement aux contacts e stator 0-9 d'un commutateur 96 , qui sont en contact sélectivement avec un contact de rotor 97.
Les commutateurs 93 et 96 ont leurs rotors 94 et 97 cou- plés de façon à tourner simultanément. Entre les rotors 94 et 97, est monté un diviseur de tension 98 constitué de dix résistances égales montées en srie.
Les résistances dans les jeux diviseurs de tension 89 et 91 sont toutes de la même valeur et peuvent être égales par exemple chacune à dix mille ohms. Pour cet agencement, la résistance totale du diviseur de tension 98 peut être égale à la valeur ces résistances individuelles dans les jeux 89 et 91. Ce proportionnement des valeurs des résistan- ces 89, 91 et 98 donnera un potentiel entre les rotors 94 Et 97 et, par suite, sur le diviseur detension 98, égal à l'augmentation de tension décimale entre le contact sur lequelle rotor 94 est réglé, et le prochain contact
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de nombre plus élevé.
La tension apparaissant aux bornes du diviseur de tension 98 est encore résolue en dix frac- tions décimales, en reliant les jonctions des insistances 98 aux contacts de stator respectifs 0-9 d'un commutateur 99.
Les contacts 0-9 du commutateur 99 viennent en contact sélectivement avec un contact de rotor 101 dont le poten- tiel apparaît à la borne de sortie 102. Le rotor 101 est disposé sélactivement par une commande 100 qui est semblable aux commandes 86 et 90 et qui peut être actionnée soit à la main, soit par la sortie d'un dispositif percevant des données.
Le fonctionnement du système de la figure 8 sera main- tenant visible et il sera simplement résumé brièvement. Les tensions eA t eB appliquées aux enroulements primaires 51 et 57 respectivement développent,dans les enroulements secon- daires associés aux transformateurs 52 et 56 ,les composantes désirées de cosinus et de sinus pour les différentes prises montrées et décrites ici. Les transformateurs 52 et 56 main- tiennent la nature vectorielle des signaux d'entrée et pro- duisent ainsi les inversions de hase convenables des tensions eA et eB sans qu'une construction supplémentaire spéciale soit nécessaire pour cette fonction.
Les commutateurs de sélec- tion $) et 84 actionnés par la commande 86 choisissent les valeurs convenables de sinus et de cosinus pour le pre- mier chiffre de la portion décimale de la différence de ten- sion entre eA et eB correspondant à une des positions 0-9 sur l'axe X de la figure 4. CetLe tension apparaissant entre les rotors 87 et 85 est encore résolue peur une deuxième décimale choisie par la commande 90 qui a ctionne les rotors 94 et 97 des commutateurs 93 et 96 resepctivement. La ten- sion apparaissant entre les rotors 94 et 97 est résolue pour une troisième décimale chdsie par la commande 100 qui fait
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tourner le rotor 101 du commutateur 99.
Le potentiel appa- raissant sur le rotor 101 est la tension de sortie qui appa- rait à la borne de sortie 102 par rapport à la borne 82 et qui représente l'écart d'une position effective par rapport à une position commandée , écart qui peut être résolu en petits accroissements égaux d. un millième.
Lorsqu'on interpole entre deux points d'une onde sinusot- dale avec un dispositif linéaire tel que les diviseurs de tension 89, 91 et 98 , une légère erreur se trouve intro- duite et il peut être désirable de la compenser par l'addi- tion des résistances 103 et 104. La résistance 103 est reliée de la borne de sortie 102 au rotor 85 et la résistance 104 est reliée de la borne de sortie 10A au rotor 87. Pour les valeurs données à titre d'exemple précédemment , des résis- tances 89, 101 et 98 ,les valeurs des résistances 103 et 104 seraient d'environ 1,5 megbhm pour chaque résistance.
Pour une application particulière quelconque , lee valeurs de toutes les résistances utilisées peuvent être choisies pour une linéarité optimum de la division de tension, de la seconde et de la troisième décimales déterminées par le placement des commandes 90 et 100.
Une variante de l'invention est montrée à la figure 9 dans laquelle on utilise des transformateurs à prises en as- sociation avec des commutateurs de sélection pour développer la tension d'erraur eP pour chacune des premières décimales des chiffres 0-9 suivant l'invention. A la figure 9, un trans- formateur 105 possède un enroulement primaire 106 auquel est appliquée la tension alternative eA pour développer dans un enroulement secondaire 107 les composantes de grandeur de cosinus de eA qui correspondent à celles montrées à la figure 5.
Dans ce but, une borne d'extrémité 108 développe la tension eA par rapport à une prise centrale 109 tandis que
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la prise 111 développe latension égale ' à 0,80902e
La prise 112 développe une tension égale à 0,30902eA et les prises correspondantes 113 et 114 développent d es tensions égales mais de phase opposée à celles des prises 111 et 112 respectivement. La borne d'extrémité 115 produit une tension égale à EA mais déphasée de 1800 par rapport à celle-ci. La prise 109 est reliée par le conducteur 116 à la borne de sortie commune 82..
Une paire de com.utateurs de sélection 117, 118 sont prévus pour choisir la tension entre des prises voisines de l'enroulement secondaire de transformateurs 107. Dans ce but, les contacts de stator 0-9 du commutateur 118 sont reliés respectivement aux prises de l'enroulement secondaire 107 en partant de la borne d'extrémité supérieure 108 et en continuant vers le bas jusqu'à l'autre borne d'extrémité 115.
Les contacts de stator 0-9 du commutateur 118 sont aussi reliés aux contacts de stator respectifs du commutateur 117 avec la connexion dans chaque cas se trouvant sur le contact de stator de nombre immédiatement plus élevé de contacts de stator dans le commutateur 117. Le commutateur 117 a un con- tact de rotor 119 et le commutateur 118 a un contact de rotor 121. Les rotors 119 et 121 sert couplés pour tourner ensemble sous la commande d'un dispositif d'entrée 120 qui peut être une commande à la main ou dépendre de la sortie d'un dispositif lecteur de données. Avec la liaison des commu- tateurs 117 et 118 comme montrée, le potentiel du rotor 121 sera la composante cosinus de eA pour un placement de stator particulier et le potentiel sur le rotor 119 sera la compo- sante cosinus de eA pour le placement de stator immédiatement plus élevé.
Pour combiner les composantes cosinus de eA suivant l'in- vention, le rotor 119 est relié à la prise centrale 122 d'un
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enroulement secondaire 123 d'un transformateur 124. Le rotor 121 est relié à la prise centrale 122' d'un enroulement secondaire 126 du transformateur 124. Le transformateur
124 possède un enroulement secondaire 127 auquel est appli- quée la tension alternative eB. Chacun des enroulements ee- condaires 123 et 126 a des sorties à prises et des bornes terminales pour fournir les composantes de sinus de e, comme on le désire. Ainsi, les bornes 128 et 128' fournissent cha- cune une tension égale à 0,95106eB par rapport à la prise centrale 122 zt 122' respectivement.
Semblablement, par rap - port à laprise centrale 122 et 122' les deux secondaires 123 et 126 ont des prises 129 et 129' qui fournissent chacune une tension égale à 0,58779e, les nrises 131 et 131' fournissant chacune une tension égale à -0,58779eB et les bornes terminales132 et 132' fournissant chacune une tension déphasée par rapport à eg et égale à -0,95106eB.
Les tensions venant des second-ires 123 et 126 sont choisies à l'aide d'une paire de commutateurs 133 et 134 à dix positions. Le commutateur 134 a un contact de rotor 135 qui vient successivement en contact avec les contacts de stator 0-9 qui sont câblés aux prises du secondaire 126 de manière à choisir les composantes sinus de eB pour les dix positions arithmétiques indiquées à la figure 3. Ainsi, la position zéro choisit sin0 (c'est-à-dire zéro) de eB en étant reliée directement à la prise centrale 122'. La position de stator 1 est reliée à la prise 129' pour choisir 0,58779eB et la position de stator 2 est reliée à a prise128' pour choisir 0,95106eB.
Les composantes restantes de eB corres- pondant aux dix positions arithmétiques indiquées à la figure 5 sont choisies par le mouvement successif du rotor 135 sur les contacts de stator 0-9 du commutateur 134. De façon semblable le commutateur 133 choisit à partir du secondaire 123, à l'aide d'un contact de rotor 136, les composantes de sinus de
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eB correspondant aux positions arithmétiques de à figure 5 et dans chaque exemple d'une position de chiffres en avance de la tension choisie par le rotor 135 du co.-....utateur 134.
Air.si, dans la position zéro, le rotor 136 est relié à la prise 129 qui a la tension sinus pour la position 1 de la figure 5, à savoir 0,58779eB, qui lui est appliquée.Les rotors 135 et 136 sont couples pour tourner ensemble avec les rotors 119 et 121 sous l'action du moyen de commande 120.
L'agencement ainsi décrit pour la figure 9 produit entre les rotors 135 et 136 une différence de potentiel qui cor- respond à la différence de potentiel entre les deux courbes voisines 36 de la figure 4 correspondant au placement arithmétique de la commande 120.
Le potentiel entre les rotors 135 et 136 peut être résolu pour deux décimales supplémentaires à l'aide des commandes 90 et 100. La commande 90 actionne les rotors ou et 97 des commutateurs 93 et 96 par association des posi- tions 0-9 des commutateurs respectifs. Les commutateurs 93 et 96 sont reliés à des résistances de diviseurs de tension 89' et 914 respectivement. Dans cette forme de réalisation, les résistances correspondant aux résistances 103 et 104 dé le figure 8 ont été omises et les valeurs individuelles des résistances dans les jeux 89' et 91' varieront par conséquent légèrement de valeur pour donner les augmenta- tions décimales exactes de tension entre les rotors 94 et 97 pour tous leurs réglages.
Entre les rotors 94 et 97 , est monté un diviseur de tension 98 ayant ses diverses résis- tances reliées aux contacts de stator respectifs du commu- tateur 99 où le balai 101 peut choisir à l'aide de la com- mande 100 l'augmentation de tension correspondant à la troisième décimale désirée que l'on doit obtenir à la borne de sortie 102.
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Le fonctionnement de la forme de réalisation de la figure 9 est généralement analogue à celui de la figure 8 avec la fonction des commutateurs de sélection 93, 96 et 99 identique. La sélection des composantes cosinus de eA et des composantes sinus de eB est réalisée d'une façon quelque peu différente à la figure 9 et utilise des constructions de transformateurs différentes dans ce but. L'inversion de phase des composantes de eA et e., qui sont nécessaires suivant l'invention, s'obtient par l'ihversion des connexmons aux différentes prises du t ransdormateur 105 à l'aide des commutateurs 117 et 118 , et du transformateur 124 par les commutateurs 133 et 134 plut8t que par l'interconnexion d'enroulements distincts pour ce but comme à la figur 8.
A la figure 10, une forme de réalisation de l'invention a été montrée, où l'on emploie des amplificateurs fonc. tionnels et des circuits de commutation pour réaliser les objets de l'invention sans faire usage de dispositifs à transformateurs. La tension eA est reliée par les résistances
141, 142 et 143 à un jeu prédéterminé de contacts de stator
0-9 d'une paire de commutateurs de sélection 144 et 143.
La tension eB est reliée par les résistances 146, 147 et 148 à un autre jeu de contacts de stator des commutateurs 144 et 145 . Le commutateur 144 a un contact derotor 149 qui fournit une entrée à un amplificateur opérationnel 151 qui fonctionne en raison de la résistance de réaction 152 pour produire à son conducteur de sortie 153 une tension corres- pondant à la somme des tensions effectives à l'entrée de cet amplificateur, obtenues à partir du rotor 149. Le commu- tateur 145 a un contact de rotor 154 relié pour fournir l'entrée à un amplificateur opérationnel 155 qui a aussi une réaction par la résistance 156 et qui produit sur le conducteur 157 une sortie correspondant à la somme des tension:
appliquées à l'entrée de l'amplificateur à partid du rotor 154.
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Les valeurs normalisées desrésistances 141, 142, 143 et 146,
147 et 148 sont établies en sens inverse ces cosinus et sinus des composantes de eAet eB* Ainsi, pour la résistance
143 qui a une valeur d'une unité, la valeur relative de la résistance 142 serait de 1/cos72 et la valeur de la résis- tance 141 serait de 1/cos36 ; Les valeurs desrésistances
147 et 148 seraient de 1/sin72 et la résistance 146 aurait la valeur 1/sin36 . De cette façon, le choix d'un chiffre particulier au moyen de la commande 86' produira entre les conducteurs de sortie 157 et 153 une différence de potentiel suivant les ondes 36 de la figure 4 correspondant au chiffre choisi et au chiffre immédiatement voisin.
Ce résultat est obtenu d'une manière analogue à celle des formes de réalisa tion des figures 8 et 9 avec les composantes de cosinus de eA et les composantes sinus de eB choisies convenablement par la connexion à travers les résistances 141 - 143 et 146 - 148 aux contacts de stator des commutateurs 144 et 145. La sortie de l'amplificateur 151 est reliée par un contact d'un relais normalement fermé , 150, à un diviseurde tension 158 qui comprend 11 résistances de valeur égale reliées en série.
L'autre borne du diviseur 159 est reliée au conducteur 157. Les résistances individuelles dans le diviseur 158 peuvent être d'une valeur convenable quelconque , par exemple dix mille ohms.
Un commutateur de sélection 159 possède un contact de stator 0 (zéro) relié au conducteur 157 et des contacts numé- rotés successifs 1-9 reliés aux jonctions successives des résistances reliées par le conducteur 157 à l'autre extré- :noté du diviseur de tension, comme montré. Un autre commuta- teur d e sélection 161 possède un contact de stator 9 relié à l'extrémité d'un diviseur de tension 158 qui e st relié par le contact 150 au conducteur 153 et les contacts successifs 8-0 sont reliés progressivement aux jonctions successives des
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résistances du diviseur de tension 158. Le commutateur de . sélection 159 possède un contact de rotor 162 qui est relié à une extrémité du diviseur de tension 158.
Le commutateur
161 a un contact de rotor 164 qui est relié à l'extrémité restante du diviseur de tension 163. Le diviseur de tension
163 est constitué de dix résistances d'égale valeur montées en série et reliées respectivement aux contacts de stator
0-9 du commutateur de sélection 99. Le commutateur 99 four- nit une borne de sortie 102 à p artir du contact de rotor 101.
Pour des positions correspondant au premierquadrant des ondes montrées à la figure 4, où les valeurs de eA et eB sont combinées sans inversion de phase, le système de la figure 10 fournit des tensions composantes convenables ecosR plus eBsinR aux bornes du diviseur 158. Cette tension est résolue en dix fractions égales à l'aide des connexions aux commutateurs 159 et 161 où les contacts de rotor 162 et 164 viennent en contact avec les bornes de stator sur le diviseur
158. Pour tout réglage dela commande 90' ,la tension entre les rotors 162 et 164 est égale à la chute sur deux des résistances voisines relises en série. Le diviseur de tension
163 a une valeur de résistance totale égale à la valeur de résistance d deux des résistances du diviseur 158.
Par exem- ple, si les résistances individuelles dans le diviseur 158 sont chacune de dix mille ohms, les résistances individuelles dans le diviseur 163 peu être égales à 2000 ohms. Avec ces valeurs relatives pour la résistance des diviseurs de tension 158 et 163, le commutateur d e s élection 99 résoud la tension entre les contacts de rotor 162 et 164 en dix augmentations égales correspondant à la troisième décimale choisie par la commande 100.
Comme il apparaît avec évidence d'un examen de la figure
4, l'appareil,de la figure le doit fournir une valeur inverse de eAà l'extrémité du premierquadrant, correspondant à la mi-distance entre les positions discrètes 2 et 3. La tension
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eB doit aussi être renversée l'extrémité du second quadrant en correspondance avec la position arithmétique 5. A l'ex- trémité du troisièmenttadranti la tension eA existante doit être rétablie en reversant sa polarité pour rétablir la tension positive eA. Ces relations de phase qui sont obtenues en raison des caractéristiques de transformateur dans les formes de réalisation décrites précédemment pour l'invention sont assurées par l'addition à la figura 10 des circuits qui seront décrits à présent.
Comme dit précédemment, la liaison de la sortie 153 de l'amplificateur 151 au diviseurde tension 158 , est faite par un contact de relais normalement fe.'mé 150. Le contact 150 est commandé par un relais C qui commande aussi les contacts normalement ouverts 165 et 166. Un autre relais D actionne un contact 160 normalement fermé et un contact 167 normalement ouvert. Le conducteur 153 qui est normalement relié par le contact 150 à une borne d'extrémité du divi- seur à ension 156 a sa connexion interrompue lorsque le relais C est actionné et est alors relié par le contact 165 et 160 à une jonction 168 sur le diviseur de tension 158.
Lorsque les deux relais C et D sont acti nnés, le conducteur 153 est relié par le centact 165 et le contact 167 à une jonction 169 sur le diviseur 158. L'actionnement du relais C relie ausi les bornes d'extrémité du diviseur de tension 158 au conducteur 157 par une connexion passant par le contact 166. En plus des relais C et D, un relais A est, prévu pour inverser la pola ité de la tension eA et un relais B est prévu pour inverser la polarité de la tension eB qui sont a: liquées aux entrées respectives de la forme de réalisa- tion de la figure 10. Les contacts des relais A et B pour réaliser cette inversion de phase ne sont pas montrés.
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Le relais A est commandé par un commutateur sélecteur à dix positions 171 ayant un contact de rotor 172 qui tourne avec les rotors 149 et 154 sous la commande du dis- positif de commande 86'. Un autre commutateur sélecteur 173 ayant un contact de rotor 174 qui tourne avec les rotors 162 et 164 sous la commande du dispositif de commande 90', a aussi pour effet de commander l'alimentation du relais A pour obtenir la polarité désirée de eA .Le relais B est alimenté sélectivement par un rotor 175 d'un commutateur de sélection 176 qui est couplé avec les rotors 149 et 154 et la commande 86'. Les relais Ce t D sont alimentés sélec- tivement suivant le placement d'un commutateur de sélection 177 couplé à la commande 86' et un comnutateur de sélection 178 couplé à la commande 90'.
Le courant d'actionnement pour les relais A, B, C et D est obtenu à partir d'une source de courant continu convenable 179 qui fournit du courant aux relais respectifs sélectivement suivant le placement des commutateurs de sélection 171,173, 175, 177 et 178 pour établir les conditions de polarité montrées à la figure 4.
Le fonctionnement de la forme de réalisation de la figure 10 ,en se référant au diagramme de polarité de la figure 4 sera montré à présent.Comme dit précédement, le circuit tel que montré à la figure 10 fournit des tensions de commande aux bornes 102 et 82 saivant l'invention pour des placements des commandes 86' et 90' correspondant au premierquadrant du cycle de eA et eB cornue montré 4 la figure 4. A l'extrémité du premierquadrant, le réglage des commandes 86', 90' et 100 sera le chiffre décimal O,C250.
Ce réglageplacera le rotor 172 sur le contact stator 2 et le rotor 174 sur le contact de stator 5 pour alimenter le relais A. L'alimentation du relais A actionne des contacts,
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non montrés,qui inversent la polarité de la tension eA appliquée aux résistances 141, 142 et 143. Comme il est visible de l'interconnexion des commutateurs 171 et 173, le relais A restera alimenté pour tous les réglages de
0,0250 à 0,0749. Pour des placements de commande correspon- dant aux décimales 0,0750 à 0,0999, le relais A ne sera pas alimenté. Ce dernier état de choses correspond au quatrième quadrantde la figure 4 où l'on utilisq eA sans inversion de phase .
Pour les placements de la commande 86' entre le chiffre
5 et le ci.iffre 9, correspondant aux placements d cimaux de0,500 et 0,0999, le rotor 175 viendra en contact avec les contacts de stator 5 - 9 du commutateur 176 pour ali- menter le relais B. Le relais B fonctionne par des contacts non montrés pour inverser la polarité de la tension eB appliquée aux eésistances 146, 147 et 148 pour corresp ndre à l'onde négative eB montrée à la figure 4 por le troisième et le quatrième quadrant
Le fonctionnement des relais Cet D pour commander les contacts reliant les amplificateurs 151 et 155 de diviseur de tension 158, transforme effectivement le diviseur de tension 158 en un diviseur de tension à cinq étapes ou pas pour l'intervalle 0,0200 0,0249,
et un second diviseur de tension à cinq pas po r 0,0250 à 0,0299, Une paire sem- olable de diviseurs de tension à cinq pas sont prévus pour les intervalles de 0,0700 à 0,0749 et de 0,0750 à 0,0700.
Ce fonctionnement peut être vu par une considération du circuit pour les réglages de commutateurs des sélection dans ces intervalles. pour un réglage de la commande 85' pour le chiffre 2, le relais C sera alimenté, ce qui trans- forme le potentiomètre 158 en un potentiomètre cinç pas entre le conducteur de sortie 157 et la borne 168. A la borne
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168 est appliquée le potentiel du conducteur 163 par les contacts 165 et 160. Par suite, pour les placements-e la commande 90' aux chiffres 0 à 4, on obtient cinq accroisse- mente du potentiel entre lee conduct urs 157 et 153 .
Cet intervalle correspond au domaine 181 montré à la figure 4, puisque le potentiel sur le conducteur 157 correspond à l'onde 36 passant par le chiffre 2 sur'axe X ,le potentiel sur le conducteur 153 correspond sensiblement au potentiel eB passant pari'axe X et à m:b-chemin des cniffres 2 et 3.
Pour des réglages de la commande 90' aux chiffres 5-9, le potentiomètre 158 est transformé en un aiviseur de ten- sion à cinq pas pour le potentiel entre londucteur 153 appliqué à la borne 169 et le potentiel du conducteur 157 qui est inverse en polarité en raison de l'inversion en polarité de e, réalisée par le contact de rotor 174 du commutateur 173 pour les chiffras 5-9. Ainsi, à la figure 4, le diviseur de tension modifié 158 fournit cinq étapes ou pas dans la région correspondante 182.
Un fonctionnement semblable se produit dans la région pour le dispositif de commande 86 ' placé sur le chiffre 7 et le dispositif de commande 90' placé pour les chiffres 0-4 et les chiffres
5-9 respectivement; pour ces placements ou réglages, le fonctionnement du potentiomètre 158 correspond à ., es potentiels obtenus de moins eB et moins eA dans le troisième quedrant et, à la phase positive rétablie de eA our le qua- trièmequadrant Dans chaque cas, la troisième décimale est un chiffre choisi par la commande 100 faisant tourner le rotor 101 vers dix positions du diviseur# tension 163 , en donnant ainsi la résolution de troisième décimale du potentiel de position aux bornes de sortie 102 et 82.
De la description'précédente de diverses formes de réali- sation de l'invention, il apparaîtra que la présente invention fournit un système de données extrêmement précises et des moyens pour obte..ir des signaux qui représententes positions ou
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d'autres données avec une résolution extrêmement élevée.
Des circuits suivant l'invention sont capables de donner la résolution entre données grossières par des placements à trois décimales et à fournir un signal d'erreur de grandeur et de sens propre à commander un servomécanisme, rela- tivement a tous points résolue du domaine de fonctionnement.
REVENDICATIONS.-
1. Dispositif indicateur de positions suivant le bre- vet belge n 589.160 comportant des moyens pour engendrer plusieurs caractéristiques de signaux d'erreur, chacune convenable pour produire une annulation dans un servo système en un point unique dans un domaine de fonctionnement de ce système, caractérisé par des moyens de combinaison de signaux,des parties choisies se combinant dans deux carac- téristiques voisines pour produire une nouvelle caractéris- tique de signal d'erreur convenant pour produire l'annu- lation dans le servosystème en un point prédéterminé inter- médiaire entre les points uniques de chacune des caracté- ristiques voisines du signal d'erreur originelle.