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Dispositif d'arbre électrique et de contrôle de mouvement, sans con- . tact matériel.
La présente invention a principalement pour objet un dis- positif de génération d'impulsions et de commutation, basé sur l'ap- titude des fréquences hertziennes à franchir un espace libre au moyen d'un simple couplage capacitif, de surface insignifiante, entre' un émetteur des fréquences précitées et un récepteur correspondant.
Selon une caractéristique de l'invention, un élément de couplage constitué par une simple surface conductrice isolée électri- quement est porté par tout moyen connu engendrant un mouvement ap- proprié, afin que cet élément, au cours des déplacements qui lui sont imprimés, établisse un couplage entre deux conducteurs reliés respec-
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tivement à un générateur ett à un,récepteur, mais normalement décou- plés de telle sorte qu'en l'absence de l'élément de couplage aucune influence ne peut être exercée par le générateur sur le récepteur.
Les mouvements convenables de l'élément mobile de couplage peuvent être produits par un axe entraîné en rotation continue, intermittente, dans un mouvement oscillant ou selon une translation longitudinale; ces différents mouvements, entre autres, peuvent être combinés ou non et de toute façon les commutations qui en résultent ne nécessitent, ni contact matériel, ni enroulements ou pièces magnétiques.
Un dispositif réalisé conformément à la caractéristique qui vient d'être énoncée possède l'avantage, non seulement de per- mettre l'obtention de la sécurité positive, mais aussi de pouvoir être utilisé pour le contrôle et la transmission de mouvement à par- tir de n'importe quel organe de cormande, alors que les moyens connus de transmission électrique ne peuvent être employés, soit en raison' de leur fragilité relative lorsqu'ils sont de dimensions réduites,* soit en raison de leur encombrement absolument rédhibitoire dans cer- tains cas, lorsqu'il est exigé un minimum de robustesse et une bonne tenue aux températures relativement élevées que peuvent atteindre les organes sur lesquels la prise de mouvement doit être effectuée.
Au dessin annexé donné uniquement à simple titre d'exemple, non limitatif, les différentes figures représentent, sous une forme très schématique: la figure 1: la disposition générale des principaux élé- ments, pour permettre de mieux décrire le fonctionnement caractérisé; les figures 2, 3, 4 et 5: différentes formes possibles d'un élément de couplage et des*extrémités des lignes à coupler; la figure 6: un arbre,électrique réalisé selon l'invention et sous sa forme la plus générale; , la figure 7: un dispositif qui engendre un champ tournant, au moyen d'impulsions qui résultent de son mouvement de rotation; la figure 8 : une disposition possible des éléments du stator et du rotor d'un moteur ;
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la figure 9 :
une disposition particulière d'un élément inducteur; la figure 10: une variante de disposition des enroulements d'un stator et la forme générale correspondante du rotor; la figure 11: un exemple de dispositif de commutation et de transmission d'information; la figure 12a: un arbre électrique pourvu d'un moteur dont la rotation s'effectue toujours dans le même sens ; la figure 12b : dispositif de contrôle de mouvement de deux éléments, l'un par rapport à l'autre; la figure 13a: une disposition du rotor du moteur, de la figure 12a, pour déterminer le mouvement continuement dans le même sens ; la figure 13b : autre disposition du rotor précité ; la figure 14:
un ensemble comprenant un arbre électrique, un dispositif de contrôle du mouvement de ce dernier et un dispositif pour faire varier le rapport entre la vitesse de la partie commandée et celle de l'élément de commande.
Sur la figure 1, le générateur de fréquence hertzienne OMZ est connecté à la ligne blindée LO qui se termine par la partie libre
CO. Le récepteur UZ est connecté à la ligne blindée LZ qui se ter- = mine par la partie libre CZ. La surface conductrice CP, qui constitue l'élément de couplage, est fixée sur la pièce isolante IT, elle-même fixée sur une pièce entraînée par l'axe AX. Les blindages interposés entre les extrémités en regard, des parties libres CO et CZ, ainsi que la distance qui sépare ces dernières interdit toute influence du générateur OMZ sur le récepteur UZ.
Au contraire, lorsque l'élément de couplage CP se présente en regard des extrémités de ligne CO et CZ, position d'ailleurs indiquée sur la figure, une liaison capacitive est établie entre l'extrémité de ligne CO, reliée au générateur OMZ et l'élément CP ; d'autre part, une liaison capacitive analogue est établie entre le dit élément CP et l'extrémité de ligne CZ, reliée au récepteur UZ et il en résulte, en définitive, le couplage du
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générateur OMZ au récepteur UZ, donc l'influence du premier sur le ; second.
Il est évident que si l'élément CP est placé, tantôt dans une position qui ne correspond pas au couplage et tantôt, au con- traire, dans une position qui produit ce couplage, il y a effet de commutation et, tant que l'élément CP est en position de couplage, le générateur OMZ alimente le récepteur UZ et à la sortie de ce dernier, on dispose d'une information continue, sous la forme d'un courant de sortie. Le récepteur UZ peut comprendre tous moyens con- nus quelconques d'utilisation et de transformation de courut. Il reçoit à l'entrée un courant à fréquehce hertzienne qui peut être transmis tel quel, amplifié, redressé, agir comme signal pilote ; àl'origine de commande de courants forts ou faibles, notamment.
Le générateur OMZ peut tout aussi bien engendrer une fréquence porteuse modulée selon les modes connus et dans ce cas, l'utilisation de dif- férentes modulations de porteuse augmente encore les possibilités du dispositif.
En raison de ce qui précède, on constate que le sens du déplacement de l'élément de couplage est indifférent pour le fonc- tionnement en commutateur; il l'est aussi?pour le fonctionnement en générateur d'impulsions, qui va être décrit. ,
Si, au lieu de modifier la position de l'élément de coupla-- ge de manière intermittente ou à une cadence relativement lente,.cet élément est entraîné dans un mouvement d'oscillation rapide ou, de préférence évidemment, en rotation, à un régime relativement élevé, on conçoit bien que le récepteur ne sera plus influencé que par des impulsions dont la fréquence, la durée et le rapport entre les temps d'impulsion et de récurrence seront déterminés à volonté par le ré- gime de rotation, la disposition,
la forme et le nombre d'éléments coupleurs et de lignes d'amenée et de départ répartis sur un cercle ayant pour centre l'axe de rotation de l'équipement de cquplage.
L'impulsion transmise est toujours, évidemment, un courant à fré- quence hertzienne modulée ou non, à volonté, utilisable dans les mêmes conditions que celles qui ont été énoncées plus haut en exemples non limitatifs, pour le fonctionnement en commutateur.
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On sait que les figures 2 et 3 représentent, d'une manière schématique, une forme possible de réalisation des extrémités de' lignes et de Isolément de couplage; la figure 2 est une vue transver- sale de l'axe AX et la figure 3, une vue longitudinale de cet axe.
On voit sur ces figures, outre l'axe AX; la pièce isolante IT; l'élément de couplage CP; l'extrémité CO1 de la ligne reliée à l'os- cillateur; lapartie isolante 10, de cette ligne; l'extremité CZ1 de la ligne reliée au récepteur, la partie isolante IZ, de cette ligne.
Les toiles de blindage BL forment un élément à section tubulaire, pour chacune des lignes, mais les tubes ainsi constitués sont ouverts à leur extrémité. Il en résulte bien qu'en l'absence de l'élément 1 de couplage CP, les blindages tubulaires forment écran radioélectrique . entre les extrémités CO1 et CZ1, ces dernières étant situées à l'in- térieur des tubes formés par les blindages. On peut noter, à ce sujet, que pour beaucoup d'utilisations, de simples câbles coaxiaux con- viennent parfaitement. Dans l'exemple indiqué par les figures 2 et 3, les parties isolantes 10 et IZ sont limitées de manière à laisser les extrémités CO1 et CZ1 libres respectivement dans l'alvéole ALO et l'alvéole ALZ, mais il est évident que les parties isolantes pré- citées pourraient tout aussi bien affleurer l'extrémité des tubes de blindage.
Un simple examen de ces figures confirme que les effets de couplage et découplage peuvent être obtenus ; tant, par un mouve- ment de rotation de l'axe AX, de gauche à droite ou inversement, sur la figure 2, que par un mouvement longitudinal de cet axe, de droite à gauche ou inversement, sur la figure 3; ces deux mouvements peuvent être utilisés ensemble ou séparément.
Il est clair également qu'en disposant plusieurs extrémités de ligne, sur le plan représenté par la figure 3, en coïncidence par- faite ou avec un décalage dans le plan de rotation, un grand nombre de combinaisons géométriques sont possibles, pour déterminer des combinaisons d'impulsions et de commutation.
La figure 4 représente une variante de réalisation des extrémités CO1, CZ1 et de 1'élément de couplage CP. Dans cet exemple, les extrémités de ligne peuvent occuper une position plus en retrait,
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à l'intérieur des blindages tubulaires, sans empêcher l'élément CP de venir aussi près de ces extrémités, lorsqu'il doit en assurer le- couplage.
, ..
La figure 5, on le rappelle, indique schématiquement une autre disposition possible des plots de couplage et des extrémités de lignes.
La figure 6 représente une réalisation de générateur d'im- pulsions constituant un"arbre électrique"; c'est-à-dire la commande de la rotation d'un moteur, à un régime lié au mouvement de rotation d'un élément situé d'une manière quelconque relativement au moteur à commander et, soit en régime synchrone, soit avec effet multipli- cateur ou démultiplicateur de vitesse.
Sur la figure 6, les blindages n'ont pas été représentés . et le récepteur porte la référence RZ; par la ligne LM il peut ali- menter le moteur MS, soit, après amplification, directement avec le , . courant engendré par le générateur OMZ, soit avec un courant exté- rieur dont les connexions sont figurées en pointillé, en An ; courant provenant du générateur OMZ étant alors utilisé seulement pour piloter l'alimentation du moteur MS qui est du genre: moteur d'asservissement, dont le régime est proportionnel à la fréquence des impulsions qui l'alimentent.
Dans l'exemple représenté, le moteur MS est du type à enroulement inducteur unique, c'est la raison pour laquelle l'am- plificateur RZ ne comprend qu'une seule borne d'entrée réunie à tous les points de commutation couplés successivement par l'élément CP.
Le moteur entraîne en rotation les équipements d'utilisation CM et
PM. Aux points marqués x sur la transmission, peuvent être placés des éléments démultiplicateurs ou multiplicateurs de vitesse, selon les nécessités de l'utilisation. Sur la figure décriteprésentement, on peut considérer, par exemple, que l'axe AX est directement soli- daire d'une fusée d'essieu de véhicule ferroviaire,etque CM et PM re- présentent respectivement un élément de comptage de distance et un élément Informateur de vitesse, tel que caractérisé dans le brevet n 575.180.
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Lorsque l'élément de couplage CP est entrainé en rotation, chaque fois qu'il passe devant un des points portant une référence de 1 à 4, le couplage entre le générateur OMZ et le récepteur RZ est effectif et le noteur MS reçoit une impulsion. Si le mouvement de rotation est.relativement lent, le moteur, s'il est prévu à cet effet, peut fonctionner en pas à pas. Si, au contraire, le mouvement de rotation est suffisamment rapide ou qu'un nombre élevé de pôles est réparti sur le.parcours de l'élément de couplage, le moteur est entraîné dans un mouvement de rotation pseudo ou parfaitement continu, selon ses propres caractéristiques.
On réalise bien ainsi un "arbre électrique" dont la réponse va du pas à pas à la rotation continue synchrone, multipliée ou démultipliée, le rapport des vitesses de commande et des vitesses commandées ne dépendant que du rapport entre le nombre de pôles d'impulsion et le nombre de pôles du moteur.
Si, au lieu d'une unique ligne LZ aboutissant à un unique élément RZ, comme il est représenté sur la figure 6, chacune des ex- trémités de ligne LZ est rendue indépendante pour être reliée chacune à un point d'utilisation différent, on peut réaliser ainsi un champ tournant par couplage successif des pôles 1, 2, 3, 4 agissant chacun dans une direction différente, tout moteur ou autre moyen récepteur connu adapté à cette réception peut être le siège d'un champ tournant correspondant, à toutes fins désirables.
De l'examen de la figure 6, il ressort aussi que l'inver- . sion du sens de rotation de l'élément de couplage CP n'a aucune influence sur le sens de rotation du moteur commandé, ce dernier sens étant déterminé par les caractéristiques de forme des élément du dit moteur. Dans le cas où un champ tournant est réalisé à partir de l'élément de couplage CP, on peut évidemment envisager, à volonté, que le sens de rotation du moteur soit asservi au sens de rotation de l'élément de couplage. '
Il convient de noter que deux extrémités de ligneconsti- tuant un pôle de commutation peuvent aussi bien être disposées longi- tudinalement à l'axe AX et face à face, donc dans le prolongement
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l'une de l'autre.
Dans ces conditions, l'élément mobile inséré entre ; les dites extrémités affecte une forme sensiblement analogue à celle des disrositifs d'occultation intermittente, s'appliquant aux fais- ceaux lumineux et infralumineux. Si une telle formé est utilisée, l'élément mobile peut fonctionner en découpleur, c'est-à-dire que les extrémités de ligne,.libres, sont suffisamment près l'une de l'autre pour que leur couplage capacitif soit effectif et c'est au contraire l'interposition de l'élément mobile métallique qui provoque le découplage.
On décrira maintenant des moyens qui permettent de consti- tuer un arbre électrique à deux sens de marche et dont le dispositif récepteur d'impulsions puisse fonctionner à volonté en moteur pas à pas ou à la rotation continue, ainsi qu'à une vitesse, synchrone, multipliée ou démultipliée relativement au mouvement dont résultent les impulsions.
Ce dispositif récepteur fonctionne à volonté en "moteur frein" ou non et l'immobilisation du rotor peut être produite, soit par le passage d'un courant permanent dans tout ou partie de l'en- semble inducteur, soit au contraire par la suppression de tout cou- rant.
Sur la figure 7, conformément aux caractéristiques défi- nies plus haut, l'oscillateur à fréquence hertzienne OMZ est couplé successivement aux-éléments de liaison de ligne Ll, L2 et L3 lorsque le coupeur rotatif CP passe en regard des paires de plots 1, 11, 21 pour l'élément de ligne Ll, des paires 2, 12, 22 pour L2, des paires
3, 13, 23 pour L3. Les éléments de liaison Ll à 13 comprennent norma- lement des moyens redresseurs et amplificateurs connus ; ils sont con- nectés respectivement aux lignes Cl, C2, C3 qui aboutissent respec- tivement aux points portant même référence, sur la figure 8.
Sur cette figure, chacune des branches du rotor TR est constituée, selon les caractéristiques de fonctionnement désirées, soit par du fer doux, soit par un aimant permanent.
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Dans l'exemple représente sur la figure 8,les enroulements
Inducteur. sont au nombre de neuf, connectés en parallèle par grou- pes de trois! SI, S11, S21, d'une première part; S2, 812, 822, d'une deuxième part ; S3, SI), S23, d'une troisième@part. Si on se reporte à la figure 7, on constate que les paires de plots 1, 11, 13; 2, 12,
22; 3, 13, 23 sont reliées entre elles exactement comme les enroule- ments du stator représentés sur la figure 8.
L'élément de liaison Ll et la ligne Cl relient les paires de plots 1, 11, 13 aux enroulements S1, S11, S13; l'élément de liaison 12 et la ligne C2 relient les paires de plots 2,, 12, 22 aux enroulements S2, 812, S22; l'élément de liaison L3 et la lig ne C3 relient les paires de plots 3, 13, 23 aux enroulements S3, S13, 523.
Dans ces conditions, on comprend que lorsque,le coupleur CP est entraîné en rotation et que de ce fait il assure successivement le couplage de l'oscillateur OMZ à l'une des lignes Cl, C2, C3, par son passage devant les différentes paires de plots, un courant passe successivement dans les enroulements cor- respondants du moteur et que l'action des dits enroulements sur le rotor TR entraine,ce dernier en rotation, à la même vitesse et dans le même,sens que le coupleur CP. Il est évident que si on connec- .tait la ligne C2 aux enroulements S3, S13, S23 et la ligne C3 aux enroulements S2, S12, S22, le rotor TR serait entraîné en rotation, dans le sens inverse de celui de CP.
D'autre part, il est tout aussi évidert que l'on peut, sans interposition d'élément mécanique, obte- nir un effet de multiplication ou de démultiplication de vitesse de rotation entre le coupleur distributeur d'impulsions et le moteur commandé. Il suffit que le nombre de paires de plots soit différent de celui des enroulements disposés radialement au rotor. Si lenombre des enroulements est supérieur, la vitesse du moteur sera démulti- pliée dans le rapport des deux nombres. Inversement, si le nombre est inférieur, la vitesse sera multipliquée dans le rapport des' deux nombres.
Si, dans le montage des éléments, on prévoit de pouvoir imprimer un mouvement de translation le long de l'axe de rotation,
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soit au coupleur rotatif, soit au rotor ou au stator du moteur, soit encore aux deux; on conçoit qu'il devient possible de mettre en re- gard, des éléments dont les nombres sont différents.
La figure 9 précise, schématiquement toutefois, une forme favorable donnée à un enroulement inducteur. Sur cetta figure, on a représenté l'enroulement S1 et une partie du rotor TR est visible.
On constate que les deux pôles sont disposés longitudinalement à l'axe de rotor, de telle sorte que le circuit magnétique se ferme sur ce rotor et qu'un couple efficace est exercé sur l'arbre de ce i dernier, bien que les enroulements constituant les deux pôles soient placés sur un même rayon; disposition avantageuse en raison des carac- téristiques particulières du moteur considéré.
La figure 10 représente une première variante de réalisation de moteur. L'inducteur est formé par quatre groupes comprenant cha- cun quatre enroulements, alors que l'exemple constitué par la figure
8 comprend trois groupes de chacun trois enroulements- Sur la figure dont la description est en cours, les enroulements du groupe a (al, a2, a3, a4) ont été représentés complètement. En ce qui cqncer- ne les trois autres groupes: b, c, d, seulement leurs axes ont été indiqués en traits mixtes. Dans cet exemple, les enroulements de cha- que groupe peuvent être connectés en série deux par deux, ainsi que l'indique la figure, qui précise aussi que les pôles de chaque cir- cuit magnétique peuvent être placés de manière diamétralement oppo- sée, selon une disposition plus classique.
Dans l'exemple de la figure 8, la ligne de liaison du coupleur au moteur comprend trois conducteurs et un retour commun, que peut être la masse. Dans l'exemple de la figure 10, la ligne correspondante comprend quatre conducteurs. De semblables lignes à plusieurs conducteurs ne constituent pas un inconvénient pratique, en raison des faibles intensités qui les parcourent et des distances relativement peu élevées qui séparent le coupleur, d'un moteur, dans
0 la presque totalité des cas d'application de ce genre de dispositif.
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Au cours de la description qui vient d'être faite, on a ,
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indiqué pourquoi le rotor est entraîné dans un sens ou dans l'autre,' selon le propre sens de rotation du coupleur ; a indiqué aussi comment est déterminée la marche cran par cran, c'est-à-dire en
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1\P.!ffiy, La rotation continue résulte à la fois de la fréquence dS4.nipl:situut1t"9t<J.¯a forme donnée à l'élément mobile de couplage tt:IàUxi:1démkt du, ro.tqr,;de telle sorte que l'excitation d'un en- - -.\00.
15Óu:tement<J;ftçaqÍc;n que cesse l'excitation du précédent.Il. éstlév-1dènqeÏes enroulements sont pourvus de noyaux et c'est - - - ., , . " '" - ,-: cta4 ùniqùeàenùipqur plirenC9re les figures, qu'ils n'ont pas été u.... pourvus de royaux et i représentés,:, Le fonctionnement en "moteur-frein" résulte tout d'abord, .# I"ures,cu'i3b n'ont pai été
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évidemment, de la suppression du champ tournant et les particularités
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eLr-.reinn résulte tout d'abord
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dépendent du maintien sous tension ou non, de tout ou partie de
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\,. "\:.,rnan'l. et les particularités
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l'inducteur, après suppression du champ tournant.
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Si un groupe seulement des enroulements de l'inducteur reste
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sous tension, il y a attraction du rotor vers les enroulements excités
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é"c:<l-er.ients de .ail"û'uu.'";ï.YL .n:'stf< et immobilisation de celui-ci . en regard dg geg enroulements.
" - ' '"ts saxe 1 t ' !3 les deux autres cas PQ!3:?bleH maintien de tout I?i-P- dugteur squs tension Ru, au contraire; supprassien de tout e@uantjt le rotor s"9R1se en regard de leu-n qUeloonqU des 8l@UP@i dens. roulements, sepp les conditions gxlstant à lf$ngtgnt dus 1 µ4p Ppr ,ion du:ckatp tournant.
On conçoit aisément qug 1'agton "fres Çqit 14 présence d'un courant permanent dans tant PU p-artt 4 Inducteur que *i le rotor et les noyaux dfonroulemgnto gon% 99 (flf CZ²! La figure 11 permet de donne? un @y1;rQ exemple 111,;r,:- fion jq l'invention, sur cette figure, io générateur OMZ ,t bzz une extrémité de la ligne LO dont 1."1;r@ çà%péniùé oé$ 4é4oybg% pour. le%r en deux points différenta @'OQ3 une trbo fgu 4#p= tance cig l.1!J.t mobile AX qui comprend tes plat 4% OYj1j. #.m. gi$1( cp L'origine d'une ligne réceptrice 9;st située 'ill'.3 fi>jw #1ç giç%qnça d'una des extrémités de la ijnQ 14 Pé%nlaona 4p
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blement de cette dernière, afin que selon la position des plots CP il existe ou non un couplage entre les deux lignes précitées. La. deux lignes précitées.
La disposition de l'origine d'une deuxième ligne réceptrice, laquelle porte la référence LZ1, est analogue à celle de la ligne LZ, mais relativement à 1.'autre extrémité de ligne 10 résultant du dédou- blement déjà décrit. Chacun des éléments AD et AD1, respectivement connectésaux lignes LZ et Lz1, comprend un amplificateur et un redresseur et transforme le courant à fréquence hertzienne émanant du générateur OMZ, en un courant continu. Les éléments BA et BA1 respectivement connectés aux sorties de AD et AD1 comprennent un , ensemble d'inductances d'arrêt bloquant tout courant alternatif.
L'élément FC1, connecté à la sortie de AD1 par la ligne DF, est un dispositif à circuits-filtre de fréquence, afin de pouvoir déter - miner une discrimination de passage du courant lorsque ce dernier est, découpé à la fréquence des impulsions produites par le mouvement de l'élément AX. L'élément FC1 peut également être amplificateur de courant alternatif aux fréquences engendrées par le mouvement précité, mais pour certaines applications, il peut ne pas comprendre de cir- cuits-filtre et, au contraire, laisser passer toutes ces fréquences.
DR1 est un redresseur; dans l'exemple représenté, les sorties de BA, ,BAl et DR1 sont toutes les trois réunies à la ligne s.
Aux bornes d'entrée de l'élément à circutis-filtre FC1, des éléments du même genre (FC2 à FCn), peuvent être prévus et com- mutés, en nombre variable, déterminant ainsi des combinaisons de passage de différentes fréquences, selon les commutations. Pour por- mettre de mieux suivre sur le schéma la description de l'exemple de fonctionnement qui a été choisi, des symboles figurent sur les éléments de la chaîne de liaison entre AX et la ligne de sortie s; il est évident que cette disposition n'est pas limitative et que la constitution de ces éléments peut subir des modifications selon leµ ' ! différents'modes de réalisation.
Il convient de préciser aussi que la position des expiré- mités des lignes LO, LZ, LZ1, la forme de l'élément AX et des plots CF
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sont Indiquées sous une force schématique pour montrer plus commodé- ment la succession des temps de couplage et de découplage. D'autre part, on sait que toutes les lignes et parties de l'équipement par- courues par des courants HF sont totalement blindées; toutefois, afin de simplifier le schéma, cette disposition étant déjà connue, . elle n'a pas été figurée. Il en est de même de tous les retours de ligne, lesquels se font par la masse. tour la description du fonctionnement, on considère que l'élément mobile AX est animé d'un mouvement de rotation dans le sens des aiguilles d'une montre.
Dans ce cas, un plot CP quelconque se présente sous les extrémités de lignes par la gauche de la figure et il assure tout d'abord le couplage de la ligne LZ seulement et avec l'extrémité d ligne LO située le plus à gauche de la figure; puis, après un certain angle de rotation et pour de faibles déplace- ments angulaires du plot considéré, les phases suivantes se succè- . dent: l'extrémité gauche de la ligne LO est couplée à la fois à la ligne LZ et à la ligne LZ1; les deux extrémités de la ligne LO sont couplées ensemble aux lignes LZ et LZ1; l'extrémité droite de la ligne LO reste seule couplée aux lignes LZ et LZ1; puis, pendant un angle de rotation plus grand, l'extrémité précitée de la ligne LO est couplée seulement à la ligne LZ et la ligne LZ1 est découplée.
Immédiatement avant que cette dernière phase s'achève, le plot CP suivant se présente sous l'extrémité gauche de la ligne LO et la ligne LZ, pour en assurer le couplage, et ainsi de suite.
Le générateur OMZ est donc toujours couplé à l'une au moins des deux lignes LZ et LZ1, quelle que soit la position de l'élément
AX; il en résulte que si ce dernier est mobile une information permanente est transmise à la sortie s, sous la forme d'une tension continue. En effet, si la ligne LZ est couplée à la ligne LO, le ' courant HF engendré par le générateur OMZ est transmis à l'élément
AD qui en assure l'amplification convenable et le redressement; ce courant redressé franchit l'élément à inductance d'arrêt BA et une *tension continue existe dans la ligne s. Si la ligne LZ1 est couplée,
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au lieu de la ligne LZ; le processus est le Berne pour le canal consti- tué par AD1 et BA1 respectivement homologues de AD et BA.
Enfin, si les deux lignes LZ et LZ1 sont couplées simultanément, les canaux AD-BA et ADl-BAl alimentent en parallèle la ligne s. Au contraire, dès que l'élément AX est animé d'un mouvement de rotation, les lignes LZ et LZ1 sont successivement chacune en étant de couplage et dé- couplage avec le générateur OMZ et le courant HF est transmis aux amplificateurs-redresseurs AD et AD1, sous une forme pulsée. Le cou- rant redressé est donc pulsé lui aussi et, par conséquent, bloqué par les éléments à inductances d'arrêt, BA et BAl.
Le régime à partir duquel il n'y a plus commutation d'un courant continu, alternativement à un canal et à l'autre, mais envoi , d'un courant pulsé bloqué dans chacun de ceux-ci, est déterminé par les caractéristiques des éléments de couplage et de blocage, lesquel- mes caractéristiques sont évidemment variables selon les applica- tions désirées.
Cette partie de la description de l'invention fait ressor- tir, notamment, qu'un dispositif constitué par les éléments AX, AD,
AD1, BA et BA1 permet de transmettre une information sous forme de tension continue, tant que l'élément de couplage est immobile et, au contraire, de suspendre la dite transmission d'information, dès que Isolément de couplage est en mouvement.
On poursuivra maintenant l'examen de la figure 11 en consi- dérant tout d'abord, seulement les éléments OMZ Ax, la ligne LZ1 et l'élément AD1; dans ce cas, un informateur de vitesse est obtenu.
En effet, lorsque l'élément AX est en mouvement, le courant HFexis- tant à l'entré(de ADl est pulsé à la fréquence des couplages provo- qués par l'élément mobile et',par conséquent, à la sortie de l'élé- ment AD1 on recueille un courant pulsé à une fréquence exactement n proportionnelle au régime de l'élément mobile AX; la canalisation appropriée de ce courant vers des circuits-filtre permet toutes indications, contrôles et commandes en fonction de la vitesse.
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Aux éléments qui viennent d'être énumérés ci-dessus,on ajoutera maintenant la ligne DF, l'élément FC1 monté en amplifica- teur de courant alternatif, sans circuits-filtre et le redresseur
DR1: lorsque l'élément AX est immobile, aucune tension n'est appli- quée à la ligne s; la tension recueillie à la sortie de AD1 étant continue elle ne peut alimenter FC1. Au contraire, dès que l'élément
AX est en mouvement, c'est un courant puisé qui est appliqué à l'entrée de l'élément FC1, il en résulte une tension alternative à la sortie de ce dernier; cette tension alternative est redressée par l'élément DR1 et une tension continue est appliquée à la ligne s.
De cette manière, il est obtenu un dispositif d'information qui est exactement l'inverse de celui qui est constitué par les canaux AD-BA et ADl-BAl; c'est-à-dire que lorsque l'élément AX est immobile, aucune tension n'est appliquée à la ligne s ; maisil faut et il suf- fit que cet élément soit en mouvement pour que la dite ligne soit sous tension continue.
Si l'élément FC1 est pourvu de circuits-filtre, l'applica- tion d'une tension à la ligne s est évidemment subordonnée à la vitesse de l'élément AX et si d'autres éléments à circuits-filtre (FC2 à FCn) sont commutés de manière variable par des moyens connus, eux-mêmes commandés,l'application d'une tension à la ligne s est à la fois fonction de la vitesse de l'élément AX et d'informations d'origine différente.
A première vue, l'utilisation du générateur comme informa- teur de vitesse, peut sembler s'apparenter étrottement à celle des générateurs classiques de courant alternatif et ne pas présenter d'intérêt particulier. En réalité, ce dispositif possède une caraco , téristique qui lui appartient en propre et qui est extrêmement im- portante ; celle, lorsque le générateur.proprement dit est immobile, de pouvoir fournir un courant de formes variables (porteuse et modu- lation) créant non seulement des informations multiples, mais une source d'énergie amplifiable à volonté, asservie à un courant pilote insignifiant, avec des éléments de transmission purement statiques, au sens mécanique du terme.
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Selon le schéma de la figure 11, en ne faisant appel qu'au minimum des possibilités du procédé, on peut dans le domaine ferro- viaire, par exemple, l'adapter à la commande du freinage à puissance @ variable et tout particulièrement, avec l'avantage de la sécurité positive totale; à la veille automatique. Dans ce dernier cas, il convient que la soit connectée à un servo-mécanisme à tem- porisations purement électriques, par des moyens déjà connus du reste et également à sécurité positive, ce qui est capital.
La Veille automatique est très simplement assurée par l'insertion des Commandes de maintien de marche dans la continuité de la ligne DF, l'élément mobile AX étant monté directement sur une fusée.
Il devient alors évident que lorsque le véhicule est immobile, le servo-mécanisme est maintenu par le passage du courant dans les canaux AD-BA et AD1-BA1, comme déjà décrit ; dès que le véhicule est en mouvement, le courant ne peut plus-franchir les éléments BA et BA1 et la continuité de la ligne DF est indispensable, : Si l'élément FC1 ne comprend pas de circuits-filtre, le dispositif fonctionne en veille automatique, mais sans contrôle de vitesse. Si l'élément FC1 est pourvu decircuits-filtre, on obtient un contrôle de la vitesse, avec déclenchement en cas de dépassement.
La comnuta- tion variable de ce dernier élément et d'autres éléments à circuits- filtre(FC2- FCn) permet alors d'exercer un contrôle de marche qui peut être l'origine d'un équipement, d'abord partiel, à compléter progressivement, Continuant de considérer la figure 11, il convient d'indi- quor que parmi les variantes évidentes, en plus des modifications qui peuvent être apportées au nombre et à la structure des éléments constitutifs, les sorties de BA, BA1 et DR1, qui sont représentées réunies ensemble, peuvent être partiellemant ou totalement indépen- gantes pour déterminer des informations dans des directions diffé- rentes ;
la ligne DF peut être supprimée et FC1, ainsi que les éléments éventuels FC2 à FCn, peuvent être connectés à un autre informateur que l'élément AX. Dans cet ordre d'idée, on a déjà exposé que selon
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les applications, les canaux d'un dispositif pouvaient, comprendre seulement, soit AD-BA et ADl-BAl; soit AD1, la ligne DF, FC1 et DR1, par exemple. On pourrait tout aussi bien utiliser plus de deux canaux analogues à AD-BA et AD1-Ba1, ainsi que plus d'un canal analogue à AD1-FC1-DR1.
Il convient de noter que des variantes intéressantes peu - vent notamment résulter des différentes combinaisons possiblas, entres les caractéristiques delà présente demande et celles du brevet n 575.180.
Par exemple, au générateur OMZ peut être substitué le gé- nératteur OM et l'amplificateur AMT décrits dans le brevet n 575.180.
Il est ainsi possible de remplacer les relais RM3, RM4 et les com- mutateurs CT1, CT2 de cette demande, par un unique relais ou analo- gue, alimenté par la ligne s de la figure 1 de la présente demande.
Les éléments BA et BA1 de la figure 11 permettent d'obte- nir une sécurité positive rigoureuse, car les enroulements ne sont et ne peuvent être parcourus que par des courants strictement insi - gnifiants et, de plus, des moyens fusibles à tolérance infime peuvent être placés en série, de telle sorte que tout court-circuit d'en- roulement soit absolument impossible.
On décrira maintenant un arbre électrique et un disposi- tif de contrôle de mouvement, dont toutes les caractéristiques ont été déterminées en vue de remédier aux.inconvénients qui affectent les dispositifs classiques couramment employés et qui, pour certai- nes applications telles que le domaine ferroviaire, peuvent avoir des conséquences d'une telle gravité que leur utilisation à certainea fins serait imprudente.
Dans l'énumération de ces inconvénients,, on citera tout d'abord celui qui est rédhibitoire et résulte, avec les moyens connus employés seuls, de l'absence de toute possibilité d'efficace déclenchement de sécurité, en cas d'avarie quelconque se traduisant par l'arrêt de la partie commandée ou seulement par un régime in- correct de rotation.
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Unautre inconvénient, majeur, est la conséquence de devoir monter, sur l'arbre de commande mêne, des éléments relativement fragiles et pour lesquels une grande précision de fabrication et de montage est requise.
Un troisième inconvénient résulte de l'obligation de réunir électriquement des rotors, au moyen de contacts matériels impliquant collecteurs et balais ou curseurs, dont 1*usure inévitable provoquée par les frottements, ajoutée à la frangilité et la précision déjà signalées, augmente encore les prix de revient, d'entretien et crée des causes de pannes.
D'autre part, les dispositifs d'arbre électrique les plus classiques provoquent la rotation du ou des arbres commandés dans un sens qui dépend de celui de l'arbre de commande; en cas d'inver- sion du mouvement de rotation de ce dernier, le mouvement des arbres commandés est également inversé. Si cette caractéristique peut être avantageuse et même indispensable pour de nombreuses utilisât ions,en revanche, il existe des applications pour lesquelles, au contraire, il est tout aussi indispensable que le mouvement commandé s'effectue ! toujours dans le même sens, quel que soit le sens du mouvement de . commande. Il en est ainsi, notamment dans le domaine ferroviaire, de dispositifs compteurs enregistreurs.
Dans cet exemple, les arbres électriques classiques nécessitent 1'interposition d'une transmission ' mécanique spéciale entre l'arbre commandé électriquement et l'arbre d'entrée du compteur enregistreur proprement dit, ce qui est désavan-; tageux à plusieurs titres.
Dans la technique antérieure, on trouve évidemment des moteurs à Impulsions, dont la rotation ne peut s'effectuer que dans un sens. On citera les très classiques moteurs pas à pas, à rochet et certains moteurs dont les pièces magnétiques constituent, sensi- blement, l'équivalent électrique du rochet. Toutefois, il n'est guère contestable que l'entraînement à rochet est mécaniquement très primitif et que de ce fait son emploi est limité à des utilisations pour lesquelles un couple insignifiant est suffisant. Les moteurs dont les pièces magnétiques ont une forme particulière relèvent d'une
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technique plus évoluée, mais pour ceux-là aussi, le couple est lignite.
Enfin, dans la technique antérieure on ne trouve pas dé dispositif d'arbre électrique qui possède en lui-même, sans modifi- cation de transmission mécanique, des moyens simples permettant de faire varier les rapports de vitesse entre un arbre de commande et un arbre commandé.
Ainsi qu'il va être démontré ci-après, le dispositif con- sidéré, répond à tous les impératifs qui résultent de l'exposé qui a précédé; soit :
1 - En cas d'arrêt ou de mouvement incorrect de rotation de la partie commandée, un dispositif de contrôle déclenche automa- tiquement toute action voulue, en sécurité positive.
2 - Tous 'les éléments constitutifs et, plus particulière- ment encore ceux qui sont portés par l'arbre de commande, sont d'une robustesse et d'une simplicité absolues et en aucun point de circuit électrique il n'est fait appel à un contact matériel quelconque entre une pièce fixe et une pièce animée d'un mouvement de rotation.
3 - Le sens du mouvement du ou des arbres commandés est, à volonté, indépendant du sens de mouvement de l'arbre de commande.
4 - Le rapport des vitesses entre arbres de commande et arbres commandés peut être modifié au moyen d'une simple information transmise sous la forme d'un courant, sans aucune modification méca- nique de la transmission.
On commencera la description par la figure 12a : partie mobile de l'élément AX est entraînée par l'arbre de commande qui constitue l'origine de l'arbre électrique ; il assure le couplage capacitif du générateur de fréquence hertzienne OMZ avec les lignes réceptrices connectées respectivement aux plots portant les références
1 et 2, de telle sorte que les deux amplificateurs-détecteurs AD1 et AD2 sont alimentés sucessivement par le générateur OMZ lorsque l'arbre de commande est en mouvement.
Cette alimentation successive peut, à volonté, comprendre ou non une solution de continuité, selon que la partie mobile de l'élément AX n'assure pas ou assure le couplage
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simultané du générateur aux amplificateurs AD1 et AD2, pendant une fraction de sa course angulaire; en d'autres termes, s'il y a "re- couvrement" de couplage pour un plot de la série 1 et un plot de la série 2. Le moteur MS dont le rotor TR constitue la partie terminale de l'arbre électrique, comprend un stator formé par deux groupes d'enroulements portant respectivement les références 1 et 2 et res- pectivement alimentés par les amplificateurs-détecteurs AD1 et AD2.
Dans l'exemple représenté, chaque groupe comprend quatre enroulements disposés en croix et en série deux par deux; les éléments on série étant diamétralement opposés. Le stator précité comprenant deux grou- pes d'enroulements formant deux croix; le rotor TR correspondant est donc favorablement, dans cet exemple, formé d'une croix dont chaque branche peut venir en regard, soit des enroulements 1 du sta- tor, soit des enroulements 2 de ce dernier. Chaque branche du rotor peut être constituée à Volonté, soit simplement par un matériau magné-. tique, soit par un enroulement dont le matériau précité forme le noyau.
Dans ce dernier cas, chaque enroulement peut être fermé sur lui-même ou au contraire faire partie d'un groupement avec ses ho- mologues, en série ou dérivation, partielle ou totale, combinée ou non..
On se référera maintenant à la figure 13a qui représente schématiquement des éléments TR du rotor 1 et 2 du stator, du moteur
MS. Cette représentation est faite en développement linéaire,-en cou- ; pe perpendiculaire à l'axe de chacun de ces éléments. On constate que selon cette coupe, chaque élément de stator a une f@rme sensi- blement carrée ou rectangulaire et chaque élément du rotor une for- me sensiblement triangulaire avec un des côtés parallèle à l'axe de l'arbre entraîné. Ce côté est la base, si le triangle est isocèle; il est indiqué par la référence FA, sur les figures 12a et 13a.
C'est ,la conjugaison des formes précitées qui provoque le mouvement du moteur dans un sens qui est toujours le même, ainsi qu'il sera précisé au cours de la description qui suit et pour laquelle on se ,, référera d'abord à la figure 12a. Il convient de rappeler que pour
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simplifier la représentation, aucun blindage n'a été figuré; il est évident que, dans la réalité tous les conducteurs et éléments par- .courus par des courants HF sont parfaitement blindés, pour interdire tout rayonnement' parasite.
Le coupleur mobile de l'élément AX assure un double cou- plage capacitif; d'une part entre lui-même et le plot circulaire relié au générateur OMZ, d'autre part entre lui-même de l'un des plots des séries 1 et 2. Si le dit coupleur est dans la position représentée sur la figure, c'est-à-dire en regard d'un plot 2; le courant du générateur OMZ alimenté l'amplificateur-détecteur AD2 et un courut parcourt les enroulements 2 du moteur MS.
Les branches du rotor TR, actuellement en regard des enroulements 1 sont attirées sous les enroulements 2, mais en raison de leur forme c'est du c8té des faces FA du rotor que l'action des enroulements 2 est efficace et le moteur tourne dans le sens indiqué par la flèche, jusqu'à ce que les branches du rotor soient en regard des enroulements 2.
Si ,le coupleur mobile de AX est entraîné, quel que soit le sens de son mouvement: AV ou AR, il assure le couplage du générateur OaZ avec un plot 1; l'amplificateur-détecvteur AD1 est alimenté et un courant parcourt les enroulements 1 du moteur MS, mais comme le mouvement du coupleur mobile a. interrompu le couplage du générateur avec le plot 2 précédemment considéré, l'amplificateurr-dtecteur AD2 n'est plus alimenté et les enroulements 2 n'excercent plus d'action sur , .le rotor. Au contraire, les enroulements 1 étant parcourus par un courant, ils attirent les branches du rotor, actuellement en regard des enroulements 2.
Cette action s'exerce évidemment par le coté des faces FA du rotor et ce dernier continue donc à tourner dans le sens indiqué par la flèche; le cycle se poursuivra par le couplage . d'un plot 2, à nouveau, puis un plot 1 et ainsi de suite. Il est bien évident que les mouvements du coupleur mobile de l'#l#ent AX peuvent être quelconques, avec inversion à n'importe quelle phase du cycle; il en résultera toujours le mouvement du moteur XX dans le même sens puisque ce sont toujours des couplages successifs de plots
1 et de plots 2 qui se produisent.
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. Il est tout aussi évident que les formes des éléments du ,stator et du rotor peuvent être interverties, c'est-à-dire que les enroulements du stator.peuvent être de section triangulaire et les branches-, du rotor, de section carrée, à la seule différence que si l'orientation des formes reste la même, la rotation s'effectue en sens inverse du précédent*
La figure 13b représente une disposition des enroulements let 2 du stator sur des plans longitudinaux différents; ce qui por- met un logement plus serré de ces enroulements, dans le cas du choix d'une constitution multipolalre. La dite figure représente aussi schématiquement la disposition des branches du rotor, qui en résulte.
En raison de cette représentation très schématique, il convient de faire les quelques commentaires suivants: afin de simplifier, l'élé- ment AX a été figuré avec seulement deux plots 1 et deux plots 2, espacés de 90 ; pour leur part, les enroulements de stator du moteur
MS sont au nombre de huit et espacés de 45 ; dans cet exemple, le moteur tourne donc à un régime qui est la moitié de'celui de l'arbre de commande.
Dans la réalité, il est bien évident que les nombres de plots de couplage, d'enroulements du stator et de branches du rotoi peuvent être très différents de ceux de la représentation considérée, , beaucoup plus grands notamment, ce qui, en combinaison avec le re- couvrement ou non des couplages de plots et les angles de phases choisis permet d'obtenir un mouvement pratiquement aussi exempt d'à-coups que celui d'un monteur à alimentation permanente,
Dans cet exemple également, le courant d'alimentation du moteur MS résulte de l'amplification directe du courant engendré par le générateur OMZ, mais on sait que le courant recueilli par les plots de l'élément de couplage peut favorablement être utilisé comme simple courant pilote pour le déclenchement d'impulsions d'une . puissance indépendante de la valeur du dit courant pilote.
Cette dernière possibilité, associée à la forme classique donnée aux en- roulements inducteurs et induits a pour conséquence avantageuse de permettre d'obtenir des couples de beaucoup supérieurs à ceux
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qu'autorisent les rnoteurs à Impulsions déjà connus et à ce sujet, il est important de noter que la forme des éléments d'induit, symétrique de part et d'autre du plan de rotation, a pour conséquence, avanta- geuse également, qu'il n'est exercé aucune poussée longitudinale préjudiciabb à la bonne conservation des portées de roulement du moteur.
Le moteur MS, caractérisé précédemment, peut évidemment être utilisé avec un générateur d'impulsions, absolument différent de l'élément AX qui a été décrit. D'autre part, les noyaux magnéti- ques tant du stator que du rotor peuvent ou non, à volonté, posséder une aimantation permanente permettant de les faire agir comme frein d'immobilisation du rotor lorsqu'aucun courant ne parcourt le stator,
On décrira maintenant le dispositif de contrôle de mouve- ment qui constitue la figure 12b, en considérant qu'il se rapporte à l'arbre électrique que représente la figure 12a. A cette fin, il ' a été indiqué que les éléments AX1 et CS de la figure 12b sont res- pectivement solidaires de l'élément AX et du moteur MS de la figure
12a.
Toutefois, il est entendu que l'arbre électrique précité n'a été choisi qu'à simple titre d'exemple, le dispositif de contrôle caractérisé ci-après'pouvant s'appliquer au mouvement d'éléments quelconques, de forme et disposition variées.
Dans cet exemple, les figures 12a et 12b comprennent cha- cune un générateur OMZ. Dans la réalité, un générateur unique est évidemment suffisant et, dans certains cas, les éléments de couplage
AX et AX1 peuvent être combinés.
De manière analogue à ce qui a été indiqué pour la figure
12a, le coupleur mobile de l'élément AXl assure le couplage capa- citif du générateur de fréquence hertzienne OMZ, d'une part avec deux séries de plots portant respectivement les référebces 1,et 2, d'autre part avec une troisième série de plots, portant la référence
4. Les séries de plots 1 et 2 sont reliées respectivement aux plots de l'élément CS portant mêmes références. Dans l'exemple représenté, cette liaison est effectuée au moyen d'un amplificateur HF; AH1 pour
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les séries 1, AH2 pour les séries 2.
Le coupleur mobile de l'élément
CS est solidaire du rotor du moteur MS et il assure le couplage capacitif des plots 1 et 2 avec l'entrée de l'amplificateur-détec- teur AD3 dont la sortie, par l'Intermédiaire de l'élément BA2 for- mant inductance d'arrêt, est reliée au relais R2; le contact de ce dernier est inséré dans la ligne 18, dont la coupure provoque un déclenchementnde sécurité. D'autre part, les plots de l'élément AX1 portant la référence 4 sont également reliés à l'élément BA2 et au relais R2 déjà cités, mais directement par l'intermédiaire de l'amplificateur HF, AH4 et de l'amplificateur-détecteur AD4, de telle sorte que cette liaison n'est pas subordonnée à la position du coupleur mobile de l'élément CS.
On considère tout d'abord que l'ensemble est immobile et que les coupleurs mobiles des éléments AX1 et CS sont en regard de plots de même série, 1 ou 2 ; ce cas, le courant du générateur
OMZ assure l'excitation du relais R2 par l'ensemble des moyens sui- vants : la liaison capacitive existant entre le coupleur mobile de l'élément AX1 et un des plots 1 ou 2 (selon la position de l'arbre), l'amplificateur HF, AH1 ou AH2 (selon la série du plot couplé), la liaison capacitive existant entre le coupleur mobile de l'élément
CS et un plot de la série correspondant à celle du plot de l'élément
AX1, l'amplificateur-détecteur AD3 et, enfin, l'élément à inductance d'arrêt BA2.
Le courant issu de l'amplificateur-détecteur AD3 étant continu, 11'franchit l'élément BA2 et assure l'excitation normale du relais R2. Si le coupleur mobile de l'élément AXl est en regard d'un' plot 4, ce sont les éléments AH4 et AD4 qui assurent l'alimentation du .relais R2; il est évident que la liaison par les éléments AH4 et D4 produit, à l'entrée de l'élément BA2, un courant de même nature que celui résultant de la liaison par les éléments AH1 ou AH2 et
AD3. Il est tout aussi évident que le couplage simultané d'un plot
1 et d'un plot 4 ou d'un plot 2 et d'un plot 4 produit les mêmes effets.
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On suppose maintenant que le coupleur mobile de l'élément
AX1 est en regard d'un plot 1 et que, les positions étant correctes, il en est de même du coupleur mobile de l'élément CS. La rotation de l'arbre de commande détermine le mouvement du coupleur mobile de l'élément AXl, mais en raison des formes appropriées, le couplage avec un plot 4 est assuré avant que soit interrompu le couplage du plot 1 considéré plus haut;
il convient de bien noter qu'un plot 4 est inséré dans chacun des intervalles entre plot 1 et plot 2. Dans ces conditions, l'alimentation du relais R2 est effectuée par le couplage d'un plot 4, l'amplificateur HF, AH4, l'amplificateur-détec- teur AD4 et l'élément BA@, avant que soit interrompue l'alimenta- tion assurée par le plot 1 de AXl, AH1, un plot 1 de CS, AD3 et BA2, comme précédemment indiqué. Ensuite, dans les mêmes conditions que celles définies ci-dessus, les couplages de plots 2 seront substitues ..au couplage par plot 4 et l'alimenta%ion sera assurée par l'amplifi- cateur AH2 et l'aMplificateur-détecteur AD3.
Tant que les mouvements de l'arbre électrique sont corrects, le relais R2 est excité norma- lement par un courant continu qui résulte de la succession de cou- rants provenant des amplificateurs AH1 et AD#.puis AH4 et AD4, puis
AH2 et AD3, à nouveau AH4 et AD4, à nouveau AH1 et AD3 et ainsi de suite sans aucune interruption de l'excitation du relais R2.
Il est évident que.la succession dé ces courants est la même quel que soit le sens de rotation du coupleur mobile de l'élé- ment AX1 et bien que le coupleur mobile de l'élément CS tourne tou- jours dans le même sens, puisque de toute façon, même au moment , d'une inversion de marche de l'arbre de commande, les couplages de plots 1 et de plots 2 restent alternés, avec couplage de plots 4 entre chacun dés intervalles entre le couplage d'un plot l'et d'un plot 2.
On sait que le coupleur mobile de l'élément CS passe successivement en regard de plots 1 et de plots 2 au cours de son mouvement de rotation, mais entre chacune de ces positions de cou- plage, pendant cette partie du cycle de rotation, le coupleur mobile
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n'est en regard d'aucun plot. Cette disposition, obligatoire pour le contrôle de mouvement qui sera décrit, rend nécessaires les plot. 4 de l'élément AXl et la ligne d'alimentation du relais R2, qui leur fait suite; en effet, sans les plots et la ligne précités, l'alimen- tation du relais R2, sans interruption, serait impossible.
D'autre part, ces plots et cette ligne sont utiles égale- ment lorsqu'il s'agit du contrôle d'un mouvement tel que celui de l'arbre électrique représenté par la figure la, car du fait du re- couvrement de couplage de plots 1 et 2 de l'élément AX, le mouve- ment du rotor TR du moteur MS ne s'effectue que lorsqu'il n'ya plus de recouvrement de couplage, ce qui, aux faibles vitesses de rota- tion, par exemple, peut en ce point du cycle de rotation, entraîner un léger décalage des positions relatives du coupleur de l'élément
AX1 et du coupleur de l'élément CS. La présence des plots 4 et de la ligne qui leur fait suite empêche que cet éventuel décalage ait' une influence sur la continuité de l'alimentation du relais R2.
En raison de l'exemple de mouvement choisi pour la description du dis. positif de contrôle, l'élément AX1 comprend deux plots 1 et deux plots 2 et l'élément CS, quatre plots 1 et quatre plots 2 ; sait en effet que le régime de rotation du moteur MS est la moitié de celui de l'élément AX.
On décrira maintenant comment se produit le déclenchement des moyens de sécurité,,en cas de fonctionnement incorrect quelconque dont un exemple est donné par la position des coupleurs mobiles re- . présentés sur la figure 12b; le coupleur de l'élément AX1 est en ef- fet en regard d'un plot 2, tandis que le coupleur de l'élément CS est en regard d'un plot l, ce qui se traduit évidemment par l'inter- rution de l'alimentation du relais R2. Ainsi qu'il ressortira de la description qui va suivre, cette interruption est la conséquence obligatoire de tout fonctionnement incorrect quelconque des éléments contrôlés.
Il importe donc seulement que toute coupure de la ligne 18 provoquenun déclenchement de sécurité par des moyens appropriés qui
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dépendent des différents modes d'application de l'invention et, pour cette raison, ne font pas partie du dispositif caractérisé, pour lequel il suffit que l'information de fonctionnement incorrect soit , créée par un moyen à sécurité positive, ce qui est le cas: puisque toute interruption de l'excitation normale du relais R2 a pour con- séquence la chute du contact de ce dernier et l'ouverture de la ligne 18.
On considère d'abord ce qui résulte de l'arrêt total de l'arbre commandé, c'est-à-dire de l'immobilisation du coupleur mobile de l'élément CS. Si ce coupleur est en regard d'un plot 1, l'alimentation du relais R2 est assurée pendant le passage du cou- pleur mobile de l'élément AX1 devant les plots 1 et 4, mais elle est interrompue lorsque ce coupleur passe devant les plots 2. Si le coupleur de l'élément CS est arrêté en regard d'un plot 2, il en est de même que précédemment, mais c'est lorsque le coupleur de l'élément AX1 passe devant les plots 1 que l'alimentation du relais R2 est interrompue.
Enfin, si le coupleur de l'élément CS ' est arrêté dans une position qui ne le met en regard d'aucun plot, le relais R2 n'est alimenté que lorsque le coupleur de l'élément AX1 passé devant les plots 4. C'est uniquement pour faciliter la description que le cas d'une immobilisation complète de l'arbre commandé a été choisi, car il permet d'indiquer des positions fixes pour le coupleur de l'élément CS. Dans la réalité, les conséquences d'un mauvais fonctionnement sont toujours identiquesen ce qui toncer- ne l'alimentation du relais R2.
En effet, quel que soit le point d'immobilisation du coupleur de l'élément CS ou l'incorrection de son régime de rotation, même si celle-ci est infime, il en résulte toujours, selon la vitesse de l'arbre de commande et de nombre de plots, soit un temps d'interruption suffisant pour provoquer la chute du contact du relais R2, soit la génération d'impulsions'qui sont bloquées par l'élément BA2, ce qui interdit alors toute excitation' du relais considéré. L'étendue du recouvrement de ces deux seules conséquences possibles offre toute sécurité.
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La description qui vient de précéder précise évidemment que dans certains cas de fonctionnement incorrect, l'interruption de l'alimentation du relais R2 est suivie d'une réalimentation, avant une nouvelle interruption. Pour cette raison, il peut être avanta- geux, soit de ne fermer le circuit d'excitation du relais R2 que par un contact . de maintien.la mise en position de ce relais étant obtenue au moyen d'un contact.de courte duréesoit en utilisant un autre relais.,, dont le contact de maintien est inséré en série dans la ligne 18.
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Dans l'exemple de la figure 12b, on le rappelle, les moyens de contrôle caractérisés sont appliqués à un dispositif dont l'arbre commandé tourne toujours dans le même sens, que que soit le sens du mouvement de commande. Ces moyens peuvent tout aussi fa- cilement être appliqués au contrôle d'un dispositif dont l'arbre de commande et l'arbre commandé tournent l'un et l'autre dans le même sens. Dans ce cas, les éléments AX1 et CS comprennent au moins trois séries de plots réparties dans l'ordre de succession 1, 2, 3, 1, 2,
3...., ainsi que l'indique la figure 7, sur laquelle sont représen- tés un coupleur mobile et des séries de plots conformes à la dispo- , sition qui vient d'être Indiquée.
Pour le contrôle du mouvement considéré, les plots sont disposés de telle sorte qu'il y ait un re- couvrement de couplage de deux plots successifs et les plots 4 de la présente figure 1b sont supprimés, ainsi, bien entendu, que la ligne d'alimentation qui leur fait suite. Le nombre minimum de trois séries', de plots, reliées à trois lignes identiques d'alimentation, est né- cessaire pour obtenir la certitude d'un déclenchement de sécurité.
En raison du recouvrement des couplages de plots successifs, il est évident que si deux séries de plots seulement étaient utilisées, l'alimentation permanente du relais R2 pourrait subsister dans cer- tains cas. Les courants faibles qui parcourent les lignes de liaison d'un élément de couplage à l'autre autorisent même, sans augmenta- tion pratique du prix de revient,l'utilisation d'un nombre de séries de plots supérieur à trois, s'il est jugé favorable.
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Il convient maintenant de se référer à la figure 14; cette dernière représente un ensemble comprenant un arbre électrique, un dispositif de contrôle du mouvement de ce dernier et un dispositif permettant de faire varier le rapport entre la vitesse de l'élément de commande et celle de la partie commandée. Sur cette figure, on retrouve un certain nombre d'éléments déjà décrits et représentas sur les figures 12a ou 12b. Les éléments de couplage AX, AXL, CS et le moteur MS, sont maintenant connus et leur partie interne n'a pas été reproduite. Dans l'exemple considéré, l'arbre électrique est formé de deux transmissions de mouvement successives et l'ensem- ble comprend deux moteurs: MS et MS1.
Le moteur MS a pour seule fonction d'entrainer en rotation l'élément GS, qui est constitué par un simple disque ultra-léger, dans lequel des lumières sont prati- quées; le couple utile est donc insignifiant et MS peut être un micromoteur. Cette possibilité est particulièrement avantageuse, car le courant requis est minime et permet, notamment, d'utiliser un élément de couplage AX qui soit réellement d'un type miniature, qui puisse facilement être logé quelle que soit l'exiguïtté et l'emplacement disponible et dont la construction est d'autant plus robuste dqu'elle est très simple. Le couple de travail de l'arbre électrique est produit par le moteur MS1 seul.
On décrira maintenant, de manière détaillée, le fonction- nement des éléments particuliers à la figure 14; on rappelle seule- ment auparavant que l'arbre électrique constituant la première trans- mission de mouvement est conforme à la description qui a été donnée avec les commentaires se rapportant à la figure 12a. Cet arbre est formé par l'élément AX, les deux amplificateurs-détecteurs AD1 et
AD2 et le moteur MS. Le dispositif de contrôle du mouvement d6 l'arbre précité est conforme à la description qui a été donnée avec les commentaires relatifs à la figure 12b.
Ce dispositif est formé par les éléments de couplage AX1 et CS, les amplificateurs AH1, AH2 et AH4., les amplificateurs-détecteurs AD3 et AD4, l'élément BA2 for- mant inductance d'arrêt et le relais R2, dont seulement la ligne
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commandée par le contact est codifiée pour les raisons qui seront exposées plus loin. Un seul générateur OMZ est prévu, il est relie aux éléments de couplage AX et AX1.
Le moteur MS, dont le mouvement est déterminé par l'élément de couplage AX, est solidaire de 1'élément coupleur-variateur de vitesse GS, qu'il entraîne en rotation. Les relais NX1 et NX2, res- pectivement reliés aux lignes d'alimentation N1 et N2, non repré- sentées, assurent par leurs contacts, la commutation des différen- tes cellules photo-électriques groupées sous la référence x et dont l'excitation par une source appropriée dépend de la position des lumières de l'élément GS.
Dans l'exemple représenté, les relais NX1 et NX2 ne peuvent être excités simultanément; en revanche, ils peu- vent être tous deux désexcités ; relais commandent les différents . rapports de vitesse entre l'élément GS et le moteur MS1; cet élément . et ce moteur formant respectivement les deux extrémités du deuxième arbre électrique dont l'énumération des différents éléments consti- , tutifs est en cours.
Dans l'exemple représenté, l'élément GS comprend', trois séries de lumières: X1, X2 et X3, réparties sur trois cercles ; de diamètres différents; la série X1 comprend quatre lumières; la série X2, six lumières; la série X3, huit lumières* Les cellules photo-électriques groupées sous la référence x sont au nombre de six, réparties deux par deux, sur trois cercles de diamètres différents.
Les diamètres de ces cercles correspondent respectivement à ceux des cercles sur lesquels les séries de lumières X1, X2 et X3 sont réparties. Les deux cellules situées sur un même cercle et les ' lumières de la série iqui les concernent sont disposées de telle sorte que la rotation de l'élément GS provoque l'excitation alternée de chacune des cellules,' avec une courte phase d'Excitation simultanée de celles-ci. Cette disposition est évidemment analogue à celle des ' couplages de plots successifs avec recouvrement, déterminés par les éléments de couplage capacitif, déjà décrits.
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Le moteur-MS1 est identique au moteur MS de la figure 12a; les amplificateurs AF1 et AF2 sont semblables entre eux. Selon la ' position des contacts des relais NX1 et NX2, l'un des trois groupes de deux cellules repartis sur un même cercle est relié aux amplifi- cateurs AF1 et AF2. Les trois cellules, qui forment la rangée supé- rieure représentée sur la figure, appartiennent chacuneà un des trois groupes différents et peuvent être connectées à l'amplificateur!
AFl; les trois cellules homologues, qui forment la rangée inférieure, peuvent être connectées à l'amplificateur AF2.
Lorsque le moteur
MS entraîne le coupleur GS, le mouvement de rotation des lumières détermine l'excitation successive des deux cellules d'un même groupe; il en résulte des impulsions transmises successivement aux amplifi- cateurs'AF1 et AF2, par l'intermédiaire des contacts des relais NX1 et NX2 et le courant de sortie de chacun de ces amplificateurs assu- re, avec son homologue, l'alimentation du moteur MS!, d'une manière absolument identique à celle qui a été indiquée pour le moteur MS de la figure 12a.
On supposera d'abord qu'aucun des deux relais n'est excité; dans ce cas, ce sont les cellules correspondant à la série de lu- mières, X3 qui sont connectées; la cellule de la rangée supérieure est reliée à l'élément AF2 par le contact bas, 2, de chacun des relais,tandis que la cellule de la rangée inférieure est reliée à l'élément AF1 par les contacts bas, 1.
On considère maintenant que le relais NX2 est excité ; ce cas, ce sont alors les cellules cor- respondant aux lumières de la série X2 qui sont reliées aux ampli- ficateurs : la cellule de la rangée supérieure, à l'élément AF2, par le contact haut, 2, du relais NX2 et la cellule de la rangée supé- rieure, à l'élément AF2,par le contact haut,1,de ce relais.Enfin,si le relais NX1 est excité,ce sont évidemment les cellules qui dépen- dent des lumières de la série X1,qui sont connectées: la cellule de la rangée supérieure, au moyen du contact haut,2,du relais NX1 et du contact bas,2,du relais NX2; la cellule de la rangée inférieure, au moyen du contact haut,1,du relais NX1 et du contact bas,1,du relais
NX2.
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On peut maintenant constater que, par l'excitation de l'un ' ou de l'autre des deux relais précités ou la désexcitation de chacun' d'eux, on obtient trois rapports de vitesse entre le coupleur 08 qui constituenune des extrémités de l'arbre électrique considéré et le acteur MS1, qui en constitue l'autre extrémité. En effet, on sait que le stator de ce moteur comprend huit enroulements disposés de 45 en 45 autour du rotor et que ce dernier comprend quatre branches., On sait aussi que dans ces conditions, chaque impulsion fait accom- plir 1/8 de tour au rotor.
Il en résulte que si les cellules commu- tées sont celles qui sont placées sous la dépendance des lumières de . , la série X1, le rapport des vitesses sera 1/1, puisque cette série comprend quatre lumières, qui engendrent huit Impulsions par tour ; si les cellules commutées sont celles que commande la série de lumières X2, le rapport sera 12/8 (3/2), puisqu'il y a six lumières qui engendrent douze impulsions par tour; enfin,si.les cellules en circuit sont celles qui dépendent de la série de lumières X3, le ,rapport sera 16/8 (2/1), puisqu'il y a huit lumières qui engendrent soize impulsions par tour.
On sait que les Impulsions dont les moyens de génération viiennent d'être commentés sont transmises au moteur MS1 par les amplificateurs AF1 et AF2; normalement, ces amplificateurs sont pourvus de dispositifs redresseurs, de telle sorte que, de préféren- ce, leur courant de sortie soit continu ou peu onlulé. Il en est de même des amplificateurs AF3 et AF5 qui vont être considérés dans ' la description suivante, relative au contrôle du bon @onctionnement de la transmission de mouvement, à rapport de vitesse variable, défini plus haut.
Les deux amplificateurs AF3 et AF5 sont identiques, du type "normalement bloqué"; ils sont, chacun, pourvus de deux entrées:, l'une de ces dernières reçoit le courant qui constitue le signal d'information et détermine le courant de sortie ; l'autre reçoit un courant-pilote de polarisation, à défaut duquel aucun courant de sortie ne peut exister. La sortie de chacun des deux amplificateurs
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précités est reliée au relais R3, par l'intermédiaire de l'élément
BA3, à inductance d'arrêt. Cette disposition et le fonctionnement des éléments sont rigoureusement semblables à ceux qui ont été indiqués pour les amplificateurs-détecteurs AD3, AD4, l'élément BA2 et le relais R2, de la figure 12b.
L'élément CS1, solidaire du mo- teur MS1, est constitué par un disque dans lequel ont été pratiquées des lumières désignées par la référence X35. Deux cellules photo- électriques x.3.a et x.5,a sont placées de telle sorte que leur excitation par une source appropriée dépende de la position des lumières précitées; ces lumières déterminent des recouvrements d'ex- citation exactement semblables à ceux que commandent les séries de lumières de l'élément GS. La cellule x.3*a est connectée à l'une des deux entrées de ''amplificateur AF3 at la cellule x.5.a, à l'entrée correspondante de l'amplificateur AF5; l'autre entrée de l'amplifi- cateur AF3 est reliée à l'entrée de l'amplificateur AF1 et l'entrée correspondante de l'amplificateur AF5, à l'entrée de l'amplificateur
AF2.
En'raison de la mise en parallèle des amplificateurs, tel qu'il vient d'être indiqué, les éléments AF3 et AF5 sont évidemment con- nectés aux cellules commandées par l'élément GS, respectivement dans les mêmes conditions que les éléments AF1 et AF2.
Lorsque le moteur MS est Immobile, il en est de même de l'élément GS. Dans ce cas, on sait déjà qu'en raison de la disposi- tion des lumières de l'élément précité, il y a excitation d'au, moins une des cellules du groupe commuté par les contacts des relais
NX1 et NX3; il y a donc présence d'un courant sur une des bornes d'en- . trée d'un des deux amplificateurs, AF3 ou'AF5. Si la position de l'arbre électrique est correcte, il y a excitation de la cellule correspondante, x.3.a ou x.5.a, commandée par les lumières de l'élé- ment CS1' solidaire du moteur MS1 et un courant est également pré- sent sur l'autre borne du même amplificateur, lequel reçoit donc simultanément un courant d'information et un couranb de polarisation, qui le débloque ;
en résulte alors un courant continu de sortie qui franchit l'élément BA3 et alimente le relais R3. Si la position
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des lumières de l'élément CS est telle que les deux cellules du groupe commuté sont excitées simultanément; il est évident que si l'arbre électrique est en position rigoureusement correcte, les deux cellules correspondantes x.3.a et x.5.a de l'élément CS1 le sont également et les deux amplificateurs AF3 et AF5 alimentent en parai-' léle le relais R3, ce qui ne présente aucun inconvénient.
Lorsque l'arbre électrique est en mouvement, on sait que le passage des lumières de l'élément GC devant le groupe de cellules commuté engendre les impulsions d'alimentation du moteur MS1; ces mêmes impulsions sont transmises alternativement aux amplificateurs
AF3 et AF5, avec un certain recouvrement.
Tant que le mouvement de l'arbre électrique est correct, le passage des lumières de l'élément CS1 devant les cellules cor- respondantes x.3.a et x.5.a engendre des impulsions également trans- - mis.es par alternances aux amplificateurs AF3 et AF5, exactement en phase avec les impulsions produites par le mouvement des lumières de l'élément GS. Dans ces conditions, un courant continu de sortie est produit alternativement par chacun des amplificateurs précités, avec un recouvrement suffisant pour qu'un courant continupermanent franchisse l'élément BA3 et alimente le relais R3.
Les impulsions engendrées par le mouvement de l'élément GS peuvent constituer le courant d'information des amplificateurs et, celles engendrées par le mouvement de l'élément CS1, le courant de polarisation ou inver- sèment, sans aucun inconvénient.
Si le fonctionnement de l'arbre électrique est incorrect d'une manière et dans des proportions quelconques, il en résulte immédiatement et obligatoirement, soit le déphasage des impulsions d'information et de polarisation, soit une interruption totale ou partielle de celles-ci. De toute façon, au moins un courant d'entrée fait défaut aux amplificateurs, ce qui provoque des solutions de continuité du courant qui doit franchir l'élément BA3 et leurs con- séquences ont été précisées dans la'description de la figure 12b.
On rappelle qu'a la sortie des amplificateurs AF3 et AF5, l'élément
BA3 et le relais R3 sont, respectivement, rigoureusement semblables
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à la sortie des amplificateurs-détecteurs AD3 et AD4, à l'élément
BA2 et au relais R2; les effets sont donc absolument identiques,
L'exemple de la figure 14 comprenant deux transmissions de mouvement successives, chacune de ces dernières est pourvue d'un dispositif de contrôle et d'un relais correspondant qui lui sont propres. Le relais R2 dépend du contrôle de la transmission AX1- C8; le relais R3, du contrôle de la transmission GS - CS1; les contacts commandés par ces relais sont insérés en série dans la ligne d'alimentation du.relais RS et c'est la chute du contact de ce der- nier qui provoque l'ouverture de la ligne 18.
Toutefois, en raison de possibles déphasages instantanés pouvant se produire au moment d'un changement de rapport de vitesse, on peut déterminer une légère temporisation de la chute du contact du relais RS, ce qui explique la présence d'une capacité aux bornes de l'enroulement de ce relais.
Les remarques qui ont été faites au sujet des désexcitations et ré- excitations du relais R2 de la figure 12b s'appliquent aussi aux relais R2, R3 et RS de la figure 14 et les mêmes solutions sont op- portunes.
Le dispositif qui vient d'être décrit pour le contrôle d'un arbre de commande et d'un arbre commandé tournant toujours l'un et l'autre dans un même sens prédéterminé, peut tout aussi bien s'appli- . quer au contrôle d'une transmission de mouvement dont l'arbre de commande et l'arbre commandé tournent toujours l'un et l'autre dans le même sens ; mais avec inversion possible de ce sens .Dans ce cas, ' il convient que chacun des groupes de cellules commandés par l'élé- ment GS comprennne au moins trois cellules et qu'il en soit de même pour les cellules commandées par l'élément CS1; l'ensemble comprend alors les lignes et amplificateurs correspondants, ces derniers étant du même type que les éléments AF3 et AF5.
Les précisions qui ont été données pour les coupleurs capacitifs AX1 et CS de la figure 12b, dans le cas du contrôle d'une telle transmission de mouvement, concernent également les moyens présentement considérés.
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Il est entendu que l'invention n'est aucunement limitée aux exemples et aux fotmes donnés, du reste très schématiques on le rappelle,choisis uniquement pour faciliter la description. On citera, ,tout à fait notamment, que:
Le nombre et la disposition des plots HF, cellules et lumières peu- vent être absolument quelconques, les couplages produits peuvent s'effectuer avec recouvrement ou non; le rôle assigné à un coupleur capacitif, peut être rempli par un coupleur,de cellules et inverse- ment, avec utilisation combinée... de ces modes de couplage, entre autres pour alimenter une même ligne de sécurité.
- Uri arbre de commande peut déterminer directement le mouvement d'un nombre d'arbres quelconque.
- La disposition et la forme des stator et rotor de moteur peuvent être différentes de celles qui ont été représentées.
- Tous moyens connus appropriés peuvent être utilisés pour constituer les éléments caractérisés seulement par les résultats et combinai- sons de résultats qu'ils permettent d'obtenir.
- Certains des différents groupes d'amplificateurs peuvent être remplacés par.un basculeur électronique et dans ce cas un seul plot' ou cellule de commande peut être utilisé.
- Les éléments contacteurs représentés sous la forme de relais élec- tromagnétiques peuvent être remplacés par tous moyens pouvant concou- rir aux mêmes effets, notamment les tubes électroniques et ioniques,, ainsi que les éléments dits "semiconducteurs", tels que les transis- tors, par exemple.
- Lee nombre de rapports do vitesse entre arbres de commande et ar- bres commandés n'est pas limité à celui qui a été leprésenté.
- La commande des changements de rapport de vitesse entre les arbres précités peut être effectuée par tous moyens appropriés. '
On terminera en donnant deux précisions relatives aux figu- res 12 et 14. D'une part, les amplificateurs AH1, AH2 et AH4 ont un caractère facultatif et sont seulement prévus pour relever le niveau,' du courant HF qui parcourt les lignes dans lesquelles ils sont
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insérés; d'autre part, il convient particulièrement de ne pas se méprendre sur les ternes: "amplificateur" et "amplificateur-détec- teur", qui désignent des éléments très simples et constitués par du matériel peu coûteux, de fabrication courante.
REVENDICATIONS.