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Dispositif de commande électrique.
Cette invention comporte des perfectionnement apportés aux dispositifs de commande électriques et, en particulier, mais pas exclusivement, les dispositifs à résistance variable tels que les potentiomètres.
Les dispositifs de commande électriques tels que les dispositifs à résistances varlables possèdent généralement un axe que l'on peut faire tourner,par exemple au moyen d'un bouton, par rapport au boîtier du dispositif en vue de régler la valeur d'un paramètre électrique . Dans le cas d'une résistance variable ou d'un potentiomètre, l'axe est fixe à un curseur qui établit
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le contact électrique avec une résistance fixe, par exemple une bande de carbone en arc de cercle, montée dans le boîtier du dis- positif, de sorte que le pivotement du curseur entraîné par l'axe modifie la valeur de résistance électrique entre deux des bornes de sortie du dispositif.
Lorsque la résistance fixe est uniforme, il est clair que la réponse du dispositif est linéaire, c'est-à- dire que la valeur d'un paramètre électrique, telle que la résis- tance ou la tension, réglé par le dispositif est directement pro- portionnelle au pivotement du curseur.
Toutefois, dans de nombreuses applications, un disposi- tif de commande à réponse non linéaire est nécessaire. Ainsi, par exemple, il peut être souhaitable qu'à des degrés de rotation égaux de 1-'axe d'une résistance variable, corresponde la multi- plication du paramètre à régler par des facteurs égaux- On a construit des résistances variables ou des potentiomètres dits "logarithmiques" qui répondent approximativement à ces conditions.
L'une des formes de potentiomètre "logarithmique" comporte une résistance fixe composée de deux bandes de carbone ou plus, en forme d'arc de cercle, de sections différentes, et jointes de manière à former un arc continu sur lequel le curseur se déplace par rotation de l'axe. Bien que l'effet de tels dispositifs ne dépende pas linéairement de l'angle de rotation de laxe, il est difficile de réaliser un dispositif de ce type qui ne soit pas trop onéreux et qui possède une réponse exactement logarithmique.
L'un des buts de cette invention est de procurer un dispositif de commande relativement peu onéreux, conçu pour donner une réponse non linéaire de type déterminé, telle qu'une réponse' logarithmique, avec une précision raisonnablement bonne,
Selon 1'invention, il est prévu un dispositif de comman- de électrique comprenant deux organes pouvant tourner l'un par rapport à l'autre et dont la position angulaire relative détermine
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la valeur d'un paramètre électrique, un organe de commande tour- nant relié mécaniquement à l'un des deux premiers organes, et une liaison mécanique reliée à l'autre des deux premiers organes qui a pour effet, lorsque l'organe de commande tourne d'un angle donné,
de faire varier le déplacement angulaire relatif résultant des organes pouvant tourner l'un par rapport à l'autre de manière non linéaire par rapport à l'angle de rotation de l'organe de com- mande.. ,
La liaison mécanique est agencée, dans une forme d'exé- cution préférée de l'invention, de façon que le déplacement angu- laire relatif des deux organes pouvant tourner l'un par rapport à l'autre soit lié par une relation en substance logarithmique à l'angle de rotation de l'organe de commande.
Dans 1:une des formes d'exécution, l'un des organes tournants est monté de manière excentrique par rapport à l'autre, les axes correspondants de l'organe de commande et des organes pouvant tourner l'un par rapport à l'autre étant parallèles mais décalés latéralement l'un de l'autre, d'où. il résulte que la ro- tation de l'organe de commande provoque à la fois la rotation de l'un des organes tournants. ,et le mouvement orbital de l'axe commun des organes tournants autour de l'axe de l'organe de com- mande.
Les éléments de la liaison mécanique sont de préférence reliés au moyen de pivots à un élément de base dans lequel touril- lonne l'organe de commande, La liaison mécanique comprend un bras de manivelle fixé rigidement au deuxième organe tournant, et une biellette dont une extrémité est articulée à 1'élément de base et l'autre extrémité au bras de manivelle"
Dans une autre forme d'exécution, l'organe de commande et l'un des organes tournants ont un axe commun, la liaison méca- nique comprenant un premier bras de manivelle fixé de manière
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rigide au deuxième organe tournant, un deuxième bras manielle fixé de manière rigide à un arbre intermédiaire, et une biellette articulée aux extrémités correspondantes des bras de manivelle,
Marbre intermédiaire étant dispos-6 de manière à tourner d'un angle directement proportionnel à l'angle de rotation de l'organe de commande. La liaison entre l'organe de commande et l'arbre in- termédiaire peut être réalisée par un train d'engrenages. Ce train d'engrenages est de préférence tel que l'arbre intermédiaire tourne dans le même sens que l'organe de commande, avecun coeffi- cient de démultiplication total proche de l'unité.
Il est préférable que la longueur utile de la biellette soit réglable.
Dans une application particulière de l'invention, l'un des organes tournants est l'axe d'une résistance variable, et l'autre organe est le boîtier de cette résistance'
L'invention comprend également un appareil électrique dans lequel un paramètre électrique est déterminé par un disposi- tif de commande électrique défini comme ci-dessus.
L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemples, avec référence aux dessins annexés; la Fig. 1 représente une vue générale d'une résistance . variable, ou potentiomètre linéaire, utilisé dans le dispositif suivant l'invention; la Fige 2 représente le diagramme du circuit élec- trique du potentiomètre de la Fig. 1; la Fig. 3 représente un graphique montrant la relation entre la résistance variable R du potentiomètre des Fig. 1 et 2, et l'angle de rotation 0 de l'axe du potentiomètre;
la Fig. 4 représente une vue en élévation d'un dis- positif de commande, constituant une des formes d'exécution de 1 invention,
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la Fig. 5 représente une vue en plan simplifiée de la
Fig. 4, dans le sens de la flèche 5. le bouton de commande 23 et la plaque de base 22 étant enlevés;
les Fig. 6 et 7 représentent des variantes de la forme d'exécution représentée à la Fige 4; la Fig. 8 représente une vue en élévation de côté d'un dispositif de commande fermant une autre forme d'exécution de l'invention, et la Fige 9 représente une coupe vue en élévation de face du dispositif, dans le sens de la flèche 9 de la Fig. 8, le bouton de commande 23' étant enlevé.
La Fig. 1 représente schématiquement une résistance variable ou un potentiomètre linéaire typique 10, possédant un boîtier cylindrique 11 dans lequel tourillonne un axe 12. Le circuit électrique du dispositif 10 est représenté à la Fig. 2.
Un curseur 13 est fixé à l'axe 12 et tourne avec celui-ci. Le curseur 13 établit le contact électrique avec une résistance en carbone 14, en forme d'arc de cercle montée dans le boîtier Il.
La rotation de l'axe 12 entraîne le curseur 13 le long de l'arc de cercle formé par la résistance 14. Le dispositif 10 possède deux bornes de sortie 15 et 16 connectées aux deux extrémités de la résistance 14, et une borne de sortie 17 connectée au cur- seur. 13.
Si la valeur totale de la résistance 14 est R1 + R0, où R représente la portion d'arc parcourue par le curseur 13, et
R0 représente une résistance résiduelle fixe, les valeurs de résis- tances R et R' entre la borne 17 et les bornes 15 et 16 sont res- pectivement :
R = r + R0 ;
R' = R1 - Y où r est une valeur de résistance variable dépendant du déplacement angulaire 0 du curseur 13. Si le déplacement angulaire total du cur- seur 13 est 01 (fixé généralement aux environs de 2700) et si la valeur de R1 est uniforme:
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EMI6.1
Les valeurs de résistances R et R' entre les bornes 15 et 16 et la borne 17, sont donc respectivement proportionnelles à l'angle de rotation 0 de l'axe 12. La variation linéaire de la résistance R, en fonction de la variation de l'angle 0, est illustrée par le trait continu (1) de la Fig. 3.
La courbe (2) de la Fig. 3 représente, en pointillé, la relation logarithmique désirée entre la résistance R et l'angle de rotation 0. Une telle relation logarithmique peut être expri- mée par:
EMI6.2
La comparaison entre les courbes linéaire et logarith- mique (1) et (2) montre qu'en un point C de la courbe (2), celle- ci possède une pente égale à celle de la droite (1). Entre le point A, représentant sur les courbes (1) et (2) le point de résistance minimum (R = R0), et le point C, la pente de la cour- be (2) est .inférieure à celle de la droite (1),alors qu'entre le point C et le point B représentant sur les deux courbes (1) et (2) la résistance maximum R = R0 + R1, la pente de la courbe (2) est supérieure à celle de la droite (1).
Pour que le potentiomètre 10 ait une réponse semblable à celle indiquée par la courbe 2, il est donc nécessaire de retar- der le pivotement du curseur 13 par rapport à la résistance 14 entre les points A et C, et accélérer ce pivotement C et D.
Dans l'une des formes d'exécution de l'invention, représente
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schématiquement aux Fig. 4 et'5, ce résultat est obtenu au moyen d'une liaison mécanique fixée au boîtier 11 du dispositif 10.
Comme indiqué à la Fig. 4, l'axe 12 du potentiomètre linéaire 10 est fixé de manière rigide, au moyen d'un bras radial 20, à l'axe de commande 21. L'axe de commande 21 est monté dans une plaque de base 22 et porte un bouton 23 pourvu d'une échelle circulaire 24. Lorsque l'on tourne le bouton 23, l'axe 12 tourne d'un angle égal à l'angle de rotation de l'axe de commande 21, et en même temps il décrit une trajectoire circulaire 25 (dessi- née en pointillé dans la Fig. 5) autour de l'axe 21.
Un bras de manivelle 26 est fixé de manière rigide au boîtier 11 du potentiomètre 10, et s'en écarte selon un rayon.
L'une des extrémités d'une biellette 27 est fixée à un tourillon 28 attaché à la plaque de base 22, la deuxième extrémité étant fixée à l'extrémité du bras de manivelle 26 au moyen d'un pivot 29. La biellette présente un certain nombre de trous (non repré- sentés) qui sont destinés à recevoir le tourillon 28 ou le pivot 29, de manière à régler la longueur utile de la biellette 27.
Il ressort de la Fig. 5 que, lorsque l'on part de la position indiquée au dessin, la rotation dans le sens des ai- guilles d'une montre de l'axe de commande 21 provoque la rota- tion dans le même sens du boîtier 11, mais d'un angle plus petit que l'angle de rotation de l'axe 12, de sorte que le déplacement angulaire relatif de l'axe 12 et u boîtier 11 est inférieur à ce qu'il serait si le bottier 11 était fixe* La résistance R mesurée entre les bornes de sortie 15 et 17 subit donc une variation moindre, pour un angle de rotation donné 0 de l'axe de commande, que celle correspondant à la droite 1 de la courbe 3, Ceci corres. pond à la portion AC de la courbe (2).
Le bottier 11 continue à tourner dans le sens des ai- guilles d'une montre avec l'axe de rotation 21, jusqu'à ce que
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l'axe de symétrie du bottier Il (qui, dans cet exemple, coïncide avec l'axe de symétrie de l'axe 12) se trouve à sa distance maximum du tourillon 28. Ceci correspond au point C de la courbe (2);une rotation supplémentaire dans le sens des aiguilles d'une montre de l'axe de commande 21 provoque alors par l'inter- médiaire du bras de manivelle 26 et de la biellette 27 une rota- tion du boîtier 11 dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre. Le mouvement angulaire relatif de l'axe 12 et du boîtier 11 est donc maintenant plus important que l'angle de rota-' tion correspondant de l'axe de commande 21. Ceci correspopd à la portion CB de la courbe (2).
En choisissant convenablement les longueurs du bras de manivelle 26 et de la biellette 27, et en positionnant convenable- ment le tourillon 28, on obtient une variation de la résistance R du potentiomètre 10, pour un déplacement 9 de l'axe 21 (c'est-à- dire du bouton de commande 23), qui suit de très près la forme logarithmique désirée de la courbe (2).
Ayant.choisi la position de départ, correspondant à 0 = 0 , du bras de manivelle 26 par rapport au bras radial 20, il est possible de dresser un graphique de la position du pivot 29 à l'extrémité du bras de manivelle 26 pour différentes positions du bras de manivelle 26 pàr rapport au bras 20, de manière à ce que les positions angulaires relatives des bras 20 et 26 obéissent à la relation logarithmique désirée, in- diquée par le graphique (2). La longueur du bras de manivelle 26 est choisie de manière à ce que le lieu du pivot 29 suive autant que possible un arc de cercle:
le centre et le rayon de ce cer- cle déterminent alors respectivement la position du tourillon 28 et la longueur de la biellette 27. Il'est préférable de faire en sorte que l'angle entre le bras de manivelle 26 et le bras radial 20 soit à tout moment supérieur à 0 et beaucoup plus petit que 180 . Il est plus facile d'éviter tout jeu si les bras 20, 26 et la biellette 27 sont longs par rapport au diamètre du tou- rillon 28 et du pivot 29, bien qu'il soit nécessaire d'éviter que
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la longueur des bras 20 et 26 soit excessive, car cela conduit à des mouvements excessifs des bornes 15 à 17 par rapport à la pla- que de base 22, ce qui entraîne à son tour la fixation de fils de connexion excessivement longs aux bornes 15 à 17.
Les Fig. 6 et 7 sont des vues en coupe de différentes réalisations similaires à la forme d'exécution de la Fig. 4.Dans la Fig. 6, le bras radial 20 est remplacé par un disque 30 attaché directement au bouton de commande 23, celui-ci remplissant à la fois les fonctions du bouton 23 et de l'axe de commande 21 de la
Fig. 4. L'axe 12 du potentiomètre 10 est fixe de manière excen- trique au disque 30. Dans une autre variante indiquée à la Fig. 7, le bouton de commande 23, l'axe de commande 21 et l'échelle 24 sont combinés dans un seul organe de commande 23', qui a la forme d'une molette dont le pourtour est gradué de manière angulaire.
L'organe de commande 23' est monté, demanière à pouvoir tourner, sur un palier 32 monté dans la plaque de base 22, et l'axe 12 est fixé de manière excentrique à l'organe de commande 23'.
Les Fig. 8 et '1 illustrent une autre forme d'exécution de l'invention, qui est particulièrement utile en cas de manque de place dans une certaine direction* Les parties correspondant à celles des figures précédentes sont indiquées au moyen des mêmes nombres de référence. Dans cette forme d'exécution, l'axe 12 du potentiomètre 10 est coaxial à l'axe de commande 21 auquel il est accouplé. Une molette de commande 23", munie à sa périphérie de graduations angulaires, est montée sur l'axe 21. Le boîtier 11 du potentiomètre est muni d'un premier bras de manivelle radial 26.
Un axe intermédiaire 32, parallèle à l'axe de commande 21, est monté dans la plaque de base 22. Un second bras de manivelle radial
33 est fixé à l'axe intermédiaire 32. Une biellette 27 est arti- culée,aux extrémités correspondantes des bras de manivelle'26 et.
33 par des pivots 29 et 34.
Un train d'engrenages comprenant trois rouages 35, 36 et
37 est monté sur la plaque de base 22 et établit la liaison entre
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l'axe de commande 21 et l'axe intermédiaire 32. La rotation de l'axe de commande 21 au moyen du bouton de commande 23" provoquée' en plus de la rotation de l'axe 12, une rotation relative du boîtier 11 par l'intermédiaire du train d'engrenages 35, 36 et 37 et de la liaison mécanique 33, 27 et 26.
Comme dans le cas des formes d'exécution représentées aux Fig.4 à 7, il est possible d'obtenir toute relation non linéaire entre l'angle'de rotation du bouton de commande 23" et le déplacement angulaire relatif résultant de l'axe 12 par rapport au boîtier 11, en choisissant convenablement la longueur des bras 26, 33 et de la biellette 27, et en choisissant un rapport de démultiplication convenable pour le train d'engrenages 35, 36 et 37.
L'équivalence exacte entre les formes d'exécution des Fig. 4 à 7, et celle des Fig. 8 et 9 est réalisée lorsque le rapport de démultiplication du train d'ongre- nages 35, 36, 37 est égal à 1, la longueur du second bras de manivelle 33 égale à la longueur du bras radial 20, et la distance entre l'axe intermédiaire 32 et l'axe de commande 21 égale à la distance entre l'axe de commande 21 et le tourillon 28.
On se rendra compte que tout moyen de transmission convenable entre l'axe intermédiaire 32 et l'axe de commande 21 peut être utilisé.
Une application du dispositif de commande conforme à ' l'invention réside dans les minuteries servant à déterminer le temps d'exposition photographique. Dans un tel appareil, le temps d'exposition obtenu est proportionnel à la valeur d'une résistance de commande, qui est la résistance R d'un dispositif à résistance variable 10 conformément à l'invention. Le bouton de commande 23 du dispositif 10 est, dans ce cas, muni de divi- sions également espacées et, en donnant au dispositif 10 une réponse logarithmique comme décrit plus haut, on fait en sorte que (a) le rapport du temps d'exposition maximum au temps d'expo- sition minimum soit 10 à 1, et (b) qu'en tout point de l'échelle,
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un intervalle donné sur l'échelle du bouton de commande 23 corres- ponde un même rapport entre les temps d'exposition,
Dans une construction particulière du dispositif de com- mande 10 représenté à la Fig. 4, en accord avec cette application, on a utilisé un potentiomètre linéaire 10 d'une résistance variable totale R1 de 2 méghoms' et d'une résistance fixe R0 de 0,22 méghom, l'amplitude de la rotation relative entre l'axe 12 et le bottier 11 étant de 235 . Une bonne approximation de la réponse logarithmique a été obtenue en utilisant les relations suivantes entre les dimensions des organes de liaison: bras radial 20, 1 unité;bras de manivelle 26, 1,5 unité; biellette 27, 2,33 unités.
La distance entre l'axe de commande 21 et le tourillon 28 est de 2,026 unités, sur une ligne formant un angle de 57 30 minutes avec la position de départ du bras radial 20, c'est-à-dire la direc, tion du bras 20 lorsque le bouton de commande 23 se trouve en 1 sur l'échelle et que la valeur R de la résistance variable 10 est égale à son minimum R0. On a fait en sorte que le bras de manivelle 26 et le bras radial 20 soient alignés lorsque ce der- nier se trouve dans la position de départ. On se rendra compte que les dimensions réelles des différents éléments du dispositif peu- vent être augmentées ou diminuées de toute quantité convenable, en respectant les ,proportions ci-dessus tout en conservant la réponse logarithmique du dispositif.