BE706135A - - Google Patents

Description

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  Transducteur. 



   La présente invention concerne les transducteurs et se rapporte plus spécialement aux transducteurs destinés à transformer un mouvement   mécanique   en un signai   électrique.   



   Il est souvent nécessaire de transformer une force mécanique ou un mouvement Mécanique en un signal électrique. Dans les machines de bureau, par exemple, l'enfon- cement   d'une   touche d'un clavier est transforma en un signal électrique servant à représenter une lettre ou un chiffre que l'on utilise dans les opérations de bureau. Il est souhaitable que les transducteurs utilisés pour une telle 

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 conversion soient simples et économiques. Ils doivent être d'une grande sécurité de fonctionnement et doivent pouvoir résister à un usage ininterrompu de longue durée. La sortie électrique du transducteur doit être d'une nature telle qu'elle puisse être facilement utilisée dans la machine de bureau. Cette sortie électrique doit être sensible au mouvement et non à la vitesse.

   De nombreux transducteurs utilisés jusqu'ici présentent un ou plusieurs inconvénients en ce qui concerne les désidérata précités. 



   La présente invention a donc pour buts de procurer un transducteur perfectionné; un transducteur peu coûteux et de grande sécurité de fonctionnement; un transducteur transformant un mouvement mécanique en signal électrique ayant une amplitude suffisante et une durée suffisamment courte pour qu'il puisse être utilisé   ,   avec un clavier de machine de bureau ; un transducteur capable d'effectuer une lecture dynamique bidirectionnelle et aussi une lecture statique. 



   La présente invention procure un transducteur comportant un noyau magnétique à courbe d'hystérésis rectangu- laire, une commande permettant de commuter ce noyau dans deux états différents de saturation, un aimant permanent voisin du noyau et un shunt mobile. L'aimant permanent magnétise le noyau de façon qu'il ne soit pas commuté normalement par la source d'énergie électrique commandant ce noyau. Le shunt est solidaire d'une touche du clavier de façon que, lorsqu'on enfonce la touche, le shunt s'approche de   l'aimant   permanent de manière 

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 à faire passer les lignes de force de l'aimant permanent dans le shunt plutôt que dans le noyau.

   Cette opération permet de commuter le noyau d'un état de saturation ou d'hystérésis à l'autre sous l'action de la source de commande, afin qu'il produise un signal de sortie signalant que la touche choisie du clavier a été enfoncée. 



   L'invention elle-même ainsi que les particularités précitées et encore d'autres particularités de l'invention ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est un schéma synoptique montrant les éléments composants d'un transducteur constituant une forme d'exécution de la présente invention. 



   La figure 2 est une vue en prespective simplifiée d'un transducteur constituant une forme d'exécution de l'inven- tion. 



   La figure 3 est une vue de face d'une forme d'exécution de l'invention, illustrant le principe de fonctionnement au moyen de lignes de force superposées. 



   La figure 4 est un graphique donnant la courbe d'hystérésis d'un noyau ferromagnétique pouvant être utilisé dans une forme d'exécution de l'invention. 



   La figure 5 est un graphique donnant trois courbes représentant respectivement l'entrée et les deux sorties 'possibles d'un noyau utilisé dans une forme d'exécution de l'invention. 



   La figure 6 est une vue en élévation d'une forme d'exécution de l'invention. 



   La figure 7 est une vue en plan de la forme d'exécution de l'invention représentée à la figure 6. 

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   La figure 8 est un schéma synoptique montrant l'utilisation de l'invention dans une machine de bureau, et la figure 9 est une vue fragmentaire en perspecti- ve d'un clavier pourvu d'un transducteur constituant Une forme d'exécution de la présente invention. 



   La figure 1 est un schéma synoptique représentant un transducteur se composant d'un aimant permanent 10, d'un écran mobile   12,   d'un noyau magnétique   14,   d'une commande 16 et d'une borne de sortie 18. Le noyau magnétique peut être en toute   matière à   haute perméabilité mais qui doit avoir une courbe d'hystérésis rectangulaire. Grâce à cette courbe d'hystérésis rectangulaire, la matière du noyau peut produire des impulsions de forte amplitude et de très courte durée, de l'ordre de microsecondes,même lorsque le noyau est commandé par un mouvement mécanique de faible course et d'une durée de millisecondes. Il est souhaitable d'utiliser des noyaux en ferrite parce que ceux-ci sont peu   coûteux.   



   La commande 16 applique un courant de commande périodique au noyau magnétique   14,   ce courant étant suffisant pour saturer le noyau 14 alternativement dans l'un et dans l'autre de deux sens possibles. L'aimant permanent 10 établit un champ qui magnétise le noyau magnétique   14   de manière à empêcher celui-ci d'être commuté par la commande 16.

   L'écran mobile 12 peut se déplacer entre l'aimant permanent 10 et le noyau magnétique   14   de   Manière,d'une   part,à soustraire le noyau magnétique   14   à l'influence du champ de l'aimant permanent 10 et,d'autre part,à soumettre le noyau magnétique   14 à   ce champ, afin que le noyau magnétique soit alternativement commuté 

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 d'un état de saturation dans l'autre par le courant provenant de la commande 16. Il s'ensuit qu'une tension est induite dans un enroulement de sortie relié à la borne de sortie 18. De cette manière, le déplacement de l'écran mobile 12 en réponse à une force mécanique provoque l'apparition d'une sortie électrique sur la borne de sortie 18 du transducteur. 



   La figure 2 est une vue en perspective simplifiée d'un transducteur se composant d'un aimant permanent 20, d'un noyau en ferrite 22 et d'un écran   24   pouvant tourner autour d'un axe 26 de façon à se déplacer entre l'aimant permanent 20 et le noyau 22. Lorsque l'écran 24 ne se trouve engagé qu'entre un pôle de   l'aimant   20 et le noyau en ferrite 22, le noyau en ferrite 22 est magnétisé de façon à ne pas se laisser commuter d'un état dans l'autre. 'Lorsque l'écran 24 tourne de manière à se placer entièrement entre l'aimant 20 et le noyau 22, le flux de l'aimant 20 ne peut pas atteindre le noyau en ferrite 22 et, à ce moment, le noyau 22 peut jouer le rôle d'un élément de commutation produisant une tension de sortie en réponse à un courant alternatif.

   Une rotation de l'écran   24   d'environ 10  suffit pour changer la magnétisation du noyau en ferrite 22 d'un état d'inhibition dans un état de fonctionnement, 
La figure 3 est une vue en élévation d'un trans- ducteur comportant un aimant permanent 28 qui fait passer des lignes de force 30 dans un noyau en ferrite 32. Un enroulement d'entrée 34 fait passer du courant alternatif autour du noyau 32, ce courant étant suffisant pour commuter le noyau en ferrite 32 d'un état dans l'autre en l'absence de lignes de force 30 prove- nant de l'aimant permanent 28.

   Une tension est induite dans l'en- roulement de sortie 36 chaque fois que le noyau est   commuté*   

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 Un dispositif de shuntage ou écran 38 est disposé de facon à pouvoir se déplacer entre l'aimant permanent 28 et le noyau en      ferrite 32. Ce dispositif de shuntage 38 constitue un chemin à faible reluctance pour les lignes de force 30 qui n'atteignent plus le noyau 32. 



   Lorsque le dispositif de shuntage 38 ne se trouve pas engagé entre l'aimant permanent 28 et le noyau 32, les lignes de force 30 passent par le noyau en ferrite 32 dont une partie est magnétisée. De ce fait, la partie magnétisée du noyau se comporte comme un aimant séparé à polarité fixe et qui empêche que le reste du noyau se commute sous l'influence du courant appliqué par l'intermédiaire de l'enroulement 34. 



  On peut considérer que, dans ces conditions, le noyau est divisé en deux parties, la partie du noyau la plus petite comprise entre les droites   40   et   42   constituant un aimant séparé. 



   La figure 4 représente une courbe d'hystérésis d'un noyau en ferrite comme le noyau 32, la force magnéto- motrice étant portée en abscisses et la densité de flux en ordonnées. 



  Le point   44   de la courbe indique le niveau de saturation de la zone 31 du ferrite 32 sous l'influence du champ créé par l'aimant permanent 28. Lorsque le champ magnétique produit par l'aimant permanent 28 disparait, le noyau en ferrite 32 est commuté du niveau de saturation   44   au. niveau opposé indiqué par le point   46   sous l'influence du courant qui parcourt l'enroulement   34.   Lorsque tout le champ magnétique de l'aimant permanent 28 influence le noyau en ferrite 32, celui-ci reste au niveau de saturation correspondant au point   44   et aucune tension de sortie n'est produite. 

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   La figure 5 est un graphique montrant trois courbes, le temps étant porté en abscisses pour les trois courbes et une tension ou un courant étant porté' en ordonnées. 



  La courbe 48 représente une série d'impulsions de courant alterna- tif qui sont appliquées à l'enroulement d'entrée   34   du noyau en ferrite 32 par la   commande.   Lorsque les lignes de force 30 passent par le noyau en ferrite 32 avec toute leur intensité,   @   la tension de sortie induite dans l'enroulement 36   aune   très   @   faible amplitude,comme celle indiquée par la courbe 50. Lorsque   l'écran   ou dispositif de shuntage 38 vient se placer entre l'aimant permanent 28 et le noyau en ferrite 32, le noyau se commute d'un état de saturation dans l'autre, ce qui produit des impulsions de tension de sortie 52 en réponse aux impulsions .de commande ou d'entrée   48.   



   La figure 6 est une vue en élévation   d'un   transducteur comportant un noyau en ferrite   54   qui se trouve - 'en contact avec les pièces polaires à reluctance relativement élevée 56 et 58, ces pièces polaires ayant des surfaces courbes venant s'adapter et toucher des surfaces extérieures opposées du noyau en ferrite de forme toroldale   54.   Les faces opposées des pièces polaires 56 et 58 sont planes et viennent chacune en contact avec une surface différente d'un répartiteur de flux rectiligne différent 60,62. Un barreau aimanté 64 relie les deux répartiteurs de flux 60 et 62, le pôle nord du barreau aimanté touchant le répartiteur de flux 60 et son pôle sud touchant le répartiteur de flux 62. 



   L'aimant   64   produit des lignes de force qui passent par le répartiteur de flux 60, la pièce polaire 56, le noyau en ferrite   54,   la pièce polaire 58, le répartiteur 

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 de flux 62 et le pôle sud de l'aimant permanent   64.   Le champ magnétique établi dans le noyau en ferrite   54   est supérieur au champ nécessaire pour saturer le noyau en ferrite   54.   



  Cependant, une vis de shuntage à faible reluctance 66 est vissée dans le répartiteur de flux 62, pénétrant dans celui-ci par sa surface extérieure à hauteur d'un point situé entre le noyau en ferrite 54 et l'aimant permanent   64.   Cette vis constitue un second chemin pour les lignes de force partant du pôle nord de l'aimant permanent 64, les lignes de force passant alors par le répartiteur 60, un entrefer entre le répartiteur de flux 60 et la vis réglable 66, la vis 66, le répartiteur de flux   62   et le pôle sud de l'aimant permanent 64. 



  Ce chemin de rechange pour les lignes de force de l'aimant 64 permet de diminuer le champ magnétique influençant le noyau en ferrite 54. Comme l'entrefer a une forte reluctance alors que la vis a une faible reluctance, la quantité de lignes de force s'écartant du noyau en ferrite 54 est déterminée par le réglage de l'entrefer. Ceci constitue donc un moyen approprié pour régler de façon précise le champ de magnétisation afin que celui-ci soit exactement suffisant pour empêcher   le .   fonctionnement du noyau en ferrite   54.   



   Des pièces polaires effilées 68 et 70 sont attachées aux extrémités des deux répartiteurs de flux 60 et 62. 



  L'extrémité de fixation de ces pièces polaires est à l'opposé des pièces polaires 56 et 58. Un dispositif de shuntage 72,. qui constitue l'élément mobile du transducteur répondant à une force mécanique devant être transformée en une sortie électrique, peut balayer les extrémités minces des pièces polaires effilées 
68 et 70 de manière à établir un autre chemin pour les lignes 

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 de force de 1'aimant   64.   Un autre chemin pour les lignes de force peut être constitué par un shunt   74   pouvant balayer les autres extrémités des répartiteurs de flux   60   et   62,

       c'est-à-dire   du côté du noyau en ferrite   54.   Le chemin à faible reluctance établi par l'un ou l'autre de ces shunts diminue le champ établi par l'aimant permanent 64 dans le noyau en ferrite   54   et celui-ci peut donc fonctionner. 



   La figure 7 est une vue en plan du transducteur de la figure 6, le transducteur comportant cette fois deux noyaux et un seul shunt agissant du côté de l'extrémité préférée des répartiteurs de flux. Le barreau aimanté 64 touche le répartiteur de flux 60 par son pôle nord et le répartiteur de flux   76   touche le même pôle de l'aimant permanent 64 mais en un endroit   éloigne   du premier. Les répartiteurs de flux inférieurs ne sont pas représentés ici. De façon semblable, une pièce polaire supérieure 78 est attachée au répartiteur de flux   76   parallèlement à la pièce polaire supé- rieure 68.

   Un noyau en ferrite 80, ses pièces polaires et une vis réglable 82 sont représentés au-dessous du répartiteur de flux 76 d'une façon semblable à la disposition du noyau en . ferrite   54     et 'de   la vis réglable 66 au-dessous du répartiteur de flux 60. Le cas considéré concerne l'utilisation de deux transducteurs avec'un aimant commun. 



   On peut voir que les noyaux en ferrite 54 et 80 sont alignés de manière à pouvoir être facilement traversés par un fil de commande commun ne comportant qu'une spire. 



  Lorsque le shunt 72 se déplace   latéralement,   il peut toucher le transducteur comportant la pièce polaire   68   ou le transducteur comportant la pièce polaire 78,da manière à produire un signal 

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 de sortie indiquant la position du shunt. Il va de soi que . des transducteurs supplémentaires peuvent utiliser le même aimant permanent, si on veut fabriquer un grand nombre de transducteurs à un prix de revient plus bas que si chaque transducteur était accompagné de son aimant permanent propre. 



   La figure 8 est un schéma synoptique montrant. la façon dont le transducteur de la présente invention est utilisé dans le clavier d'une machine de bureau. L'opérateur de la machine de bureau portant la référence   84   enfonce les touches du clavier 86, chaque touche actionnant un transducteur propre et l'appareil de codage associé 88 de manière à faire aboutir des signaux de sortie à l'unité centrale de traitement 90 de la machine de bureau. Ces signaux identifient les touches enfoncées. Les transducteurs et appareils de   coJage   88 peuvent être combinés de différentes manières. Chaque touche peut actionner un transducteur différent appliquant des signaux à un appareil de codage électrique   comme   une matrice à diodes de manière à obtenir des signaux codés pour l'unité centrale de traitement.

   D'autre part, le clavier peut être relié à un codeur mécanique qui sélectionne plusieurs transducteurs produisant, à leur tour, la sortie codée. Les touches du clavier peuvent comporter des lettres comme dans le cas d'une machine à écrire, des chiffres comme dans le cas d'un calculateur et des signaux de   commande.   



   La figure 9 est une vue fragmentaire en perspective d'un appareil de codage mécanique qui comporte un transducteur selon la présente invention. Une touche est sélectionnée et enfoncée de manière à faire pivoter le levier de touche 92..      



  Le levier de touche 92 est accouplé à un levier de touche 

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   94   qui pivote autour de l'axe 96 de maière à abaisser la tringle de renvoi 98. En s'abaissant, la tringle de renvoi 98 fait descendre des doigts .100 faisant saillie le long de la face intérieure de la tringle et venant s'engager entre les barrettes de codage 102, représentant ainsi de façon   mécani-   que le code de sortie désiré qui correspond au levier do touche 92. Celui-ci   actionne   aussi le mécanisme de verrouillage des barrettes ( non représenté) afin d'empêcher que d'autres touches ne puissent se déplacer. La tringle de renvoi 98 est repoussée vers l'avant de sorte que les doigts   100   décalent les barrettes de codage qui ont été sélectionnées.

   Chaque barrette de codage est reliée à un dispositif de shuntage comme celui représenté en 104. 



   Le dispositif de shuntage 104 pivote autour d'un axe 106, passant ainsi d'une position située plus bas que le noyau en ferrite 108 et que l'aimant permanent 110 à une position se situant exactement entre le noyau 108 et l'aimant permanent 110. Une commande   112   applique continuel- lement des impulsions de courant alternatif au noyau 108. 



  Lorsque le shunt 104 vient s'engager entre le noyau 108 et l'aimant permanent 110 à la suite de l'enfoncement du levier de touche 92, un signal de sortie est appliqué par le noyau.108 aux bornes de sortie 114. Il en est aimsi parce que le champ d'inhibition de l'aimant permanent 110 a été masqué au noyau 
108 par le shunt   104.   



   Chacune des barrettes de codage sélectionnées 
102 est reliée à un transducteur différent de manière à obtenir une impulsion de sortie différente pour chaque barrette. 



   Les impulsions de sortie combinées qui sont produites par l'enfon- cenent du levier de touche sélectionné 92 constituent un code de 

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 sortie binaire caractéristique d'un seul levier de touche 92. 



   Ce code de sortie binaire est utilisé par l'unité centrale de traitement d'une manière connue, afin de mettre en mémoire ou d'imprimer un caractère détermine. 



   La description précédente montre que le transducteur de la présente invention est peu coûteux et très sûr de fonctionnement. Il n'est pas nécessaire que l'élément de shunta.se soit en contact à frottement avec le noyau, 
Le noyau lui-même et l'aimant permanent sont peu coûteux      et durables. Le fait d'utiliser un noyau à courbe d'hystérésis rectangulaire permet d'obtenir l'impulsion de sortie désirée de forte amplitude et de courte durée. 



   Il ressort aussi de ce qui précède qui diverses modifications et variations de l'invention sont possibles. 



   Il est donc entendu que l'invention peut être mise en pratique autrement que décrit ci-avant sans que l'on sorte de son cadr.e.

Claims (1)

1. Revendications.

   1. Transducteur servant à transformer une force mécanique en un signal électrique apparaissant sur une borne de sortie du transducteur, caractérisé en ce qu'il comprend une source de signaux de commande récurrents, un commutateur répondant aux signaux de commande pour faire apparaître des signaux de sortie sur la borne de sortie du transducteur, un moyen d'inhibition pour empêcher le commutateur précité de produire les signaux de sortie, et un moyen mobile répondant à la force mécanique pour enlever la force d'inhibition du commutateur de façon que celui-ci puisse produire un signal de sortie en réponse à un signal de commande subséquent.

   2. Transducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'inhibition comprend une source placée dans le voisinage du commutateur de manière à appliquer un champ magnétique à ce commutateur en vue d'exer- cer la dite force d'inhibition, et en ce qu'un moyen mobile fait dévier le champ magnétique du commutateur pour enlever la force d'inhibition du commutateur.

   3 . Transducteur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le commutateur comprend un noyau en ferrite à courbe d'hystérésis rectangulaire ayant un enroulement d'entrée pouvant recevoir le signal de comman- de précité et un enroulement de sortie électriquement relié à la borne de sortie du transducteur, une partie du noyau pouvant être inhibée par le champ magnétique précité. <Desc/Clms Page number 14>

   4. Transducteur suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen mobile consiste en un écran pouvant se mouvoir entra la source du champ magnétique et le commutateur.

   5. Transducteur suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le moyen mobile consiste en un shunt pouvant se mouvoir dans la trajectoire du champ magnétique précité.

   6. Transducteur suivant la revendication 3, caracté- risé en ce que la source du champ magnétique consiste en un aimant permanent et en ce qu'elle comprend, en outre, ..un premier répartiteur de flux oblong dont un coté est contigu au noyau . ; et dont l'autre côté est contigu à un premier pôle de l'aimant précité, un second distributeur de flux oblong dont un côté est contigu à une autre partie du noyau et dont un second côté est contigu à un second pôle de l'aimant permanent, et en ce que le moyen mobile précité consiste en un shunt allongé à faible réluctance, pouvant établir un chemin à faible relue tance entre le premier répartiteur de flux et le second répartiteur de . flux lorsqu'il est soumis à la force mécaniquo précitée.

   7. Transducteur suivant la revendication 6, caracté- risé en ce qu"il comprend, en outre, une vis en une matière à faible réluctance qui est vissée au travers du second répartiteur de flux dans le sens du premier répartiteur de flux de manière à établir un autre chemin réglable pour le flux entre un premier pale de l'aimant permanent et l'autre pôle de l'aimant permanent;

   ce chemin contenant un entrefer réglable, une première pièce polaire ayant une surface courbe contiguë à une partie du noyau et ayant une seconde surface plane, et une <Desc/Clms Page number 15> seconde pièce polaire ayant une surface courbe contiguë à une autre partie du noyau en ferrite et ayant une seconde surface plane, et en ce que chacun des répartiteurs de flux oblongs a une surface plane contiguë respectivement à la surface plane précitée de la première pièce polaire et de la seconde pi- èce polaire, 3'aimant permanent ayant un pôle contigu à une seconde partie de la surface plane du premier répartiteur de flux tandis que son autre pôle est contigu à une seconde partie de la surface plane du second répartiteur de flux, grâce à quoi le noyau, la première pièce polaire et la seconde pièce polaire,

   le premier répartiteur de flux et le second répartiteur de flux ainsi que l'aimant permanent constituent un circuit fermé que le flux peut parcourir d'un pôle à l'autre de l'aimant.permanent.

   8. Transducteur suivant la revendication 7, carac- térisé en ce qu' il comprend, en outre, une touche pouvant être enfoncée par un opérateur, un levier de touche mécaniquement relié à la touche et monté de façon à pivoter lorsque la touche est enfoncée, une tringle de renvoi allongée ayant des doigts sélectionnés faisant saillie le long d'un côté perpendiculai- re à son axe longitudinal, la tringle de renvoi étant mécanique- ment reliée au levier de touche et étant montée à pivot à, une extrémité de manière à se mouvoir dans le sens des doigts en saillie lorsque la touche est enfoncée, plusieurs barrettes de codage placées dans le voisinage de la tringle de renvoi et perpendiculairement à celle-ci,

   ces barrettes étant reliées chacune à un shunt différent de sorte que les doigts viennent s'engager entre les barrettos de codage lorsque la touche est enfoncée et fait pivoter la tringle de renvoi, et un moyen de <Desc/Clms Page number 16> commande pour faire avancer la tringle de renvoi dans une direction parallèle à son axe longitudinal lorsque la touche. est enfoncée de façon que chacun des shunts établisse ainsi un chenm à faible reluctance, grâce à quoi les noyaux produisent des courants de sortie dans les enrculements de @ sortie précités, ces courants de sortie étant caractéristiques de la touche sélectionnée et enfoncée.

   9. Transducteur, en si,',stance comme décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexés et comme représenté sur ces dessins.