<B>Procédé pour transmettre la position d'un point mobile au moyen d'impulsions</B> électriques modulées en position et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention a pour objet un procédé pour transmettre la position .d'un point mobile au moyen d'impulsions électriques modulées en position et un appareil pour la mise en ceuvre de ce procédé. Elle permet de traduire le dé placement .d'un point dans l'espace par une modulation dans le temps d'impulsions. Appliquée à la télémesure,
elle permet d'üti- liser ces impulsions pour .caractériser la posi tion de la partie mobile d'un appareil de me sure et pour reproduire à distance la lecture de cet appareil.
Le point mobile peut être solidaire de l'équipage mobile d'un instr2unent de mesure ou bien être un point de la surface libre d'un liquide dont le niveau varie ou encore être solidaire ide tout autre dispositif dont le déplacement doit être traduit par une variation correspondante du retard que pré sentent. les impulsions modulées en position.
Le procédé suivant d'invention est carac térisé en,ce qu'on :applique des impulsions ré currentes d'excitation à un réseau de retard coopérant avec un corps mobile comprenant ledit :point et en ce qu'on prélève de ce réseau des impulsions récurrentes retardées distinc- tes des impulsions @d'excitation correspon- dantes dont elles sont séparées par des inter- vapes :
de temps respectifs correspondant aux positions instantanées dudit point, en ce qu'on transmet lesdites impulsions retardées et en ce qu'on utilise ces dernières pour indiquer la position dudit point mobile.
On peut -utiliser à cet effet soit un cou plage capacitif entre ledit corps mobile et le réseau :de retard, soit un effet de réflexion produit par le corps mobile dont la présence modifie l'impédance du réseau de retard.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend un réseau ide retard, un corps modulateur sa- , lidaire dudit corps mobile et agencé de ma nière à se déplacer avec ledit point et suivant tus parcours donné, un dispositif pour ali menter ledit réseau en impulsions récurrentes :
d'excitation, un dispositif de sortie agencé pour prélever les impulsions modulées en posi tion, ledit corps modulateur reliant continuel- lement,ces dispositifs l'un à l'autre à travers une fraction -du réseau déterminée parla posi tion :de ce :corps le long de son parcours; des moyens pour transmettre lesdites impulsions retardées et des moyens pour indiquer à par tir :
des impulsions transmises -la position du- dit .point mobile.
Le corps mobile peut être relié au réseau par couplage capacitif.
Cet appareil est relativement simple à réa liser et peu encombrant et se prête à une mo dulation sûre et précise, s'opérant d'une ma nière continue. Le dessin annexé se rapporte à des exem ples d'application du procédé selon l'inven tion et représente, à titre d'exemple, une forme -d'exécution de l'appareil selon l'inven tion et quatre variantes de cette forme d'exé- eution.
La fig. 1 est une vue d'un instrument de mesure à aiguille mobile, combiné avec tut ré seau de retard, balayé par tut dispositif de prélèvement :capacitif.
La fig. 1A en est une section transversale, avec dimensions et distances légèrement modi fiées, permettant de mieux comprendre la construction du réseau et les relations dans l'espace de :différents éléments dudit dispo sitif.
La fig. 1B est un schéma électrique équi valent.
La fig. 2 est un diagramme des impulsions produites par l'appareil des fig. 1.
La fig. 3 est le schéma :d'un poste émetteur capable de transmettre simultanément les indications de plusieurs instruments de me sure.
La fig. 4 est un diagramme des signaux transmis par ce poste émetteur.
La fig. 5 est le schéma d'un dispositif pour la réception de aces signaux et leur trans- formation en indications visuelles.
La fig. 5A est le schéma d'un sélecteur d'impulsions utilisé :dans ce dispositif.
La fig. 6 :est une vue de :l'écran d'un oseil- lographe :cathodique que :comprend :ce dispo sitif récepteur.
Les fig. 7 -et 8 sont des vues de deux var riantes deladite forme d'exécution, destinées à la .transmission :des indications d'un thermo mètre à colonne liquide. - ' Les fig. 9 et 10 sont des vues de deux autres variantes de :cette forme .d'exécution, destinées .à la transmission .du niveau d'un liquide :dans un récipient. .
Aux fig. 1 et 1A, on a .représenté un ins trument de mesure comprenant une aiguille tournante 1, fixée sur un axe S et se dépla çant :devant un :cadran de lecture D (voir fig. 1A). On n'a pas représenté les organes de commande<B>de</B> l'instrument qui peut être -Lui appareil de mesure électrique du type cou rant.
Une palette 2 est fixée à demeure sur l'aiguille. Entrainée par l'aies aille, cette pa- lette-se déplace entre une électrode allongée continue 3 et un réseau de retard 4. Cette électrode et ce réseau ont tous .deux la forme d'un arc de :cercle ayant l'axe de rotation de l'aiguille 1 pour centre.
La. palette 2 petit être faite de métal, notamment d'une feuille mé tallique repliée, soit :d'une substance à haut pouvoir diélectrique, sous forme d'un bloc (par exemple en dioxyde de titane dont E est égal, à 100 environ). Ce bloc, crée, à l'endroit précis où il se trouve, une forte dérivation ca- pacitive entre le réseau 4 et :l'électrode 3 qui sont très faiblement couplés capacitivement entre eux.
Le réseau de retard est de préférence cons titué par un nombre relativement très élevé de :cellules élémentaires, rapprochées le plus possible l'une de l'autre, afin de transmettre avec 7.c, - maximum de fidélité les indications données par l'aiguille 1. Il est évident qu'un réseau de retard à structure continue permet d'indiquer à tout moment la position exacte de l'aiguille, ainsi que ses moindres déplace- znents.
Le réseau représenté est constitué par un enroulement inductif 5, fait d'un fil isolé bo biné sur un support isolant 6 portant. une bande conductrice 7. Ce réseau comprend ainsi une suite continue :d'inductance, en série, constituées par les spires de l'enroulement 6, combinée avec des capacités shunt, formées par les capacités élémentaires entre les par ties des spires de l'enroulement 6, qui se trou vent au voisinage de la bande 7, d'une part, et :cette bande 7, d'autre part.
La bande 7 constitue ainsi le second .conducteur du ré seau. Elle peut être obtenue par dépôt de matière conductrice sur le tube 6. Le pas des spires est de préférence constant, afin que le retard créé soit en haut point proportionnel à la ,distance de ce point à l'entrée du réseau. Le réseau est fermé sur une résistance de ter minaison 10 connectée à :des bornes de sortie 11 et 12.
Les spires sont de préférence enrou- , lées de manière à être contiguës. Le réseau se présente ainsi comme une succession conti nue d'inductances :connectées en série et com binées avec des capacités shunt réparties uni formément conformément au schéma électri que équivalent représenté à la fig. 1B.
L'adjonction de la palette 2 est suscepti- ble de déséquilibrer l'appareil de mesure; on corrige ce déséquilibre au moyen d'une masse 13 dont -la valeur et l'emplacement sont con venablement choisis. Par ailleurs, si la palette 2 et l'aiguille 1 sont toutes deux métalliques, elles sont de préférence isolées électriquement l'une de l'autre.
Le fonctionnement :de l'appareil est le sui vant: Des impulsions électriques récurrentes et périodiques de fréquence fixe et de durée suf fisamment courte sont appliquées entre des bornes d'entrée 8 et 9 et se propagent le long du réseau 4, la borne 9 étant reliée à la masse comme i1 est courant de le faire :
dans le cas de réseaux de transmission drssymétriques. La palette 2 constiMe un chemin de transmission capacitif entre un point variable du réseau 4 au voisinage duquel elle se trouve et i'élec- trode 3, les impulsions sont transmises à cette électrode au moment où elles passent par ce point et .on peut les recueillir à la borne 14.
Chacune de .ces impulsions est donc retardée d'une quantité correspondant à la position de la palette 2 le long du réseau 4, c'est-à-dire à la position de l'aiguille 1 entre les limites de sa course, définies par exemple par les rayons 15 et 16, respectivement.
Un condensateur 17, reliant la borne 14 à la masse, constitue avec le dispositif capacitif formé par l'ensemble du réseau 4, de la pa lette 2 .et de l'électrode collectrice 3, un di viseur de tension qui ne déforme pas les im pulsions redues à la borne 14. Cependant, dans la pratique, le condensateur 17 peut généra- lement être omis car la. capacité des con nexions reliées à la borne 14 est par elle-même suffisante pour assurer une division de ten sion.
On remarquera à la fig. 1 que la largeur de l'électrode collectrice 3 augmente réguliè rement de gauche à droite; ce qui a pour effet de faire varier la valeur de la capacité mobile en fonction de sa position. Cette disposition permet de pallier à l'atténuation produite par le réseau 4 et de maintenir constante l'ampli tude .des impulsions recueillies à la borne 14.
Il est bien évident que l'on pourrait aussi uti- liser une électrode 3 de largeur -constante, mais qui se rapprocherait constamment du .réseau 4, de gauche à droite, où tout autre disposition équivalente.
Dans la plupart :des cas, on a besoin d'un repère des temps qui peut, par exemple, être obtenu à partir d'un signal fixe, c'est-à-dire sans :décalage de temps variable par rapport aux impulsions appliquées au réseau. Ce si gnal fixe peut être :constitué par :des impul sions pilotes qu'on doit pouvoir facilement distinguer des impulsions à retard variable.
Dans la forme -d'exécution représentée à la fig. 1, on utilise simplement à cet effet deux électrodes fixes auxiliaires 18 et 19, placées à proximité du réseau 4, au voisinage de son entrée, et couplées capacitivement à ce réseau. Ces deux électrodes sont reliées à l'électrode collectrice 3 par une connexion 20 qui permet de transmettre à la borne 14 des impulsions doubles ainsi prélevées qui sont utilisées comme signal pilote.
Le diagramme de la fig. 2 représente en fonction du temps les signaux que l'on obtient dans ces conditions à la borne 14. L'impul sion 21 qui peut se déplacer entre les limites 22 et 23 correspondant respectivement aux rayons 15 et 16 de la fig. 1 est une impul sion retardée, modulée en position, prélevée par la. palette 2; elle indique la position ins tantanée de l'aiguille 1 alors que l'impulsion pilote double 24 produite par les électrodes 18 et 19 permet. de définir une origine des temps.
La fig. 3 est le schéma. :d'un poste pour la transmission des indications de plusieurs ppareils de mesure. Dans l'exemple repré- a <B>a</B> senté, on a. supposé que l'on .désirait trans mettre les indications de cinq appareils de mesure 25 à 29.
Des impulsions d'excitation appliquées à l'entrée des réseaux de. retard respectifs de tous les appareils sont produites par un générateur 30 d'iui type quelconque capable de fournir des impulsions périodiques de caractéristiques convenables.
Ces impul sions sont transmises au premier appareil 25 et traversent son réseau de retard 31 avant d'être appliquées au deuxième appareil 26; elles traversent également tout le réseau de retard 32 -de l'appareil 26 avant d'être appli quées à l'appareil suivant et il en est de même jusqu'au dernier appareil de mesure.
A la sortie du réseau de retard :du dernier appa reil, les impulsions atteignent une résistance de terminaison 33 de valeur appropriée, adap tée à l'impédance caractéristique des réseaux de retard des appareils, de manière à éviter toute réflexion des impulsions vers l'entrée.
Dans ces conditions, les impulsions appli quées à l'entrée de chaque appareil sont re tardées d'une durée constante, dépassant la valeur du retard maximum que peut présen ter l'impulsion indiquant la position de l'ai- guille de l'appareil précédent.
On .obtient ainsi pour chaque impulsion produite par le géné rateur 30 une série d'impulsions d'excitation décalées dans le temps et appliquées chacune à un appareil de mesure déterminé.
Le mo ment où une impulsion est appliquée à un appareil déterminé est indiqué par la forma tion d'une impulsion double telle que l'impul sion 24 de la fig. 2, cette impulsion double étant récoltée par :deux électrodes correspon dant, dans l'appareil considéré, aux électrodes 18 et 19 dei la fig. 1.
La position de la palette solidaire de l'aiguille d'un appareil de me sure tel que l'appareil 25, par exemple, per met donc de recueillir sur la connexion 34 une impulsion dont le retard par rapport à l'impulsion double qui correspond à l'appa reil considéré est fonction de la position de cette palette; en d'autres termes, les impul- sions appliquées à l'entrée de .chaque -appareil de mesure sont modulées, par décalage dans le temps, conformément à la position de son aiguille.
On recueille donc, à la sortie du der nier appareil, au point 35, des trains de cinq impulsions de position modulées par .décalage dans le temps, précédées chacune .d'une impul sion pilote double. Les connexions représentées en 34 et 36 à la fig. 3 et transmettant les diverses impul sions sont de préférence des lignes du type coaxial dont l'impédance caractéristique est adaptée, dans ,le cas de connexions telles que la connexion 36, à celle des réseaux de retard, de manière à éviter la production de signaux parasites par réflexion.
Chaque train d'impulsions modulées qu'on recueille doit comprendre une impulsion, ca ractéristique de répartition permettant de dis tinguer les impulsions respectives correspon dant aux divers appareils de mesure. Cette impulsion est produite .par un dispositif 37 qui comprend un réseau de retard 38 à proxi mité ;duquel sont disposées trois électrodes collectrices rapprochées 39.
Ces électrodes per mettent de prélever une impulsion triple pro duite -de la même manière que les impulsions doubles 24 transmise par la. connexion 34 et constituant l'impulsion de répartition du train d'impulsions complet.
Bien entendu, d'autres dispositifs de nature plus ou moins différente pourraient être prévus pour produire des im pulsions pilotes et des impulsions de réparti tion de caractéristiques convenables;
des dis positifs de ce genre sont bien connus des hommes du métier, mais certains d'entre eux conduiraient à des appareils phis .compliqués, ce -qui n'est pas désirable pour une installa- tion mobile, à cause .de l'augmentation de poids et d'encombrement qu'ils entraîneraient.
Les signaux recueillis au point terminal 35 sont représentés au diagramme de la fig. 4 sur lequel le signe @de référence 40 désigne l'impulsion triple de répartition, les signes de référence 41 à 45 désignent les impulsions pilotes doubles correspondant respectivement aux appareils 25 à 29 de la fig. 3, et les si gnes de référence 46 à 50 désignent les im- pulsions modulées en position dans .le temps,
caractérisant chacune la position de l'aiguille de l'un :des appareils .de mesure.
Selon une variante, les impulsions retar dées sortant en 51 du dernier appareil .de me sure sont réinjeetées dans le générateur 30, pour stabiliser la fréquence de répétition des trains d'impulsions. Les trains d'impulsions recueillis au point 35 sont, d'une part, appliqués à im amplifi cateur écrêteur 52 qui donne la même ampli tude à toutes les impulsions et, d'autre part, :
sont transmis à distance par un émetteur classique 53 alimentant une antenne 54.
Les condensateurs 55 à 59 qui relient au point 35 ,les électrodes collectrices 3 9 du dis positif 37 et celles des appareils de mesure 25 à 29 peuvent être calculés ou ajustés de ma nière à fournir au point 35 .des impulsions ayant toutes sensiblement la même amplitude, avant amplification par l'amplificateur écrê-. Leur 52.
La fig. 5 représente schématiquement un dispositif récepteur permettant de traduire visuellement l'intervalle de temps entre les im- pulsions pilotes et les impulsions -de position qui les suivent.
Dans te dispositif, les indica tions d'appareil tels que les appareils 25 à 29 de la fig. 3 sont repmoduites simultanément sur l'écran d'un tube à faisceau cathodique dans lequel le spot balaie une trame analogue à celle d'une image de télévision, chaque ligne horizontale étant affectée à la repro duction .de l'indication d'un appareil déter miné, au moyen de la position d'une tache lumineuse le long de tette ligne. Un dispositif de ce genre permet de réduire l'importance du matériel nécessaire à la réception.
Les signaux émis par l'antenne 54 du poste de transmission .de la fig. 3 sont reçus par une antenne 60 et appliqués à un récep teur approprié 61.
Les signaux .démodulés par ce récepteur sont alors transmis à -un dispo sitif 62 qui sélectionne les impulsions triples de répartition 40 de la fig. 4 et les applique à un -circuit de balayage 63; ce dernier four nit des signaux aux plaques de déflexion ver ticale 64 d'un tube à faisceau cathodique 65, de manière à assurer un balayage dans le sens vertical :de l'écran du tube, analogue au ba layage d'image dans un récepteur de télévi sion.
Par ailleurs, un ;second dispositif 66 sélec tionne les impulsions doubles 41 à 45 et les applique à un circuit de balayage 67 qui four nit des signaux aux plaques de déflexion hori- zontale 68 du tube 65, de manière à assurer un balayage dans le sens horizontal, analogue ; au balayage de ligne d'un récepteur de télé vision.
Enfin, des signaux sont également appli qués par une ligne 69 au Wehnelt 70 :du tube 65, de manière à faire apparaître sur l'écran ; 71 de -ce tube des taches lumineuses 72 à 76 correspondant respectivement aux impulsions modulées en position que comprennent ces signaux.
La fig. 511 est le schéma d'un sélecteur, électronique susceptible de .constituer le dis positif 66 pour prélever seulement des impul sions .pilotes .doubles telles que les impulsions 24 de la fig. 2, et pour arrêter les impulsions :de position 21.
Toutes les impulsions sont appliquées à deux canaux parallèles ;dont l'un 102 les laisse passer directement.
L'autre ca nal 101 comprend un réseau de retard agencé ,de manière à introduire un retard qui est plus long que ladarée :d'une impulsiôn de posi tion et inférieur à la durée d'une impulsion pilote.
L'impulsion pilote 24 transmise direc tement par le canal 102 et celle 24 retardée par le canal<B>101</B> se superposent dans in cir cuit ide sortie commun et produisent une im- pulsion 103 présentant une pointe prononcée 105 qu'un relais électronique 104, polarisé de manière à arrêter les impulsions 21, laisse seul passer.
En changeant les constantes du réseau 101, on peut isoler l'impulsion triple de répartition de la même manière.
Si l'on préfère voir apparaître sur :l'écran 71 .des traits verticaux au lieu de .points, il suffit, par exemple, .,de provoquer par des moyens connus un certain astigmatisme de l'optique électronique du, tube cathodique 65.
On peut _corriger la :légère obliquité natu relle du balayage horizontal .due au balayage vertical simultané en orientant convenable ment le tuba 65 autour de son axe ou en agis-. sant sur les tensions de déflexion, de manière bien connue.
La fig. 6 représente l'écran 71 du tube cathodique 65. Cet écran est recouvert par un cache .opaque 77 percé .de cinq fenêtres hori- zontales 78 à<B>82</B> et portant, au bord de cha cune de ces fenêtres, une graduation appro priée. Lesdites fenêtres sont disposées,de telle façon que des taches lumineuses 72 à 76 appa raissent .chacune dans la fenêtre correspon dante. La position de .chacune de ces taches par rapport à la graduation correspondante représente la valeur de l'indication transmise.
Les fig. 7 et 8 montrent des variantes dans lesquelles il s'agit de transmettre des indica tions données par un thermomètre à colonne liquide.
A la fig. 7, un flotteur métallique ou di électrique 83 déplacé par la colonne liquide du thermomètre 84 joue le rôle de la palette 2 de -la fig. 1 entre un. réseau -de retard 85 et une électrode collectrice 86.
A la fig. 8, le réseau de retard 85 est bo biné directement sur le tube du thermomètre 84, les impulsions récurrentes sont .appliquées entre les bornes 87 et 88, et on recueille aux mêmes bornes des impulsions réfléchies pro duites par la modification brusque :de l'impé dance idu réseau, .due à une modification de constante diélectrique, .de conductibilité ou de perméabilité magnétique à la surface de la colonne de liquide qui se trouve .dans le tube.
Ces impulsions réfléchies sont ainsi retardées d'une durée qui dépend de .la hauteur de la colonne de liquide, et ce retard traduit. par suite la hauteur .de cette colonne.
Le même principe peut être appliqué à la mesure du niveau d'un liquide dans tout autre récipient. A la fig. 9, un réseau de retard 89 est bobiné sur -Lui support 90, plongé vertica lement dans un récipient 91 contenant -Lui liquide 92 :dont on désire connaître le niveau. Des impulsions sont appliquées en 93 à une extrémité du réseau 89 et ce réseau assure un retard qui est proportionnel à la distance comprise entre -une origine 94 et le niveau 95 du liquide.
On recueille en 93 des impul sions retardées provenant .de la réflexion des impulsions appliquées, réflexion qui se pro duit à l'endroit où le liquide contenu dans le récipient 91 provoque une -discontinuité du réseau 89, .ce liquide étant soit conducteur, ou bien possédant simplement des propriétés di- électriques ou magnétiques différentes de celles -de l'air ou du gaz qui le recouvre. L'ex trémité 96 du réseau peut être réunie à une résistance de terminaison ou simplement être en circuit ouvert, produisant -aloi-, une im pulsion réfléchie parasite qui n'entrave prati quement en rien le fonctionnement. exposé.
Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, il est avantageux en général que le réseau de retard soit bobiné avec un pas constant, car de :la sorte, le retard appliqué aux impulsions est directement proportionnel au niveau du liquide, mais toute autre disposition peut être adoptée, en particulier si l'on .désire obtenir une échelle de mesure non linéaire, suivant ime loi déterminée quelconque.
La fig. 10 représente une autre variante destinée à la transmission du niveau d'un liquide, notamment d'un liquide à constante :diélectrique élevée. Parallèlement au réseau 89 se trouve une électrode collectrice 97 sur laquelle on recueille les impulsions retardées provenant des impulsions récurrentes appli quées -en 93 à l'entrée du réseau. Le couplage capacitif entre le réseau 89 et l'électrode 97 est ici assuré par le liquide lui-même et les impulsions retardées sont prélevées à la borne 98.
On peut remarquer que, dans toutes les variantes décrites, les impulsions de position sont prélevées sur le réseau qui est lui-même balayé directement, et d'une manière conti nue, soit par une palette collectrice capacitive fixée à un organe mobile et en faisant une partie intégrante, soit par du liquide dont on désire transmettre le niveau.
Aii lieu -d'utiliser l'électrode collectrice 3 de la fig. 1, on peut, dans certains cas, pré lever l'impulsion au moyen d'une armature mobile formant une capacité avec le réseau et reliée par tout autre moyen approprié, notam ment par l'aiguille de l'instrument, à une borne d'utilisation.
Le réseau de retard peut être réalisé indus triellement au moyen .d'un tube-support en matière isolante sur lequel on :dépose, notam ment par projection, -une mince couche con ductrice, pair exemple d'argent. Pour éviter, les pertes de haute fréquence, on pratique une ,coupure dans cette couche, soit en grat tant une étroite bande d'argent, soit en mas quant une telle bande pendant la projection d'argent.. Le tout est recouvert. d'un mince manchon isolant sur lequel on enroule du fil en hélice.
Le générateur d'impulsions d'excitation re présenté en 30 à la fig. 3, peut faire partie d'un équipement de transmission porté par un avion, un bateau ou tout autre engin mo bile, il est bien évident que des impulsions pourraient être produites en un autre endroit et transmises à un avion, par radio par exem ple, l'avion étant alors muni d'un récepteur approprié. Une installation de ce genre per met de combiner la télémesure avec .la me sure de la distance à laquelle se trouve l'avion, ainsi que :
la mesure de sa hauteur par son dage, au moyen d'impulsions envoyées verti calement vers le sol, reçues par l'avion après réflexion, et finalement retransmises.
Cependant, un générateur d'impulsions est un .appareil de faible encombrement et de poids réduit qui peut comprendre, par exem ple, un ou deux tubes à vide seulement et i1 est avantageux de le placer sur l'avion: l'ins- tallation ne nécessite ,alors .qu'une voie de transmission :e l'avion au sol .au lieu de deux;
par ailleurs, dans le :cas où plusieurs avions émettent des indications de télémesure sur une même longueur -d'onde, mais avec des ca dences d'impulsions différentes, on peut utili ser au sol un seul récepteur qui actionne alors plusieurs dispositifs récepteurs de télémesure sélectionnant chacun les trains d'impulsions qui leur correspondent respectivement, sans brouillage appréciable.