Appareil à totaliser des grandeurs susceptibles de varier de façon continue La présente invention concerne un appareil à totaliser des grandeurs susceptibles de varier de façon continue. Par de telles grandeurs, il faut entendre des valeurs qui sont fonction du temps et dont les variations peuvent par exemple être repré sentées par une courbe telle que celle de la fig. 1 du dessin annexé, inscrites en regard d'une échelle d'ordonnées 1 correspondant aux valeurs à totaliser et une échelle d'abscisses 2, proportionnelles au temps, par exemple entre O et T.
Une courbe de ce genre indiquera, par exemple, un débit en litres, une intensité en ampères, etc., variant en fonction du temps. La surface 3 repré sente le total de ces indications, pris du temps O au temps T.
Déterminer cette surface, c'est donc intégrer la courbe 1.
Cette surface peut, à cet effet, être décomposée en surfaces élémentaires telles que 3a,<I>3b, 3c,</I> etc., de la fig. 2, qu'il suffira d'additionner. Le résultat obtenu sera d'autant plus exact que le nombre de ces surfaces élémentaires sera plus grand.
En aug mentant ce nombre à l'infini, lesdites surfaces se réduiront à des lignes (voir fig. 3) parallèles à l'axe des ordonnées et placées côte à côte (le dessin ne peut, bien entendu, pas représenter l'infinité de ces lignes), dont la somme des surfaces correspond alors exactement à la surface 3, selon la formule
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dans laquelle S est la sommation des valeurs de F (qui sont variables) entre les moments to et<I>t.</I> Mais il est évident que l'on peut arriver à un résultat pratiquement suffisant, en additionnant un très grand nombre de ces lignes, par exemple quel ques centaines à la minute,
la longueur de chacune correspondant alors à la valeur variable prise à l'instant considéré.
L'appareil destiné à totaliser des grandeurs sus ceptibles de varier d'une façon continue selon la présente invention part de ce .principe et comporte, à cet effet, un mécanisme d'embrayage, successive ment embrayé puis débrayé au cours de chaque révolution de son organe menant tournant à vitesse constante, la fonction d'embrayage étant déclenchée à chaque passage dudit organe par une position angulaire origine prédéterminée, et la fonction de débrayage à chaque passage de l'organe précité par une position angulaire différant de la première d'un angle fonction des grandeurs variables et conti nues à totaliser, avec lesquelles il est susceptible de varier dans le temps,
l'angle total dont a tourné aussi l'organe mené du mécanisme précité servant de mesure du total recherché.
Les fig. 4 à 9 du dessin annexé représentent quatre formes d'exécution de l'objet de l'invention, données à titre d'exemple.
La fig. 4 représente la première forme d'exécu tion en perspective.
La fig. 5 donne un exemple d'une courbe enre gistrée par cette forme d'exécution.
La fig. 6 montre, en coupe, la seconde forme d'exécution. La fig. 7 est une vue en plan, partielle, d'organes que comprend cette forme d'exécution.
La fig. 8 sert à expliquer le fonctionnement d'une forme d'exécution à cellules photoélectriques, consti tuant la troisième forme d'exécution. La fig. 9 est un schéma complet de la quatrième forme d'exécution également à cellules photo électriques.
La première forme d'exécution, représentée en fig. 4, comporte un moteur synchrone 4 entraînant un disque 5, par exemple à la vitesse uniforme de 300 t/min.
En regard de ce disque se trouve un second disque 6, qui lui est coaxial, et il est entendu qu'un embrayage non représenté en détail, permet d'ac coupler rotativement et à volonté, le disque 6 au disque 5, qui l'entraîne alors, ou de le découpler de même.
Deux petits leviers 7 et 8, orientés selon un .rayon du disque 5 qui les porte servent, le premier à provoquer l'embrayage et le second, le débrayage du disque 6, qu'un frein 9 immobilise dès qu'il cesse d'être entraîné.
La fonction d'embrayage est déclenchée par l'oscillation communiquée au levier 7 lors de sa rencontre de la butée fixe, ou origine 10, soit donc à chaque tour de disque 5 et dans une position angulaire constructivement prédéterminée. Vu la vitesse admise pour le moteur 1, il se produira, par conséquent, trois cents embrayages à la minute.
La fonction de débrayage est déclenchée, de son côté, par l'oscillation communiquée au levier 8 en rencontrant la goupille 11.
A chaque tour du disque 5, soit donc dans le cas présent, trois cents fois par minute, le disque 6 avancera d'un angle correspondant à celui compris entre la position de la butée et celle de la goupille 11.
Or, la position de la goupille 11, portée par la roue 12, coaxiale aux disques 5 et 6, est variable. Un fil 13, s'enroulant sur cette roue peut, en effet, en exerçant une traction contre l'action d'un ressort de rappel 14, modifier la position angulaire de la goupille 11, par rapport à la butée-origine 10.
Admettant que ce fil est relié à un appareil scripteur ou enregistreur d'une courbe telle que 1 de la fig. 1, il est clair que les déplacements angulaires de la goupille 11 seront à tout moment proportion nels à la valeur de l'ordonnée de cette courbe ou encore à la longueur de l'une des lignes que l'on veut mesurer en fig. 3. En faisant correspondre l'ordonnée zéro de la courbe à la position angulaire coïncidant avec celle de la butée fixe 10, chaque angle compris entre 10 et 11 correspondra à une valeur proportionnelle à l'ordonnée de la courbe que l'appareil est destiné à enregistrer.
Le disque 6, embrayé au passage des leviers 7 et 8, devant 10 et débrayé à leur passage devant 11, parcourt donc, à chaque révolution du disque 5, un angle égal à cette valeur proportionnelle. A un moment quel- conque, le disque 6 aura parcouru un angle total égal à la somme des angles successivement décrits, soit un angle total de valeur proportionnelle à la somme des indications continues enregistrées.
Au disque 6 est rigidement reliée une came 15 tournant avec lui. C'est une came en forme de spi rale, c'est-à-dire de rayon augmentant proportion nellement à l'angle parcouru et se terminant par une chute radiale 15'. Contre cette came prend appui un doigt 16, rappelé par un ressort 17, et relié par un fil 18 à un style inscripteur non représenté.
L'orientation de la came 15 est telle que la rotation du disque 6 l'entraîne dans le sens où son rayon augmente et éloigne le doigt 16 de son centre. Après un tour complet, ce doigt retombe alors à sa position de départ. Le style non représenté inscrira donc une courbe ayant l'allure de celle de la fig. 5, avec des montées 19 et des chutes verticales succes sives 20. Les montées seront, en réalité, en escalier, de 300 marches à la minute, se confondant ainsi pratiquement avec une ligne continue.
Admettant maintenant une valeur maximum pos sible des ordonnées à mesurer sur la courbe (voir fig. 1 à 3) et un diamètre tel de la roue 12 que son pourtour corresponde à cette valeur maximum, il est alors évident que la plus grande valeur à mesurer par tour du disque 5 fera exécuter un tour complet à la roue 12, à la goupille 11 et enfin au disque 6 et à la came 15. Une montée telle que 19, suivie d'une chute 20, sera l'indication de la mesure d'un tel maximum. Elle le sera non seulement si l'opéra tion a été effectuée en une fois, c'est-à-dire si l'on a mesuré un maximum, mais elle marquera aussi et de toute façon l'enregistrement d'une somme cor respondant à ce maximum, même s'il est atteint par l'enregistrement successif de petits angles, par courus les uns après. les autres.
La courbe de la fig. 5, représentant un exemple d'une totalisation exécutée pendant un temps donné t correspondant à l'abscisse, indiqué que, durant ce temps, il a été totalisé un certain nombre de valeurs de l'ordonnée, le total de ces valeurs étant égal à huit maximum, plus une fraction x d'un maximum.
Un barème permettra de transformer ces données en indication d'une surface, ou d'une quantité quel conque des unités que l'on mesure ainsi.
La seconde forme d'exécution selon les fig. 6 et 7 est basée sur un principe mécanique analogue à celui que l'on vient de décrire.
Un moteur synchrone non représenté entraîne l'axe 21, porteur du disque 22 tournant avec lui. Autour de cet axe peuvent, en outre, tourner librement le disque 23 et la came 24, cette dernière jouant le rôle de la came 15 de la fig. 4. Elle est freinée par des ressorts 25.
Sur le disque 22 et à proximité de son pourtour, est disposé un verrou rotatif 26, dont une aile 27 peut rencontrer, à un moment donné, une goupille 28 du disque 23, tandis que deux autres ailes 29 et 30 sont encore prévues, dont la première peut rencontrer une lame élastique 31 et la seconde pren dre appui contre une garniture élastique 32, entou rant une partie circulaire de la came 24.
En 33 se trouve un axe qui, par l'intermédiaire d'un galet 34, peut servir à faire tourner le disque 23, muni à sa périphérie d'une garniture élastique sem blable à celle entourant un élément de la came 24.
Le disque 22 tournant dans la direction de la flèche par exemple à la vitesse déjà indiquée de 300 t/min, on voit que le verrou rotatif 26 ainsi mis en mouvement passera 300 fois par minute devant la lame élastique 31.
A chaque passage, l'aile 29 rencontrant cette lame, le verrou tournera de manière à ce que son aile 30 prenne appui contre la garniture élastique 32, par l'intermédiaire de laquelle elle provoquera l'en traînement de la came 24 à la vitesse du disque 22.
Dès l'instant, par contre, où l'aile 27 du verrou rotatif 26 rencontrera la goupille 28, ce qui fera tourner le verrou en sens inverse du précédent, l'aile 30 quittera son appui sur la garniture 32 et libérera immédiatement la came 24, que les ressorts 25 im mobiliseront.
Il est clair que si l'axe 33 est mû par des moyens placés sous le contrôle d'une courbe que l'on veut intégrer, le dispositif décrit fonctionnera exactement comme celui de la fig. 4, à savoir que la came 24 restera embrayée à chaque tour de 22 entre un point fixe origine constitué par la lame élastique 31 et l'endroit où la goupille 28 débraiera l'accouplement ainsi réalisé.
Sur la came, que l'on voit en plan à la fig. 7, et qui est de forme analogue à la came 15 du premier exemple, prend appui un galet 35, disposé à l'extré mité libre d'un bras de levier 36, dont les mouve ments angulaires sont transmis par l'axe 37 à une roue 38, sur laquelle pourra s'enrouler un fil com mandant le style inscripteur, destiné à tracer une courbe telle que celle de l'exemple de la fig. 5.
Il est évident que, malgré la chute radiale que présente cette came, le galet 35 fixé sur le bras de levier 36 retombera, à chaque tour, en suivant la ligne en traits mixtes, en sorte que la came devra être calculée de façon à totaliser les valeurs à enre gistrer seulement le long de la portion active de son pourtour, c'est-à-dire la portion en contact avec le galet.
Si, dans l'exemple de la fig. 5, on admet que, dans le cas de l'enregistrement d'une valeur nulle, les deux leviers 7 et 8, actionnés simultanément, auront pour effet d'annuler la fonction d'embrayage, on voit que, dans<B>le</B> présent exemple, et si la gou pille 28 occupe la position dessinée à la fig. 6, qui correspondrait aussi à un enregistrement nul, celui-ci se contente de maintenir l'état débrayé, tandis que l'aile 29 passera outre devant la lame 31, qui se déformera élastiquement.
La troisième forme d'exécution représentée très schématiquement en fig. 8, est basée sur le principe de fonctionnement suivant Une lampe 39, à laquelle sont adjointes deux cellules photoélectriques 40 et 41, est entraînée selon une trajectoire circulaire 42, par exemple aussi à la vitesse de 300 t/min.
Les cellules photoélectriques 40 et 41 sont orien tées radialement par rapport à cette trajectoire, la première vers l'extérieur, la seconde contre le centre.
A l'extérieur et en un point fixe quelconque, se trouve un miroir 43. Il a pour but de réfléchir la lumière de la lampe 39 dans la cellule photo électrique 40, chaque fois que la lampe passe en regard de ce miroir qui constitue le point zéro ou origine de la mesure. La tension fournie à ce moment par la cellule photoélectrique sera utilisée à produire l'embrayage d'une came rotative au même titre que les cames 15 et 24 précédemment décrites, se trouvaient embrayées à un moment donné dans les exemples des fig. 4 à 6.
Au centre du système ainsi constitué se trouve un autre miroir 44. Il est rotatif et fait partie d'un instrument de mesure dont la déviation est fonction d'une valeur mesurée d'une courbe telle que celle de la fig. 1. Ce pourrait être, par exemple, un galvanomètre. L'angle a correspond à cette dévia tion, on voit qu'au moment où la lampe 39 passera au point 45, c'est-à-dire en face du miroir 44 dévié, sa lumière sera réfléchie par ce dernier dans la cel lule photoélectrique 41. Cette cellule, contrairement à la cellule 40 est destinée à provoquer le débrayage de la came non représentée que ce mécanisme ou un autre mécanisme voisin entraîne.
II est clair que, par ce moyen, on peut également totaliser, par des rotations successives d'une came, des valeurs comprises entre la position origine re présentée par un miroir 43 et une position de me sure variable quelconque se trouvant ici au point 45.
Si le miroir 44 n'est pas dévié, son zéro devant alors correspondre à une position face au miroir 43, la lampe 39 excitera simultanément les deux cellules photoélectriques 40 et 41 et il n'y aura pas d'em brayage.
Le schéma de la fig. 9 se rapporte à la cinquième forme d'exécution qui utilise un principe analogue à celui qui vient d'être décrit, à la différence près que si le débrayage se fait par cellule photoélectrique, l'embrayage se fait électromécaniquement et ind6pen- damment d'une telle cellule.
Dans cet exemple, un moteur synchrone 46, tour nant également à une vitesse uniforme admise à 300 t/min, entraîne un bras 47, porteur d'un couple 48, composé d'une source lumineuse et d'une cellule photoélectrique coopérant avec le miroir 49 d'un ap pareil de mesure, jouant par conséquent le rôle du miroir 44 de l'exemple précédent. Sur l'arbre du mo teur sont disposées quatre bagues dont les deux pre mières en commençant par le haut correspondent à des bornes 50 d'alimentation de la lampe se trou vant en 48, tandis que les deux autres transmettent par des conducteurs 51, les impulsions provenant de la cellule photoélectrique.
Chaque fois que le couple lampe-cellule photo électrique se trouve en regard du miroir 49, c'est-à- dire dans la position 45 de l'exemple précédent de la fig. 8, une impulsion sera transmise par la cellule aux conducteurs 51. Ces derniers conduisent à un amplifi cateur 52, d'où ces impulsions exciteront, par d7au- tres conducteurs 53, un électro-aimant 54, dont la raison d'être sera expliquée plus loin.
La figure représente, par ailleurs, un second mo teur synchrone 55, tournant à la même vitesse que le moteur 46 et entrainant l'une des parties 56 d'un embrayage 56 - 57, normalement maintenu embrayé par le ressort 58, et commandant, à son tour, la ro tation de la came 59, semblable à celles déjà décri tes précédemment.
Sur l'axe du moteur se trouve, en outre, calé un disque métallique 60, dont les faces relient électrique ment les conducteurs 61 entre eux, à l'exception de l'instant où une portion isolante 62 passe entre ces conducteurs. Il y a donc interruption de courant cha que fois que cette partie isolante, à chaque tour, soit donc par exemple 300 fois par minutes, passe entre les conducteurs 61.
Ceux-ci ont pour but, au moyen d'une source d'énergie électrique 63, de maintenir l'électro-aimant 54 excité dès le moment où il l'a été sous l'action de la cellule photoélectrique tournant autour du miroir 49. Le fonctionnement est le suivant Lorsque l'électro-aimant 54 est excité, il attire son armature 64, ce qui fait osciller le levier 65 autour de son axe 66. Par l'intermédiaire du galet 67 situé dans la gorge 68 du cône d'embrayage, ce dernier est alors débrayé. En même temps, la pièce de contact 69 fer me le circuit passant à partir de 63 par les conduc teurs 61, le disque 60 et l'électro-aimant, qui reste ainsi excité et maintient l'embrayage débrayé.
Il sera embrayé à nouveau dès l'instant où, la pièce isolante 62 ouvrant ce circuit de maintien en passant entre les conducteurs 61, l'électro-aimant ces sera d'être excité.
Ce passage de 62 entre les conducteurs 61, qui assure l'embrayage, correspond au zéro ou origine des exemples précédents, c'est-à-dire à la mise en marche de la came 59, destinée à totaliser les résul tats. Au contraire, le passage de la lampe et de la cellule photoélectrique 48 devant le miroir 49, pro voquera le débrayage, mettant ainsi fin à la mesure jusqu'au prochain tour où la came réembrayée sera débrayée à nouveau après un temps fonction de la position du miroir 49.
Pour réaliser cela, il est bien entendu nécessaire que les moteurs synchrones 46 et 55 fassent tourner le bras 47 et le disque 60 de telle façon que ledit bras se trouve dans la direction de la mesure zéro à l'instant précis où la pièce isolante 62 coupe le circuit de maintien de l'électro-aimant.
Contre la came 59 prend appui un galet 70 qui, par l'intermédiaire d'un fil 71 et d'un style 72, rap pelé par un ressort 73, inscrira les valeurs mesurées sur la bande enregistreuse 74 et dans la forme repré sentée par l'exemple de la fig. 5.
L'appareil que l'on vient de décrire présente di vers avantages: Etant donné, tout d'abord, que le miroir 49 d'un appareil de mesure quelconque n'en fait pas partie, mais bien partie dudit appareil de mesure, on voit qu'il est possible de disposer le moteur 46 et son bras au-dessus d'un appareil à cadran quelconque, pourvu qu'il soit muni d'un miroir à l'endroit de l'aiguille. Outre l'adjonction du miroir, ledit appareil ne néces site aucune autre transformation.
Pour obtenir, d'autre part, la coïncidence du zéro de la cellule photoélectrique avec le zéro marqué par le disque 60, il suffit de faire tourner autour de son axe, soit l'ensemble constitué par le moteur 46 et le bras 47, soit l'appareil de mesure ou miroir 49, soit enfin de déplacer angulairement les points de contact des conducteurs 6.1 avec le disque 60.
Du fait que la cellule photoélectrique ne transmet que des impulsions, l'amplificateur 52 peut être ex trêmement simple et comprendre par exemple des transistors.
Il est, d'autre part, possible de placer le groupe enregistreur à telle distance que l'on voudra du groupe effectuant la mesure et même d'opérer entre les deux une liaison sans fil, schématiquement repré sentée sur le dessin par la partie en traits mixtes des conducteurs 53. En modulant les impulsions trans mises à l'amplificateur 52, on peut, en effet, les trans mettre à n'importe quelle distance.
Du point purement constructif, il est évident que la fig. 9 n'est qu'un schéma et, qu'en particulier, on pourrait prévoir en lieu et place de la partie isolante 62 du disque 60, un doigt ou tout autre élément tour nant avec l'arbre du moteur 55 et qui, à chaque tour, ouvrirait un interrupteur d'un type quelconque appro prié. L'embrayage représenté pourrait aussi être d'un autre type qu'un embrayage à cône, en particulier électromagnétique.
On pourrait aussi, en lieu et place des cames 15, 24 ou 59, prévoir une simple roue dentée entraînant un organe rotatif d'un compteur.