Installation de commande de position électromécanique La présente invention a pour objet une installa tion de commande de position électromécanique, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier et un deuxième élément conducteur couplés par induction ou capacité, de façon que de l'énergie électrique puisse passer d'un élément à l'autre, lesdits éléments étant montés de manière à pouvoir se déplacer axia- lement l'un par rapport à l'autre,
un servomoteur pour déplacer les deux éléments axialement l'un par rapport à l'autre, et des moyens pour actionner le servomoteur, sous l'effet de l'énergie électrique transmise d'un élément à l'autre, afin de déplacer ces deux éléments vers une position relative désirée, en ce que le premier élément comporte une paire d'orga nes conducteurs hélicoïdaux coaxiaux séparés, de même rayon et de même pas,
disposés de telle sorte que les hélices d'un organe alternent avec les hélices de l'autre organe sur la longueur de l'élément, le deuxième élément comportant un organe conducteur hélicoïdal coaxial avec la paire d'organes conduc teurs du premier élément, de même pas que ladite paire d'organes, mais de rayon différent,
et en ce qu'elle comprend des moyens de réglage tels que la dite position relative désirée soit une position dans laquelle le couplage entre ces éléments se trouve à un maximum ou à un minimum. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'invention et des variantes.
Les fig. la et lb sont des schémas illustrant le fonctionnement des deux formes d'exécution.
La fig. 2 est une vue partielle d'une première forme d'exécution à couplage inductif. La fig. 3 est une vue partielle d'une deuxième forme d'exécution à couplage capacitif.
La fig. 4 est un schéma d'une forme d'exécution constituant une installation de servocommande com prenant un dispositif semblable à celui représenté à la fig. 2.
La fig. 5 est un schéma d'une partie de cette ins tallation. Les fig. 6 et 7 sont des schémas de deux varian tes du dispositif représenté à la fig. 2.
Le schéma représenté à la fig. 1 a illustre le fonc tionnement d'une forme d'exécution à couplage induc tif. Il montre une série de conducteurs montés sur un support isolant de base 2 et parcoarus par un cou rant de sens indiqué par les notations convention nelles. Une seconde série de conducteurs 4 est mon tée sur un support 3.
Dans la position représentée, il n'y a pas de couplage inductif entre les conduc teurs des deux séries et les conducteurs 4 ne sont traversés par aucun courant. Si l'on déplace latéra lement la série des conducteurs 4, il apparaît un couplage mutuel entre ceux-ci et les conducteurs inducteurs.
En reliant en série les conducteurs induc teurs entre eux et de la même façon les conducteurs 4, ces derniers seront le siège d'un courant induit dépendant de la position relative des deux séries de conducteurs.
Ce courant induit atteindra un maxi mum lorsque ces conducteurs sont directement en face des, conducteurs inducteurs. Quand les Conduc teurs 4 se déplacent latéralement, le courant induit diminue, passe par un. minimum, dans la position représentée, puis croît vers un second maximum, de phase opposée au premier quand ils sont de nouveau directement en regard des conducteurs inducteurs.
Si l'on déplace encore les conducteurs 4, il se pro duit une suite de minima et de maxima. La position relative approximative des deux séries de conducteurs peut être déterminée par le nombre de maxima pas sés, tandis que leur position exacte peut être déter- minée par le courant circulant dans les conduc teurs 4.
La précision des mesures dépend de la précision de la disposition des divers conducteurs. On peut disposer les conducteurs suivant la technique du cir cuit imprimé, mais il faut une grande précision. En outre, la précision du réglage fin dépend de la linéa rité du couplage. Ce couplage est une fonction mesu- rable. Il peut varier d'un point à l'autre du dispositif s'il y a des erreurs dans la disposition des conduc teurs.
Le schéma de la. fig. lb illustre le fonctionnement des formes d'exécution à couplage capacitif. Il mon tre deux séries de plaques montées sur deux corps isolants 9 et 10. Lorsque les plaques de la série mon tée sur le corps isolant 10 se meuvent vers la droite, la capacité entre les bornes 6 et 7 augmente et la capacité entre les bornes 5 et 7 diminue.
D'une manière analogue, la capacité entre les bornes 5 et 8 augmente et la capacité entre les bornes 6 et 8 diminue. Si l'on branche une source de tension alter native entre les bornes 5 et 6, une tension induite apparaîtra entre les bornes 7 et 8. Le potentiel en 7 et 8 atteindra un maximum quand les plaques sont directement en face les unes des autres, mais sera <U>minim</U>um ou nul dans la position représentée. La suite du mouvement produira un maximum en oppo sition de phase.
La précision de la mesure dépend, comme dans le premier cas envisagé, de la précision de reproduction d'une série de surfaces conductrices.
La<B>fi-.</B> 2 est une vue partielle d'une première forme d'exécution de l'objet de l'invention basée sur le principe illustré - à la. fig. la. Dans cette forme d'exécution, les conducteurs du premier élément ont la forme d'hélices enroulées autour d'un support 15. En partant de la borne 16, on trouve une hélice tournée en avant, se terminant à l'extrémité du sup port 15, au point 17. A partir de ce point, on a une hélice inversée de retour à la borne 18.
Le point 17 est commun aux deux hélices. Les conducteurs du second élément sont formés par deux hélices montées sur un support isolant tubulaire 19. Une hélice com mence à la borne 20 et se termine à la borne 21. L'autre commence à la borne 22 et se termine à la borne 23. L'élément inducteur est constitué par les hélices 16-17 et 17-18, l'élément de mesure par les hélices 20-21 et 22-23.
Si l'on relie les bornes 16 et 18 à une source de courant alternatif, une tension induite apparaîtra aux bornes 20 et 21. La valeur de cette tension dépend de la position relative des deux éléments comme décrit en regard de la fig. 1n. Une tension semblable apparaîtra entre les bornes 22 et 23. Si l'on connecte correctement ces deux bobines en série ou que l'on utilise l'une ou l'autre indépendamment, la tension induite peut servir à déterminer la position relative des supports 15 et 19.
Admettons que l'on déplace le support 19 de manière que le point A vienne coïncider avec le point A', la tension induite dans l'élément 16-17-l8 varie d'un minimum à un maximum et revient à un minimum.
Supposons maintenant que cet élément 16-17-18 reste fixe, mais que l'élément inducteur tourne autour de son axe x-x. L'effet d'une rotation de 180 cor respondra exactement au mouvement de l'élément 16-17-18, de A en A'.
Si l'on connaît le pas des hélices, on peut diviser le support 15 en unités de mesures linéaires plutôt qu'en degrés et le point A aura une position linéaire bien déterminée, par rap port à l'élément inducteur, quand l'énergie transmise de l'élément inducteur à l'autre est nulle.
Il pour rait y avoir, évidemment, ambiguïté due à la répéti tion des. minima, mais on peut l'éliminer avec un organe de mesure grossière qui fournit une position approximative du système de prélèvement.
La fig. 4 représente une installation de servo commande de la position, comprenant un dispositif tel que celui représenté à la fig. 2. L'élément induc teur de ce dispositif et son support sont désignés par la référence 30. Cet ensemble est fixe en direction axiale, mais libre de se mouvoir autour de son axe.
Le courant alternatif d'alimentation est appliqué au moyen de bagues 31 à partir d'une source 32 et un cadran solidaire de l'ensemble 30 est divisé en unités de mesure linéaire. L'élément de mesure 33 est monté sur une crémaillère 34 commandée par un pignon 35 calé sur l'arbre d'un servomoteur 36. Des moyens indicateurs 37, donnant la position approximative de l'élément de mesure, sont aussi accouplés au servo moteur 36.
La tension de commande alimentant le servomoteur 36 est dérivée de l'amplificateur 38 dont l'alimentation peut venir du comparateur 39 ou de l'élément de mesure 33 suivant la position, d'un commutateur 40. L'arrivée de courant au compara- teur 39 a lieu depuis, le dispositif indicateur 37 et un dispositif 41 qui permet d'ajuster la position approxi mative de l'élément de mesure.
En fonctionnement, la position de l'élément de mesure est déterminée par un, réglage des dispositifs 37 et 41. La commande par approximation établit la position de la crémaillère 34 par un nombre fixe de maxima à partir d'une extrémité de l'ensemble 30.
Cette commande par approximation peut affec ter toute forme simple d'un servomécanisme qui produit un signal d'erreur quand la position de la crémaillère ne correspond pas au réglage approxi matif. Ce signal d'erreur est produit dans le compa- rateur 39. Il est proportionnel à la différence entre deux grandeurs électriques émanant des dispositifs 37 et 41.
Le signal d'erreur ainsi obtenu est envoyé par le commutateur 40 et l'amplificateur 38, au servo moteur 36, ce qui fait tourner le moteur dans le sens voulu pour corriger la position de l'élément de mesure 33. Ce signal décroît quand l'élément de mesure approche de la position correcte. Lorsque le signal d'erreur est inférieur à une certaine valeur, le commutateur 40 change automatiquement de posi tion et le signal provenant de l'élément de mesure 33 est appliqué à l'amplificateur 38 au lieu du signal venant du comparateur 39.
Ce commutateur 40 est représenté à la fig. 5. La tension engendrée par le comparateur 39 est appli quée à la bobine 51 du relais 52 de ce commutateur par l'intermédiaire des bornes 50 et du redresseur 53. Le contact supérieur 54 du relais 52 est aussi relié à l'une des bornes 50, tandis que le contact inférieur 55 est connecté à l'une des bornes 56 aux quelles est appliquée la tension induite aux bornes de l'élément 33. Le contact mobile du relais est relié à la borne 57 qui conduit à l'amplificateur 38. Quand le signal venant du comparateur 39 dépasse une certaine valeur, le contact mobile du relais relie les bornes 50 aux bornes 57.
Le contact est toutefois sollicité vers le bas et dès que le signal venant des bornes 50 baisse au-dessous d'une certaine valeur, le relais tombe et connecte les bornes 56 aux bornes 57.
Le signal de la bobine de l'élément de mesure 33 dépend de sa position par rapport à l'élément inducteur 30. Comme on l'a indiqué, les positions axiales correspondant aux minima dépendent de la position angulaire de l'élément 30. Sa position exacte peut être établie en réglant le dispositif de com mande de position exacte. Le servomécanisme solli cite la bobine de l'élément de mesure à se placer sur un zéro.
La précision de l'alignement de l'élément 33 avec un minimum ou un zéro dépend naturellement de la précision de sa construction et de celle de l'élé ment inducteur, mais comme l'élément 33 recouvre plus qu'un tour entier des hélices constituant l'élé ment inducteur, les erreurs tendent à s'éliminer. Comme l'installation fonctionne sur un zéro, la pré cision n'est pas influencée, par le changement de fré quence ou de phase dans le courant d'alimentation.
On peut réaliser une plus grande précision des enroulements en creusant dans la barre<B>15</B> des rainu res dans lesquelles on enroule le fil.
La fig. 3 est une vue partielle d'une deuxième forme d'exécution du type à couplage capacitif fonc tionnant de la façon, indiquée en regard de la fig. lb. La structure de cette forme d'exécution est la même que celle de la forme d'exécution représentée à la fig. 2, mais les conducteurs sont formés par des nap pes. On applique une tension alternative aux bornes 45 et 46 et mesure la tension entre les bornes 47 et 48. Les extrémités opposées aux bornes 45 et 46 de l'élément inducteur sont reliées électriquement.
Comme précédemment, la tension recueillie en 47 et 48 présente des minima et des maxima apparais sant à intervalles réguliers quand l'élément de mesure avance axialement.
Les conducteurs de cette forme d'exécution peu vent être réalisés par différents procédés tels que le placage ou la corrosion.. On peut aussi les obtenir en usinant, dans une couche de recouvrement en matière conductrice d'un support, par exemple en forme de barre ou de tube cylindrique, une rainure hélicoïdale de façon à découvrir, le long de celle-ci, la matière conductrice de ce support.
Les formes d'exécution à couplage inductif décri tes jusqu'ici utilisent des éléments bifilaires, mais d'autres formes, sont possibles. La fig. 6 représente, par exemple, une variante dans laquelle un seul élé ment est bifilaire. Cette variante comprend un trans formateur 60 dont le secondaire est mis à la terre par une prise médiane et alimente en courant un enroulement bifilaire 61.
Une bobine hélicoïdale de mesure 62 entoure la bobine 61 et l'une de ses extré mités est mise à la terre. Le signal de mesure est recueilli en 63. Le fonctionnement de ce dispositif est le même que celui décrit pour les réalisations précédentes.
La fig. 7 représente une autre variante permet tant de définir de façon extrêmement nette la position relative des éléments correspondant à une transmis sion d'énergie minimum entre les deux éléments.
Dans cette variante, l'élément inducteur com prend un support 65 et deux conducteurs en hélice (fig. la). L'élément de mesure comprend un support 66 portant également un enroulement bifilaire qui n'est pas réparti également.
Les deux fils sont très proches et leur pas, est beaucoup plus grand que la distance qui les-sépare. Il en résulte, au moment où les fils de l'élément de mesure passent en regard d'un fil inducteur, que le signal (c'est-à-dire la tension recueillie aux bornes de l'élément de mesure) aug mente, s'inverse et diminue avec une grande rapi dité: Chaque minimum du courant de mesure est donc très nettement défini.
Cette forme de réalisation, qui n'a pas un signal de réponse -sinusoïdal, n'est pas aussi utile quand on désire interpoler entre deux zéros, mais elle présente des qualités appréciables quand on l'utilise dans l'installation de la fig. 4.