WO1998045666A1 - Codeur angulaire analogique - Google Patents

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    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • G01D5/165—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance by relative movement of a point of contact or actuation and a resistive track

Definitions

  • the present invention relates to an analog angular encoder, and more particularly such an encoder of the type comprising a resistive track and a brush associated with this track.
  • Known encoders of this type generally include a practically circular resistive track supplied at its ends with direct current and a conductive track concentric with the resistive track, and a brush is rotatably mounted around the center of the tracks and connects two homologous points of each of the tracks. . It is understood that the voltage measured on the conductive track is proportional to the angle between the end of the grounded resistive track and the points connected by the brush.
  • Such devices are used for example in systems associating a mechanical part and an electronic part, such as washing machine programmers, in which the processing electronics must be able to know economically, by direct reading, the angular position of a rotary axis with a given precision, ranging, for example, from 10 to 68 positions per revolution.
  • direct reading is meant the possibility of recognizing the position of the axis in a fraction of a second, which excludes systems operating by incremental reading, that is to say by adding increments from an original position .
  • a medium quality potentiometer and a microcontroller equipped with an analog / digital converter each supplied under the same voltage, 5 volts for example, achieves the desired result.
  • the response curve of the potentiometer is not linear, that is to say that, if we draw the response graph of the cursor (with the rotation on the abscissa and the potential of the cursor on the ordinate) ), the curve obtained is not sufficiently straight to allow a one-to-one correlation to be established between the tension obtained and the angular position of the axis.
  • the other difficulty lies in the rigorous mechanical non-positioning of the axis on its fundamental positions.
  • Another solution would consist in using a potentiometer having a sufficient linearity so that the microcontroller associates without error the tension noted on the cursor and the angular position of the axis. But, even in this case, there may be an error due to an insufficient quality of the positioning of the axis on its fundamental position, that is to say that in fact the axis is stopped between two fundamental positions .
  • the present invention aims to overcome these drawbacks.
  • the subject of the invention is an analog angular encoder of the type comprising a resistive track and a brush associated with this resistive track, characterized in that it comprises means for bringing the first and second ends of the track resistive to a first and a second potential respectively, means for bringing another point of the track resistive to a third potential, means for modulating at least said first or second potential, said third potential being fixed, and means for reading the potential of the point of the resistive track in contact with the brush.
  • one of said first or second potentials is fixed.
  • At least one of said first or second potentials is modulated in slots. Also in a particular embodiment of the invention, said other point is substantially in the middle of the resistive track.
  • the encoder according to the invention can comprise a conductive track concentric with the resistive track, the brush connecting a point of the resistive track to the conductive track, and the potential of the point of the resistive track in contact with the brush being read on the conductive track.
  • FIG. 1 shows an encoder comprising, in a known manner, a resistive track 1.
  • the track 1 is here formed of a set of discrete resistors 2, the interconnections 3 of which are connected to pads 4 for taking the voltage. This track could however also be carried out continuously, for example by screen printing, the voltage then being taken directly from the track.
  • a conductive track 5 is produced concentrically with track 1.
  • the midpoint 7 of the resistive track 1 is connected to the supply voltage V 0 by a line 8.
  • One of the ends 9 of the track 1 is connected to ground by a line 10. Its other end 11 is connected to an alternating voltage, here the sector 12, by means of a switch 13.
  • the switch 13 is in the present case made up of a transistor whose collector is connected to point 11, whose emitter is connected to ground, and whose base is connected to the sector by means of a resistor 14 .
  • the conductive track 5 is connected by a line 15 to the analog input of a microcontroller 16.
  • the switch 13 is not permanently closed since the base of the transistor is alternately brought to positive and then negative voltages. The transistor is therefore alternately saturated and then blocked.
  • the voltage u g read on the studs located, in FIG. 1, to the left of the midpoint 7, is modulated in slots as shown in 18 in FIG. 2. Consequently, the microcontroller will be able to recognize on which half of the resistive track is the brush 6 by the shape of the tension recorded on track 5.

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Abstract

L'invention concerne un codeur angulaire analogique du type comprenant une piste résistive (1) et un balai (6) associé à cette piste résistive. Il comprend des moyens (10, 12) pour amener la première (9) et la deuxième (11) extrémité de la piste résistive à un premier et à un deuxième potentiel respectivement, des moyens (8) pour amener un autre point (7) de la piste résistive à un troisième potentiel, des moyens (13) pour moduler au moins ledit premier ou deuxième potentiel, ledit troisième potentiel étant fixe, et des moyens (5, 15, 16) pour lire le potentiel du point de la piste résistive au contact du balai.

Description

CODEUR ANGULAIRE ANALOGIQUE
La présente invention concerne un codeur analogique angulaire, et plus particulièrement un tel codeur du type comprenant une piste résistive et un balai associé à cette piste.
Les codeurs connus de ce type comportent généralement une piste résistive pratiquement circulaire alimentée à ses extrémités en courant continu et une piste conductrice concentrique à la piste résistive, et un balai est monté rotatif autour du centre des pistes et relie deux points homologues de chacune des pistes. On comprend que la tension mesurée sur la piste conductrice est proportionnelle à l'angle entre l'extrémité de la piste résistive mise à la masse et les points reliés par le balai. De tels dispositifs sont utilisés par exemple dans des systèmes associant une partie mécanique et une partie électronique, tels que des programmeurs de machines à laver, dans lesquels l'électronique de traitement doit pouvoir connaître économiquement, par lecture directe, la position angulaire d'un axe rotatif avec une précision donnée, allant, par exemple, de 10 à 68 positions par tour.
On entend par lecture directe, la possibilité de reconnaître la position de l'axe en une fraction de seconde, ce qui exclut les systèmes fonctionnant par lecture incrémentale, c'est-à-dire par additions d'incréments depuis une position d'origine. Jusqu'à un certain nombre de positions par tour, par exemple de l'ordre de 8, l'utilisation combinée d'un potentiomètre de qualité moyenne et d'un microcontrôleur équipé d'un convertisseur analogique/numérique, chacun alimenté sous la même tension, 5 volts par exemple, permet d'atteindre le résultat souhaité. Mais il est nécessaire aux fonctions de sélection et de visualisation des programmes de lavage des programmateurs de machines à laver d'atteindre une plage de 18 à 60 positions par tour. Or, il n'est pas possible d'atteindre ces niveaux de définition angulaire tout en conservant un système économique basé sur l'emploi combiné d'un potentiomètre et d'un microcontrôleur équipé d'un convertisseur analogique/numérique.
Les difficultés sont en effet de deux ordres. Tout d'abord, la courbe de réponse du potentiomètre n'est pas linéaire, c'est-à-dire que, si l'on trace le graphe de réponse du curseur (avec la rotation en abscisse et le potentiel du curseur en ordonnée), la courbe obtenue n'est pas suffisamment rectiligne pour permettre d'établir une corrélation biunivoque entre la tension obtenue et la position angulaire de l'axe.
L'autre difficulté réside dans le non positionnement mécanique rigoureux de l'axe sur ses positions fondamentales.
Par ailleurs, il est important de rester en technologie analogique qui nécessite un minimum d'entrées sur le microcontrôleur, ce qui limite les coûts.
On pourrait alors conserver un potentiomètre économique, c'est-à-dire non linéaire, et mémoriser de façon non volatile la courbe caractéristique du potentiomètre dans le microcontrôleur. Il en résulterait toutefois un surcoût du fait de la nécessité de la mémoire non volatile et du temps nécessaire à cette mémorisation.
Une autre solution consisterait à utiliser un potentiomètre ayant une linéarité suffisante pour que le microcontrôleur associe sans erreur la tension relevée sur le curseur et la position angulaire de l'axe. Mais, même dans ce cas, il peut y avoir une erreur due à une insuffisance de qualité du positionnement de l'axe sur sa position fondamentale, c'est-à-dire qu'en fait l'axe est arrêté entre deux positions fondamentales.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients.
A cet effet, l'invention a pour objet un codeur angulaire analogique du type comprenant une piste résistive et un balai associé à cette piste résistive, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour amener la première et la deuxième extrémités de la piste résistive à un premier et à un deuxième potentiels respectivement, des moyens pour amener un autre point de la piste résistive à un troisième potentiel, des moyens pour moduler au moins ledit premier ou deuxième potentiel, ledit troisième potentiel étant fixe, et des moyens pour lire le potentiel du point de la piste résistive au contact du balai.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, un desdits premier ou deuxième potentiels est fixe.
Egalement dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'un au moins desdits premier ou deuxième potentiels est modulé en créneaux. Egalement dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit autre point est sensiblement au milieu de la piste résistive.
Plus particulièrement, le codeur selon l'invention peut comprendre une piste conductrice concentrique à la piste résistive, le balai reliant un point de la piste résistive à la piste conductrice, et le potentiel du point de la piste résistive au contact du balai étant lu sur la piste conductrice.
Ainsi, si l'on suppose par exemple que les deux extrémités de la piste résistive sont à la masse et qu'une tension d'alimentation donnée V0 est appliquée en son point milieu, les deux moitiés de cette piste se trouvent alimentés par cette tension. En conséquence, à une lecture de potentiel donnée correspondent deux positions angulaires possibles. La discrimination est faite par les modulations différentes que l'on relève selon que l'on est sur l'une ou l'autre des moitiés de la piste.
On décrira maintenant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence au dessin schématique annexé dans lequel:
- la figure 1 représente un codeur selon l'invention; et
- la figure 2 représente les signaux relevés sur ce codeur.
La figure 1 montre un codeur comprenant de façon connue une piste résistive 1. La piste 1 est ici formée d'un ensemble de résistances discrètes 2 dont les interconnexions 3 sont reliées à des plots 4 de prélèvement de tension. Cette piste pourrait toutefois être aussi bien réalisée de façon continue, par exemple par sérigraphie, la tension étant alors directement prélevée sur la piste. Une piste conductrice 5 est réalisée concentriquement à la piste 1. Un curseur, non représenté, monté rotatif au centre des pistes 1 et 5 et dont la position angulaire doit être mesurée, porte un balai 6 reliant le plot correspondant à cette position à la piste 5.
Le point médian 7 de la piste résistive 1 est relié à la tension d'alimentation V0 par une ligne 8.
L'une des extrémités 9 de la piste 1 est reliée à la masse par une ligne 10. Son autre extrémité 1 1 est reliée à une tension alternative, ici le secteur 12, par l'intermédiaire d'un interrupteur 13. L'interrupteur 13 est dans le cas présent constitué d'un transistor dont le collecteur est relié au point 11 , dont l'émetteur est relié à la masse, et dont la base est reliée au secteur par l'intermédiaire d'une résistance 14.
Enfin, la piste conductrice 5 est reliée par une ligne 15 à l'entrée analogique d'un microcontrôleur 16.
Si l'on suppose maintenant l'interrupteur 13 fermé, on constate qu'on lira la même tension, continue, sur deux plots 4 symétriques par rapport au point 7. Une telle tension ud est représentée en 17 à la figure 2.
Toutefois, l'interrupteur 13 n'est pas fermé en permanence puisque la base du transistor est alternativement portée à des tensions positives puis négatives. Le transistor est donc alternativement saturé puis bloqué. Il en résulte que la tension ug lue sur les plots situés, sur la figure 1 , à la gauche du point médian 7, est modulée en créneaux comme montré en 18 à la figure 2. Par conséquent, le microcontrôleur saura reconnaître sur quelle moitié de la piste résistive se trouve le balai 6 par la forme de la tension relevée sur la piste 5.
On obtient ainsi une définition double de ce qu'elle aurait été en portant simplement le point 11 au potentiel V0.

Claims

REVENDICATIONS
1- Codeur angulaire analogique du type comprenant une piste résistive (1) et un balai (6) associé à cette piste résistive, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (10, 12) pour amener la première (9) et la deuxième (11) extrémités de la piste résistive à un premier et à un deuxième potentiels respectivement, des moyens (8) pour amener un autre point (7) de la piste résistive à un troisième potentiel, des moyens (13) pour moduler au moins ledit premier ou deuxième potentiel, ledit troisième potentiel étant fixe, et des moyens (5, 15, 16) pour lire le potentiel du point de la piste résistive au contact du balai.
2- Codeur selon la revendication 1 , dans lequel un desdits premier ou deuxième potentiels est fixe. 3- Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'un au moins desdits premier ou deuxième potentiels est modulé en créneaux.
4- Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit autre point est sensiblement au milieu de la piste résistive. 5- Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une piste conductrice (5) concentrique à la piste résistive, le balai reliant un point de la piste résistive à la piste conductrice, et le potentiel du point de la piste résistive au contact du balai étant lu sur la piste conductrice.
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