Brevet FR2000616A1 — publié le 19690912

La présente invention concerne des transducteurs électriques pour la production d'un signal de sortie électrique variable en réponse à un mouvement mécanique. Selon la présente invention, un transducteur électrique 5 comprend un premier enroulement porté par un noyau de matériau ferro-magnétique, un second enroulement porté par un noyau distinct de matériau ferro-magnétique, qui est espacé du dit premier noyau, et un organe en matériau électriquement conducteur qui peut être déplacé vers l'intérieur et vers l'extérieur de l'intervalle entre 10 les deux noyaux. De préférence, cet organe est réalisé en matériau non ferro-magnétique, bien que cela ne soit pas essentiel. La séparation entre les deux assemblages à bobine et noyau est telle que, lorsqu'un enroulement du transducteur est excité par un signal électrique variable, de préférence un signal •J5 alternatif, une tension est induite dans l'autre enroulement au moyen du flux magnétique variable s'étendant entre les deux enroulements et leurs noyaux respectifs, grâce auquel un signal de sortie peut être dérivé de cet autre enroulement. En insérant graduellement l'organe en matériau conducteur entre les deux noyaux, le 20 couplage entre les deux assemblages de bobines et de noyaux peut être modifié jusqu'à ce que, lorsque le dit organe est complètement inséré entre les noyaux, le couplage soit à sa valeur minimale, et de préférence sensiblement nul. Ainsi, le signal de sortie du second assemblage à noyau et bobine peut être modifié entre ces 25 valeurs maximale et minimale, par variation de la position physique de l'organe dans l'intervalle entre les deux noyaux. Le transducteur selon l'invention peut être utilisé dans toute application où il est désirable de produire un signal de sortie électrique qui varie en dépendance d'un mouvement mécanique, 30 Une utilisation particulière du transducteur consiste, dans une machine à bobiner, à contrôler le couple appliqué à un arbre d'enroulement, sur lequel un fil, un ruban, un tissu, ou un au--tre filament analogue est en cours de bobinage, en vue de maintenir sensiblement constante la tension dans le fil ou autre fila-35 ment. Une telle machine à bobiner comprend usuellement un bras danseur qui repose sur le fil ou filament lorsqu'il se dirige vers la bobine d'enroulement sur laquelle il est enroulé. Selon la présente invention, le mouvement du bras danseur accompagné d'une variation dans la tension du fil ou filament, produit un mouvement de 7 1 bad original 69 01232 2 2000616 l'organe transducteur, comme décrit précédemment, de façon à produire un signal de sortie variable qui va être appliqué pour commander le mécanisme d'entraînement pour la bobine d'enroulement, en vue de faire varier le couple d'entraînement de façon à mainte-5 nir la tension dans le fil ou filament sensiblement à sa valeur correcte» Selon une forme préférentielle de réalisation du transducteur „ les deux assemblages à bobine et noyau sont montés a 1 ' in*» térieur d'un logement tubulair® en matériau électriquement isolant, 10 1° paroi intérieure de ce logement portant, ou étant formée avec, des premiers moyens de logement pour le premier assemblage à bobine et noyau et des seconds moyens de logement pour le second assemblage à bobine et noyau, assurant ainsi l'espacement désiré entre les extrémités adjacentes des noyaux, avec une ouverture dans la paroi 15 du dit logement tubulaire à travers laquelle une partie de l'organe mobile peut s'étendre dans l'intervalle entre les deux noyaux. De préférence, l'organe tubulaire est cylindrique. De façon avantageuse, le diamètre intérieur de l'organe tubulaire varie en une série de gradins ou épaulements depuis une 20 extrémité jusqu'à l'autre, au moins certains de ces épaulements servant de moyens de calage pour les assemblages à bobine et à noyau. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple, 25 en référence au dessin annexé, dans lequel : - La figure 1 est un diagramme'schématique illustrant, sous forme de blocs, une forme de réalisation d'un transducteur selon l'invention, et le circuit électrique qui lui est associé ; - Les figures 2, 3 et 4 sont des schémas illustrant le principe du 30 transducteur - Les figures 5a et 5fc> montrent respectivement des vues en plan et des vues en élévation latérale, illustrant l'utilisation d'un transducteur selon l'invention dans une machine pour bobiner des fils ou autres filaments ; 35 - La figure 6 est une vue en coupe axiale d'une forme de réalisation préférentielle d'un transducteur selon l'invention ; - La figure 7 est une vue latérale du transducteur ; - La figure 8 est une vue en bout. En se référant à la figure 1, le transducteur comprend BAD ORIGINAL^ 69 01232 3 2000616 un enroulement primaire 4, bobiné sur un noyau 5, qui peut être de tout matériau à basse réluctance, tel que du fer doux, de l'acier au silicium, ou un matériau à base de ferrite. L'enroulement secondaire 7 du transducteur est bobiné sur un noyau similaire 8. Entre 5 les assemblages à noyau et bobine est disposé un organe mobile 6 qui peut être réalisé sous forme d'une palette réalisée en matériau électriquement conducteur, mais non ferro-magnétique comme par exemple du cuivre ou de l'aluminium. L'enroulement 4 est excité par une tension alternative à 10 partir d'une source de signal conventionnel, ici par exemple un oscillateur 2 dont le signal de sortie est transmis par l'intermédiaire d'un amplificateur 3 à l'enroulement 4. La source de puissance pour les circuits est représentée en 1. Le signal de sortie de l'enroulement secondaire 7 est transmis par l'intermédiaire 15 d'un démodulateur 9 à une impédance de charge 10. L'impédance de charge peut faire partie d'un dispositif de commande, de sorte que le signal de sortie produit à partir du démodulateur 9 effectue une fonction de commande sur un dispositif de commande. En se référant maintenant aux figures 2, 3 et 4, les 20 deux assemblages comprenant l'enroulement primaire 4 avec le noyau 5, et l'enroulement secondaire 7 avec le noyau 8 sont agencés séparés par un intervalle. Les parcours de flux magnétique qui s* étendent entre les deux assemblages à noyau et bobine, lorsque la bobine 4 est excitée, sont représentés en 11, et on voit qu'un 25 champ important s'étend au travers de l'intervalle 12, entre les noyaux 5 et 8. La figure 3 indique l'effet de l'introduction d'une portion de la palette 6 à moitié parcours entre les deux noyaux 5 et 8V Le flux alternatif produit par l'enroulement primaire 5 provoque la formation de courant de Foucault à l'intérieur de la pa-30 lette 6, qui, à son tour, établit son propre champ magnétique dans une telle direction qu'il s'oppose à celui qui produit les courants de Foucault. Il en résulte que le flux produit par l'enroulement primaire 4 est repoussé loin de la palette, et en conséquence, loin de l'enroulement secondaire 7, ce qui réduit le cou-35 plage à flux magnétique entre les bobines, et par conséquent également l'amplitude du signal produit dans la bobine 7. La figure 4 montre la situation lorsque la palette 6 est totalement insérée dans l'intervalle entre les deux assemblages, détournant ainsi tout le flux et ne produisant aucun couplage sensible entre les 69 01232 4 2000616 enroulements primaire et secondaire, et en conséquence, aucun signal de sortie, ou un signal de sortie très faible dans la bobine 7. Les faces polaires des noyaux 5 et 8 peuvent être confor-5 mées de façon à donner toute forme désirée de concentration de flux, tandis que la palette, en conjonction avec cette forme donnée de la face polaire, peut être conformée et positionnée de-façon à donner toute fonction de tension de sortie désirée par rapport à sa position. 10 °n verra que le transducteur décrit est de construction simple, peu onéreuse et robuste, la seule partie mobile étant la palette qui peut être montée sur un simple palier. On peut donner à la fonction du signal de sortie, pour une position de la palette, toute valeur désirée dépendant des 15 formes relatives de la palette et des faces polaires. Ainsi, elle peut être changée en modifiant la forme de la palette, par exemple lorsque la linéarité est seulement importante sur une petite partie du parcours total, la palette peut être un organe circulaire à axe de pivotement excentré. En se référant maintenant aux figu-20 res 5£ et 5b, on a illustré une forme de réalisation d'une partie de la machine à bobiner, pour l'enroulement d'un fil ou autre filament, et qui comprend un transducteur selon la présente invention commandant le couple d'entraînement de l'arbre d'enroulement et, ainsi, commandant la tension du fil ou autre filament, lors-25 que celui-ci est en cours d'enroulement. Les deux assemblages à bobine et noyau 4,5 et 7,8 du transducteur sont montés sur un support 13, avec un intervalle 12 entre les noyaux 5 et 8. La palette 6, en aluminium par exemple, est montée sur un axe tournant 14 qui, également, supporte un bras danseur 15, portant un galet 16 30 à son extrémité libre. Le galet 16 repose sur le fil ou autre filament 17 en cours d'enroulement, lors de son passage vers la bobine d'enroulement 18 qui est montée sur un arbre d'entraînement 19. L'entraînement de la bobine d'enroulement a son couple commandé au moyen d'un dispositif de commande à couplage par induction 35 comme par exemple décrit dans le brevet britannique 871.437. Le bras danseur 15 sert à conférer la tension du fil ou autre filament, grâce au poids du bras ou à toute autre force agissant sur le bras, par exemple, grâce à des ressorts, ou à des poids supplémentaires, ou à des contre-poids. Cette tension est compensée par 69 01232 s 2000616 un couple alimentant l'arbre d'entraînement de la bobine d'enroulement. Ainsi, si le bras est maintenu dans une position constante, une tension constante de filament en résultera. Si la tension du fil varie, soit à cause d'un changement 5 dans la vitesse de délivrance du fil ou filamenti, ou de la vitesse d'enroulement de la bobine, le bras s'écarte de la position de réglage désiré, ce qui par conséquent déplace la position de la palette 6 dans l'intervalle 12 entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire du transducteur. Le transducteur produit ain-10 si un signal de sortie dépendant de la position du bras, et ce signal de sortie est appliqué pour commander le couple fourni à l'a_r bre d'entraînement de la bobine d'enroulement, en vue de changer sa vitesse, de sorte que le bras danseur retourne dans la position de réglage désiré. 15 Si la tension du fil ou filament s'accroît, elle exerce une force sur le galet du bras danseur, et fait tourner l'axe portant ce bras de façon à engager la palette d'une façon plus importante dans l'intervalle entre les bobines primaire et secondaire du transducteur. Ceci en retour réduit le signal ;.de sortie produit 20 par ce transducteur, ce qui produit la réduction de la puissance transmise au dispositif de couplage à induction et ainsi réduit le couple appliqué à l'arbre d'entraînement de la bobine d'enroulement. Ceci réduit par conséquent la tension dans le fil ou filament, permettant ainsi au bras de retourner dans la position de 25 réglage désiré. Une action inverse se produit lorsque la tension du fil ou filament décroît. De cette façon, une tension sensiblement constante est maintenue sur le fil ou sur le filament, lorsqu'il est enroulé, ce qui réduit considérablement les risques de rupture du fil ou fila-30 ment. On comprendra que ce qui vient d'être expliqué est une description d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple. Ainsi, des changements dans les mouvements relatifs du bras, dans le signal de sortie du transducteur, ou dans le couple d'entraîne-35 ment, aussi bien que dans la forme et la disposition des parties peuvent être faits. De plus, la palette 6, en matériau électriquement conducteur, peut être en matériau magnétique, tel que par exemple en acier, bien que son action effective peut ne pas être aussi bonne 69 01232 6 2000616 que si elle était faite en matériau non magnétique. En se référant aux figures 6 à 8, le transducteur comprend un logement tubulaire 21 en matériau électriquement isolant, par exemple une pièce creuse formée en matériau plastique. Le dé-5 gagement interne du logement est usiné ou conformé de façon à produire des épaulements 22, 23 et 24 comme représentés. Les épaulements 22 et 24 forment calag® ©n position précise pour des supports 25 portant les noyaux ferro-magnétiques 26 autour desquels sont disposés les assemblages a bobines 27. Les bobines sont elles-10 mêmes portées par des mandrins de bobines 28, qui sont logés dans des évidements 29 à l'extrémité des supports 25. L'épaulement 23 est établi pour faciliter l'insertion du noyau 26 avec son assemblage à bobine 27. Etant donné que les supports 25 sont calés contre les 15 épaulements 22 et 24, et si les noyaux 26 sont mis en position précise dans ces supports, on obtient alors une dimension précise de l'intervalle 30 entre les extrémités adjacentes des noyaux. La paroi du logement 21 est pourvue d'une ouverture 31, en regard de cet intervalle, à travers laquelle peut passer une partie d'une 20 palette métallique formant l'organe mobile du transducteur. Le montage de transducteur peut être complété par des bouchons 32 pour protéger les extrémités des assemblages, et, si on le désire, l'assemblage peut être encapsulé par exemple dans une résine convenable. Les connexions électriques aux bobines du transducteur 25 sont réalisées par l'intermédiaire des bornes 33 portées par une plaque de connexion 34, montée sur le côté externe du logement 21. Les fils 35 des bobines passent dans le logement 21 au travers de petits trous, et sont fixés aux bornes 33. Avec cette construction, les parties du transducteur 30 sont protégées pour résister à tous dommages et chocs mécaniques. En outre, une telle façon de réaliser permet de simplifier la réalisation d'un montage précis d'un transducteur. Selon une autre forme d'exécution, le logement tubulaire peut être réalisé de longueur suffisante pour recevoir le tableau 35 de circuits imprimés ou des micro-circuits entre chaque assemblage à noyau et bobine et le bouchon adjacent 12. Les circuits sont similaires à ceux des figures 1, et comprennent l'oscillateur, et le cas échéant un amplificateur du côté entrée et/ou un démodulateur du coté sortie, -~7 BAD ORIGINAL 69 01232 7 2000616 y REVENDICATIONS 1) Transducteur électrique comprenant un premier enroulement porté par un noyau de matériau ferro-magnétique, un second 5 enroulement porté par un noyau distinct de matériau fer'ro-magnéti-que, qui est séparé du dit premier noyau, et un organe en matériau électriquement conducteur qui peut être déplacé vers l'intérieur et vers l'extérieur de l'intervalle entre les deux noyaux. 2) Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en 10 ce que les assemblages à bobine et noyau sont montés à l'intérieur d'un logement tubulaire en matériau électriquement isolant, la paroi interne du dit logement portant, ou étant formée avec, des premiers moyens de logement pour le premier assemblage à noyau et bobine, et des seconds moyens de logement pour le second assemblais ge à noyau et bobine, en ménageant un intervalle désiré entre les extrémités adjacentes des noyaux et une ouverture dans la paroi du dit logement tubulaire, à travers laquelle une partie d'un organe mobile peut s'étendre jusque dans l'intervalle entre les deux noyaux. 20 3) Transducteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe tubulaire est cylindrique. 4) Transducteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le diamètre du dégagement interne de l'organe tubulaire varie selon une série d'épaulements ou gradins, depuis une 25 extrémité jusqu'à l'autre, au moins certains de ces épaulements servant de moyens de logement pour des assemblages à noyau et bobine. 5) Transducteur selon les revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les noyaux ferro-magnétiques sont portés par 30 des supports, tandis que les bobines sont portées par des mandrins de bobine logés dans des évidements à l'extrémité du support, les dits supports étant calés contre des moyens de logement. 6) Transducteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi du logement est pourvue, en cegard de l'intervalle 35 entre les deux assemblages à noyau et bobine, d'une fente à travers laquelle peut passer une partie d'un organe mécanique de transducteur. 7) Transducteur selon les revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des bouchons placés sur chaque extrémi 69 01232 8 2000616 té de l'organe tubulaire. 8) Transducteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que les connexions électriques vers des bobines du transducteur sont réalisées par des bornes portées 5 par une plaquette de raccordement montée sur le côté extérieur du logement. 9) Transducteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe mobile est réalisé sous forme de palette. 10 10) Transducteur selon l'une des revendications précéder.- tes, caractérisé en ce que l'organe mobile est réalisé en matériau non ferro-magnétique. 11) Disposition de circuit qui comprend un transducteur comme revendiqué dans l'une quelconque des revendications précé- 15 dentes, caractérisée en ce que le transducteur est excité par une tension alternative. 12) Disposition de circuit selon la revendication 11, caractérisée en ce que la tension alternative est produite par un oscillateur et est transmise à l'un des enroulements du transd"o- 20 teur, et en ce que le signal de sortie provenant de l'autre bobine du transducteur est transmis à un détecteur, ou à un amplificateur, et de là à une impédance de charge. 13) Disposition selon les revendications 11 ou 12, pour le commande du couple appliqué à un arbre d'enroulement sur lequel 25 enroulé un fil, câble, ruban, tissu ou autre filament, en vue cîa maintenir sensiblement constante la tension dans le dit fil oui av.* tre filament, et incorporant un bras danseur qui repose sur le fil ou filament quand celui-ci est en voie d'enroulement, caractérisée en ce que le déplacement du bras danseur corrélatif aux variations 30 de la tension dans le fil ou filament provoque le déplacement d'un organe mobile du dit transducteur, grâce auquel on produit un signal électrique variable qui est appliqué de façon à commander l'entraînement de l'arbre d'enroulement en vue de maintenir ssn~ siblement à sa valeur correcte la tension dans le fil ou analogue. 0AD ORIGINAL