Brevet FR2029095A1 — publié le 19701016

La présente invention concerne un dispositif pour le palpage sans contact d'objets métalliques en mouvement, notamment de ceux produisant de très fortes pertes par courants de Foucault, comportant,d'une part,un oscillateur dont la bobine induit dans 5 ces objets des courants de Foucault réagissant sur elle en amortissant l'amplitude des oscillations produites dans l'oscillateur et, d'autre part, un circuit d'enregistrement, dont l'organe enregistreur est actionné pour une valeur d'amplitude prédéterminée de l'oscillation. 10 Pour palper sans contact des objets métalliques en mouvement, par exemple pour compter des pièces transportées sur une bande transporteuse, il existe déjà un dispositif comportant un circuit oscillant dont l'inductance est modifiée par les objets métalliques. La modification de fréquence qui en résulte est 15 utilisée pour commander un circuit d'enregistrement dont l'organe enregistreur peut être par exemple un compteur. Mais l'inconvénient de ces dispositifs est que les variations de fréquence qui se produisent sont en général relativement faibles et qu'il faut par conséquent une grande dépense de moyens 20 techniques pour utiliser ces variations de fréquence en vue de mesures et de contrôles. Pour éviter ces inconvénients, il a déjà été proposé d'utiliser un dispositif comportant un oscillateur et une bobine de circuit oscillant palpant les objets en cause. Le champ de cette bobine induit dans les objets métalliques des 25 courants de Foucault qui eux-mêmes produisent un champ magnétique qui induit dans la bobine en question un courant opposé au courant appliqué initialement de sorte que l'oscillateur est amorti. Ainsi, lorsqu'un objet métallique se trouve dans la zone d'influence de la bobine, l'amplitude des oscillations produites 30 dans l'oscillateur diminue, ce qui peut être utilisé pour commander un déclencheur de Schmitt qui, pour une certaine amplitude déterminée de l'oscillation, émet une impulsion rectangulaire destinée à commander- un compteur ou d'autres dispositifs enregistreurs. 35 II peut cependant arriver que, dans le cas de légères irrégu larités dans le mouvement des objets métalliques, ou s'ils sont ébranlés par des secousses, les oscillations de l'oscillateur soient amorties de façon plus ou moins irrégulières et que l'amplitude de l'oscillation se mette à varier entre une valeur 02403 2 2029095 minimum et une valeur maximum. Il peut en résulter la production de plusieurs impulsions dans le déclencheur de Schmitt d'où résultent des erreurs de mesure. Pour éviter cet inconvénient, le point de fonctionnement de l'oscillateur est situé, pour les dis-5 positifs de ce type, dans une zone où il a moins tendance à entrer en oscillation, de sorte que lorsque les oscillations de l'oscillateur sont amorties, elles cessent complètement. En outre, ces oscillations ne reprennent qu'après un certain temps lorsqu'on éloigne l'objet, à cause de la plus faible tendance de 1*oscillait) teur à osciller, de sorte qu'il est impossible que plusieurs impulsions soient produites dans le déclencheur de Schmitt sous l'action d'un objet animé d'un mouvement légèrement irrégulier. Etant donné que le réglage du point de fonctionnement nécessaire est relativement difficile à effectuer à cause des tolé-15 rances des composants utilisés et que, de plus, il est nécessaire d'utiliser des éléments présentant les tolérances les plus faibles possibles, ces dispositifs de palpage ne se prêtent pas à une fabrication en grande série, ou alors seulement au prix de frais de fabrication très élevés. En outre, la sécurité de fonctionnement, 20 c'est-à-dire la certitude de l'apparition des oscillations dans les oscillateurs utilisés dans ces dispositifs, est insuffisante pour nombre d'utilisations. Ces difficultés et ces inconvénients sont supprimés grâce à l'invention dufait que la valeur du taux de réaction de l'oscil-25 lateur est modifiable en fonction de l'amplitude du signal initial de l'oscillateur pour un amortissement de l'amplitude des oscillations allant dans le sens d'une réduction et, dans le cas d'une compensation de l'amortissement, dans le sens d'une augmentation. Lorsque 1'amortissement'des mouvements de l'oscillateur est 30 produit par un objet métallique parvenant dans la zone d'influence de la bobine du circuit oscillant, il se produit par conséquent une réduction de l'amplitude du signal initial de l'oscillateur et, par conséquent, une réduction du taux de réaction, qui diminue à son tour le signal de l'oscillateur et, par conséquent, il en 35 résulte une autre réduction du taux de réaction, de sorte que l'amplitude du signal de sortie de l'oscillateur atteint, au bout d'un temps très court, une valeur très faible ou même disparaît complètement. Lorsque l'amortissement produit par l'objet métallique cesse de nouveau ou diminue sensiblement, l'amplitude du 79 02403 3 029095 signal de sortie de l'oscillateur augmente en conséquence et le taux de réaction augmente également. Il en résulte une nouvelle augmentation de l'amplitude du signal de sortie de l'oscillateur et par conséquent une autre augmentation du taux de réaction, 5 jusqu'à ce.qu'enfin la valeur initiale de l'amplitude du signal de sortie de l'oscillateur soit de nouveau atteinte. Du fait de la réduction du taux de réaction, et lorsque l'objet métallique parvient dans la zone d'influence de la bobine du circuit oscillant, la sensibilité du dispositif est si réduite 10 que de petites irrégularités dans le mouvement de l'objet ne peuvent plus agir sur le signal de sortie de l'oscillateur, ce qui permet d'atteindre une grande précision dans la mesure. En outre, du fait de la diminution rapide du signal de sortie de l'oscillateur, ce signal peut être utilisé directement ou presque direc-15 tement, c'est-à-dire en particulier sans qu'il soit nécessaire d'interposer un déclencheur de Schmitt, pour commander le circuit de l'appareil enregistreur. Pour obtenir le taux de réaction, le condensateur du circuit oscillant de l'oscillateur est rationnellement constitué par un 20 diviseur de tension capacitif comportant au moins un élément capacitif commandé par le signal de sortie de l'oscillateur. L'avantage de ce montage est que la bobine du circuit oscillant n'a pas besoin d'avoir une alimentation propre, et que par conséquent elle peut être reliée au circuit de l'oscillateur par 25 un conducteur de préférence coaxial à deux fils et être montée en un endroit indépendant de ce circuit. Cet élément capacitif peut être par exemple un condensateur dépendant de la tension, par exemple un condensateur comportant un diélectrique en titanate de baryum ou bien encore, ce qui est 30 avantageux, peut être constitué par une diode à capacité variable Etant donné qu'en général il n'est pas possible de commander l'élément capacitif directement par le signal de sortie à haute fréquence de l'oscillateur, on monte entre la sortie de l'oscillateur et l'élément capacitif un étage de détection formant re-35 dresseur, dont la sortie présente une impédance aussi faible que possible, afin de maintenir à une faible valeur la constante de temps du circuit de commande. Enfin il peut être, rationnel de monter entre la sortie de l'oscillateur et cet étage de détection un étage amplificateur, de telle sorte qu'en donnant à celui-ci 70 02403 4 2029095 des caractéristiques appropriées, l'influence des modifications de charge se produisant à la sortie ou dans l'étage de détection ou dans le circuit enregistreur et s'exerçant sur l'oscillateur puisse être considérablement diminuée. 5 D'autres particularités et avantages de l'objet de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, montrant, à titre d'exemple non limitatif, un schéma d'un circuit utilisable dans 1'appareil, objet de l'invention. On a désigné sur cette figure par I le circuit de l'oscil-10 lateur, par II l'étage amplificateur servant â amplifier le signal de sortie de l'oscillateur et par III 1'stage de détection principal servant à redresser le signal amplifié de sortie de l'oscillateur. En outre, dans l^t'age de détection ou de redressement se produit également une amplification en puissance. Le 15 circuit enregistreur (non représenté) peut être connecté aux bornes de sortie 3' - 3" de l'étage de détection III. Le circuit I de l'oscillateur comporte principalement un transistor Tr^ et un circuit sntirésonnant constitué par une bobine L de circuit oscillant et. par *an condensateur de circuit oscillant qui, dans. 20 le présent exemple, est constitué par un diviseur de tension capacitif ayant pour valeur les capacités st Cs 2 e la capacité C*9 ayant ici pour valeur : 25 C . C_ C ' — n 4- _2 3. u 2 ~2 C + C, o 3 Dans cette formule, CQ désigne la capacité d'une diode â capacité variable, C.^ -*-a capacité partielle et la capacité de cou plage. Cependant lorsque la connexion de la bobine est réalisée au moyen d'un conducteur, il y a lieu, pour établir les caraotâ-30 ristiques du circuit oscillants de tenir compte de la capacité du conducteur. Etant donne que le taux de réaction de l'oscillateur est proportionnel au rapport partiel du diviseur de tension capacitif formé par les capacités CL et ^ est possiblef en faisant varier la capacité CQ et, par conséquent, en réglant 35 la diode capacitive, de modifier le taux de réaction. Les bornes de sortie 1! et 1" du circuit I de l'oscillateur sont enfin connectées, par l'intermédiaire d'un étage amplificateur- II an soi connu (qui comporte le transistor T^) , à l'étage de détection III, constitué essentiellement par un autre transistor 70 02403 5 2029095 Tr^ et par une diode D et dont la borne de sortie 3' sur laquelle apparaît le potentiel positif est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance R. , à la diode à capacité variable C . J- o La résistance sert à régler l'amorçage des oscillations et, 5 par conséquent, à compenser les tolérances différentes des composants . Lorsque le circuit oscillant n'est pas amorti, l'oscillateur présente un taux de réaction déterminé et, par conséquent, la diode à capacité variable CQ offre une capacité déterminée 10 dépendant du potentiel qui est appliqué au point P et qui dépend lui-même de la valeur des résistances R^ et ainsi que des tensions présentes entre les bornes 3-3" et 3'-3", c'est-à-dire de la tension de fonctionnement U- et de la tension de sortie. Dès lors, si les oscillations du circuit oscillant sont 15 amorties par un objet métallique passant en face de la bobine L, l'amplitude du signal de sortie de l'oscillateur diminue et la tension de sortie apparaissant entre les bornes 3'-3" augmente, de sorte que le potentiel appliqué au point P et, par conséquent, la capacité CQ sont modifiés dans le sens entraînant 20 une réduction du taux de réaction. Il en résulte une autre augmentation du potentiel appliqué à la borne 3' et par conséquent une modification du potentiel appliqué au point P, de sorte que le taux de réaction diminue de nouveau jusqu'à ce que le taux de réaction minimum désiré soit finalement atteint. La sensibilité 25 du dispositif est alors tellement réduite que de petites irrégularités dans "le mouvement de l'objet et, par conséquent, de légères compensations d'amortissement du circuit oscillant ne peuvent plus agir sur le signal de sortie de l'oscillateur ou du redresseur, ni avoir d'influence sur le potentiel apparaissant 30 au point P dans le sens d'une augmentation du taux de réaction. Par contre, dans le cas d'une forte compensation de l'amortissement, c'est-à-dire lorsque par exemple l'objet métallique est éloigné de la zone d'influence de la bobine du circuit oscillant, la tension apparaissant entre les bornes de sortie 3° 35 et 3" baisse à un point tel qu'il se produit une modification du potentiel appliqué au point P et, par conséquent, une modification de la capacité C , de sorte que le taux de réaction augmente. Il en résulte une nouvelle baisse de la tension apparaissant aux bornes 3' - 3", et une nouvelle augmentation du 70 02403 6 2029095 taux de réaction jusqu'à ce que l'état initial soit de nouveau atteint. Le dispositif, objet de 1'invention,ne convient pas seulement pour compter par exemple des objets métalliques entraînés sur 5 une bande transporteuse ou pour mesurer la longueur d'un corps métallique de forme allongée passant en face de la bobine du circuit oscillant à une vitesse prédéterminée, mais aussi, et notamment à cause de ses faibles dimensions, pour être utilisé comme émetteur associé à un compte-tours ou tachymètre électrique, 10 l'amortissement et la compensation de l'amortissement de l'oscillateur étant alors produits par un élément en forme de roue polaire pouvant être par exemple monté sur un arbre dont le régime est à mesurer. Les détails de réalisation peuvent être modifiés,sans s'êcar-15 ter de 1'invention,dans le domaine des équivalences techniques. 70 02403 7 2029095 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le palpage sans contact d'objets métalliques en mouvement, notamment de ceux produisant de fortes pertes par courants de Foucault, comportantd°une part,un oscillateur 5 dont la bobine induit dans ces objets des courants de Foucault qui réagissent sur elle en amortissant l'amplitude des oscillations produites dans l'oscillateur et, d'autre part, un circuit enregistreur, dont l'organe enregistreur est actionné pour une valeur d'amplitude prédéterminée de 1'oscillation, caractérisé 10 en ce que la valeur du taux de réaction de l'oscillateur est modifiable, en fonction de l'amplitude de son signal de sortie, dans le sens d'une réduction lors d'un amortissement de l'amplitude de l'oscillation et dans le sens d'une augmentation lors d'une compensation de l'amortissement. 15 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le condensateur du circuit oscillant de l'oscillateur est constitué, de façon à produire chaque taux de réaction, par un diviseur de tension capacitif comportant au moins un élément capacitif pouvant être commandé par le signal de sortie de l'oscil-20 lateur. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément capacitif est constitué par une diode à capacité variable. 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérise en 25 ce que l'élément capacitif est commandé par un étage de détection monté entre cet élément et la sortie de l'oscillateur„ la sortie de cet étage de détection présentant une impédance aussi faible que possible. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 30 à 4, caractérisé en ce qu' il est utilise comme émetteur pour un compte-tours ou un tachymètre électrique.