Brevet FR2034916A1 — publié le 19701218

i 2034916 La présente invention a pour objet un appareil et un procédé pour déterminer la position d'un point mobile, dans lesquels un signal électrique correspondant à la poâition de ce point dans une certaine région,est délivré. 5 Cet appareil comprencl deux élpct^ôdeè espàcéès - l'une de l'autre, en contact électrique avec une surface de résis-tivité électriquement pratiquement uniforffle, une sonde réalisant le contact électrique avec la surface en un point situé entre les électrodes, une source de courant électrique reliée à la sonde, 10 et constituant deux circuits en parallèle sur ce point, chaque circuit comprenant seulement l'une des électrodes, et un dispositif de sortie relié à ces circuits, pour mesurer le courant dans au moins l'un des deux circuits, ce courant étant fonction de la position du point par rapport à l'électrode. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation de 20 l'appareil; - la figure 2 est un schéma d'un autre mode de réalisation de l'appareil, -la figure 3 représente des formes d'ondes appliquéesà l'appareil de la figure 2; et 25 - la figure 4 représenté un schéma synoptique d'un servo mécanisme utilisant l'appareil de la figure 2. La figure 1 représente une feuille 1 en un matériau de résistivité pratiquement uniforme, à laquelle sont fixées deux électrodes parallèles très conductrices .2 et 3» Ctes électrodes 30 sont reliées à la terre à travers les ampèremètres 4 et 5. Une sonde 6 permet le passage d'un courant I dans la feuille 1, ce courant provenant d'une source 6a branchée entre la sonde et la terre. Si la sonde 6 se déplace le long d'une ligne J parallèle à la fois aux électrodes 2 et J>, l'expérience et la théorie montrent 35 que les courants 1^ et 1^ mesurés par les ampèremètres 4 et 5> en supposant les résistances des ampèremètres négligeables, sont constants et que Ig = xl/a, où x est la longueur de la perpendiculaire abaissée de l'électrode 2 sur le point de la feuille 1 où le 70 09146 2 2034916 courant I a pénétré, et a est la distance qui sépare les électrodes 2 et 3. Par conséquent, si I est constant, Ig est proportionnel à la distance x, et de façon similaire, 1^ est proportionnel à 5 la distance (a - x). Si le courant I n'a pas une intensité constante, le rapport des courants Ig et I, indépendants de l'intensité de I, est également proportionnel à la distance x; on obtient par conséquent une indication analogue de la longueur de la perpendiculaire du point considéré sur l'électrode 2. Il apparaît éga-10 lement que si deux autres électrodes sont prévues ie long des bords 8 et 9 de la feuille 1, les électrodes 2 et 3 étant supprimées, on peut obtenir de façon similaire une indication, de la position de la sonde 6 perpendiculaire à ces deux autres électrodes. Cependant, les indications concernant les positions X et Y ne peu-15 vent être obtenues que l'une après l'autre, et non sinultanénent. Les figures 2 et 3 représentent un appareil destiné à fournir cette indication X-Y de la position. Au lieu d'éleetroïles c continues telles que les électrodes 2 et 3 de la figure 1, on utilise- une série de diodes, identiques 21 reliées entre elles de 20 façon à former quatre électrodes 22, 23» 24 et 25, reparties le long des bords de la feuille 1. Pour chacune des électrodes 22 à 25, les anodes de ces diodes sont reliées entre elles, et les cathodes sont reliées à une série de points uniformément espacés le long des bords de la feuille 1. La conduction des diodes 21 25 formant les électrodes 22, 23, 24 et 25-est déterminée par des transistors T-^, Tg, et reliés à la masse à travers les résistances R^, Rg, R^ et R^. Le courant I circulant dans la sonde 6 provient d'une source 6a polarisant toutes les diodes 21 dans le sens direct. 30 Des impulsions de déclenchement, telles que A et B représentées sur la figure 3» sont engendrées par les générateurs 26 et 27 et . appliquées respectivement aux transistors T^, Tg ét T^. Pendant la période T^, les transistors T^ et Tg conduisent tandis que les transistors T-j et T^ sont bloqués, le courant I devant circuler 35 dans le sens déterminé par les transistors T-^ et Tg.. Un signal de sortie proportionnel à la position horizontale, c'.est-à-dire à la distance de l'électrode 22 à la sonde 6, apparaît sous la forme 70 09146 3 2034916 du courant de crête ou du courant moyen s*écoulant dans la résistance R2 (ou tension de cçête ou tension moyenne appa*. raissant aux bornes de cette résistance Rg). Pendant la période Pg, les transistors T^ et conduisent tandis que les transis-5 tors et Tg sont bloqués. Un signal de sortie proportionnel à la position verticale, c'est-à-dire à la distance de l'électrode 25 à la sonde 6, appararaît comme le courant de crête ou courant moyen s'écoulant dans la résistance R^ ou comme la tension de crête ou tension moyenne aux bornes de eette résistance R^. 10 Coirae il a été expliqué plus haut, la manière dont le courant I se divise entre les électrodes respectives de chaque paire d'électrodes «fc une fonction de la position de la sonde 6. La linéarité de cette division du courant dépend de la façon dont les électrodes 22ï -23 et 2k, 25 sont maintenues en tension cons-15 tante, tandis que les diodes respectives 21 conduisent, et également de la façon dont les autres électrodes ne sont pas affectées par les branchements aux diodes respectives 21, polarisées en sens inverse. En pratique, il apparaît que la linéarité de la division est supérieure à 1% pour un appareil dont la surface 20 est égale à 20 x 12 cm, et dont les branchements aux diodes .21 sont espacés l'un de l'autre de 12 mm; pourvu que la sonde 6 ne soit pas placée à une distance inférieure à 10 mm des points de contact des diodes 21. Les transistors T^, Tg, et peuvent être mis en 25 circuit à une fréquence élevée de manière à délivrer des signaux simultanés virtuels pour les coordonnées X et Y de la position de la sonde 6. Les transistors T^, Tg, et peuvent également être supprimés, les diodes 21 constituant une paire d'éléctrodes • branchées en sens opposé, et la source 6a étant remplacée; par une 30 source délivrant un courant alternatif d'intensité -I et +1. Cette source étant alternative, le contact électrique entre la sonde et la surface 1. peut être réalisé par couplage capacitif. Par exemple, la surface peut être recouverte d'une feuille de diélectrique, en contact physique avec la sonde, le couplage capacitif à travers la 35 „feuille réalisant un contact électrique entre la sonde et lâ surface. 70 09146 4 2034916 L'appareil de la figure 1 peut également fonctionner avec une source 6a de courant alternatif, au lieu d'une source de courant continu. Si on utilise une source de courant alternatif; le contact électrique entre la sonde et la surface, peut se faire 5 par couplage capacitif et non par contact physique direct. Par exemple, la surface 1 peut être recouverte d'une feuille de diélectrique, comme il a été mentionné ci-dessus. L'appareil décrit en référence aux figures 2 et 3 peut former une tablette électrographique». et la surfe ce résistante 10 peut être réalisée en un matériau résistant à l'usure tel qu'un matériau en matière plastique oEndadtzice ou une céramique conductrice connue sous le nom de Cermet, ou^encore en un papier résistant tel que le papier "Teledeltos". La surface résistance peut se trouver sur l'écran d'un 15 tube à rayons cathodiques, soit sur la surface interne du tube entre la surface du tube et de phosphore, soit sur la. face de phosphore opposée à la face du tube. Cette surface résistante sur la surface interne du tube peut être constituée par dépôt d'une couche d'oxyde d'indium et/ou d'oxyde d'étain, ou d'un autre matériau conducteur 20 transparent, ùu bien çur la face de phosphore opposée à la surface du tube, par dépôt d'aluminium ou autre matériau pratiquement transparent aux électrons. Dans cette disposition, la sonde 6 est constituée par le faisceau d'électrons du tube. Dans ce cas, l'information concernant 25 la position peut être transmise au système de déviation du faisceau du tube à rayons cathodiques, pour la commande précise- de la position de l'impact du faisceau d'électrons sur l'écran. La figure 4 représente une telle disposition. Les quatre électrodes sont représentées reliées à un comparateur 30 constitué des transistors T-^. 30 à T^ et de leurs générateurs d 'impulsions associés 26 et 27, et qui mesure les coordonnées x et du faisceau de la manière décrite en relation à la figure 2. Le comparateur 30 compare ces coordonnées aux coordonées représentées par les signaux de déviation sur les conducteurs 32. Toute différence entraîna l'application 35 d'un signal de correction.à un amplificateur 34, excitant le disposition 36 de commande de déviation du faisceau, de manière que ce faisceau retourne à l'endroit désiré. 70 09146 5 2034916 Il apparaît que pour la mesure du courant dans une électrode, considéré comme le rapport du courant circulant dans l'autre électrode, ou bien du courant total, l'appareil représenté dans les diverses figures présente des avantages sur les appareils 5 dans lesquels un gradient de potentiel est maintenu à la surface par application d'une différence de potentiel entre les électrodes; dans ces derniers appareils, la tension détectée par une sonde en contact avec la surface dépend de la résistance de contact. Si cette résistance est élevée, un captage de courant alter-10 natif peut entraîner des perturbations. Dans l'appareil décrit et illustré, un captage en courant alternatif est négligeable, puisque le système opère avec une faible impédance. L'appareil décrit et Illustré présente également l'avantage que les lectures représentant les coordonnées x et y du point de contact électrique 15 se font (comme dans le cas de la figure 2),à des bornes différentes. La sonde agissant comme source de courant dans l'appareil décrit et illustré, celui-ci convient particulièrement à l'utilisation avec un tube à rayons cathodiques comme décrit en relation à la figure 4 le faisceau agissant comme source de courant. Ce faisceau 20 ne peut pas; être utilisé comme sonde dans un appareil dans lequel le gradient de potentiel est établi entre les électrodes, et la sonde est nécessaire pour capter une tension sur la surface. Il va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans sortir de son 25 cadre. ' ~ . 70 09146 6 2034916 H_E_Y_E_N_Ç_X_Ç_A__T_I_g_N'_S 1. Procédé pour déterminer la position d'un point mobile-de contact électrique entre une sonde et une surface 5 de résistivité pratiquement uniforme, cette surface présentant deux électrodes espacées l'uneds l'autre, et en contact électrique avec elle , ledit procédé étant caractérisé par les phases suivantes; une source de courant électrique est branchée entre les deux électrodes, et à la sonde, et le courant passant dans 10 ' au moins l'une des deux électrodes est mesuré, le rapport du courant passant dans une électrode au courant passant dans l'autre correspond au rapport de la distance du point à l'autre électrode, à la distance de ce point à la première électrode. 2. Procédé selon la revendication 1, utilisé lorsque 15 la surface présente deux autres électrodes espacées et en contact électrique avec elle , les quatre électrodes étant disposées de façon qu'une ligne droite reliant une paire d'électrodes soit pratiquement perpendiculaire à une ligne droite reliant l'autre paire d'électrodes, ce procédé étant caractérisé 20 par les phases suivantes ; une source de courant est branchée entre les deux autres électrodes,, et à la sonde, cette phase étant effectuée après le débranchement de la source des premières électrodes mentionnées, et le courant s'écoulant dans au moins l'une des autres électrodes est mesuré, le rapport du courant 25 passant dans l'une des autres électrodes au courant passant dans l'autre correspondant au rapport de la distance du point à l'autre électrode à la distance du point à la première électrode. 3. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon 30 l'une des revendications 1 ou 2, comprenant une surface de résistivité électrique pratiquement uniforme, deux électrodes placées sur cette surface et en contact électrique avec elle et une sonde mobile réalisant le contact électrique avec la surface en un point situé entre les électrodes, cet appareil 35 étant caractérisé en ce que des branchements électriques réalisent deux circuits parallèles avec le point, chaque circuit comprenant l'une seulement des électrodes, une source de courant 70 09146 7 2034916 électrique est branchée de manière à faire passer du courant dans les deux circuits et un ; ampèremètre ou similaire sert à la mesure du courant passant dans au moins l'un des circuits, ce courant variant en fonction de la position du point par rapport 5 aux deux électrodes. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sonde comprend un élément réalisé en un matériau conducteur de l'électricité. 5. Appareil selon l'une des revendications 3 ou 4, 10 caractérisé en ce que la source- est une source de courant alternatif, et le point de contact électrique entre la sonde et la surface est réalisé par couplage capacitif à travers une couche diélectrique. 6". Appareil selon l'une des revendications 3j 4 ou 5 15 caractérisé en ce que chaque électrode réalise un contact électrique avec la surface, en des points situés le long d'une ligne pour chaque électrode, ces deux lignes ayant--pratiquement la même direction. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé 20 en ce que deux autres électrodes espacées l'une de l'autre sont placées sur .la surface et en contact électrique avec elle, ces deux autres électrodes réalisant un contact électrique avec la surface en des points situés le long de lignes ayant approximativement la même direction, cette direction étant perpen-25 diculaire à la direction des premières lignes, et d'autres branchements électriques réalisent deux circuits parallèles sur le point, chacun de ces circuits comprenant seulement l'une des électrodes, à l'exclusion des premières électrodes mentionnées, la source étant branchée de façon à ce qu'un courant passe 30 dans les deux autres circuits, les deux paires de connexions électriquesétant rendues successivement conductrices, les deux paires de circuits étant conducteurs l'un après l'autre, et un autre ampèremètre ou similaire étant branché de façon à mesurer le courant passant dans au moins l'un des circuits, ce courant 35 variant en fonction de la position du point par rapport aux* autres électrodes. 1 BAD ORIGINAL > 70 09146 8 2034916 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les connexions électriques comprennent une première et une seconde paires de commutateurs branchés respectivement en série avec les deux paires de circuits, et des circuits sont 5 prévus pour le fonctionnement de la première et de la seconde pairesde commutateurs, l'un après l'autre. 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que des diodes sont branchées en série avec les circuits, et en ce que la polarité de la source de courant change périodi-10 quement, ces diodes étant placées de façon que lorsque la source a une certaine polarité, les diodes de la première paire mentionnée soient polarisées dans le sens direct, et les autres diodes dans le sens inverse, et lorsque la source présente une polarité opposée, les diodes de l'autre paire soient polarisées 15 dans le sens direct et les autres dans le sens inverse. 10. Appareil selon l'une des revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de commande de déviation produisant des signaux de commande indicatifs d'une certaine position du point de contact électrique entre la sonde et la surface, un comparateur sensible auxcourants passant dans 20 les circuits, et aux signaux de référence pour comparer la position du point avec la position déterminée, et produire un signal de correction lorsque le point s'écarte de cette position, et un circuit de commande sensible au signal de correction pour régler automatiquement la position de la sonde, et maintenir le 25 point dans la position déterminée. BAD ORIGINAL