Brevet FR2091896A1 — publié le 19710121

La présente invention a pour objet un code binaire destiné à permettre d'identifier les éléments individuels d'une série de signes et plus particulière.lent, mais non exclusivement, les chiffres successifs d'une décade décimale. Dans bien des a;plications lton désire transformer une valeur analogique en une valeur numérique. C'est ce ou'on appelle la "digi talisation'1, ou plus correctement la "numéralisation" de la valeur analogique. Comme exemple particulier d'une telle numéralisation, l'on peut citer le cas des bascules de pesage comportant un organe indicateur dont l'amplitude de déplacement constitue l'analogue du poids pesé. On conçoit que pour réaliser l'impression du poids ou pour utiliser ce poids comme donnée d'information dans un calcul quelconque, il soit intéressant d'n obtenir automatiquement la valeur numérique. Or dans de telles applications il peut être muhaitable que l'information ainsi numéralisée soit présentée sous la forme d'un nombre binaire suivant un code approprié, afin qu'elle puisse être directement exploitée par un ordinateur. On est ainsi amené à concevoir des codes binaires correspondant à une graduation décimale de mesure du déplacement. En d'autres termes, lorsque le repère mobile passe par les positions décimales, O, 1, 3.... 9, 10, 11.... à chacune de ces positions l'on fait apparaftre un nombre binaire qui la carac térise. Le problème peut d'ailleurs être posé comme suit sous une forme générale : Etant donné une succession déterminée de signes (ces signes pouvant être par exemple les chiffres décimaux de O à 9), on désire faire correspondre à chacun d'eux un nombre binaire qui l'i dmitifîe. Pour éviter toute ambiguité au moment des passages d'une valeur numérique à la suivante, il est souhaitable que le code binaire utilisé soit du type dit "univoque", c'est-à-dire qu'à chaque fois le passage d'une valeur numérique quelconque à la suivante ntimplîque que le cangement d'un seul chiffre.D'autre part si, comme dans le cas de la numéralisation décimale, les successions de signes doivent se répéter, il importe que le nombre binaire affecté au dernier signe de la série envisagée ne diffère que par au plus un chiffre de celui affecté au premier signe, de manière que le passage d'une série à la suivante puisse s'effectuer par simple répétition ou tout au moins de façon univoque. Cela implique que le code utilisé pour désigner les signes successifs de la série revienne en quelque sorte sur lui-même à la fin de celle-ci.L'on est ainsi amené à concevoir un code comportant une première partie qui correspond à la première moitié le la série considérée (par exemple aux chiffres 0 à 4 d'une un ci rye très pour correspondre à la seconde moitié. Un el code peut être qualifié de "réfléchi", étant entendu que la symétrie de ses deux citiés n'est ras rigoureusement parfaite, sons quel il y aurait ambignité. Par ailleurs on désire le plus souvent détecter les défauts éventuels dûs à un mauvais fonctionnement de l'appareillage, par exemple à la défaillance d'une cellule dans le cas d'un appareil de lecture électro-optique. On a imaginé de nombreux procédés pour assurer cette détection0 le problème est relativement simple lorsqu'on ne désire tas eue simultanément le code soit réfléchi Mais au contraire dans ce dernier cas les procédés proposés à ce jour aboutissant à un nombre important de chiffres binaires et le système devient exagéré rient comelioué. L'invention vise à permettre d'établir un code binaire "univoque" à nombre de chiffres limité, et qui permette une détection extrêmement simple des défauts de fonctionnement. L'invention concerne plus particulièrement un code binaire réfléchi prote à la numéralisation décimale d'un déplacement par identification des positions successivesfi ne comportant pour chaque décade décimale que quatre chiffres d'information plus un cinquième chiffre de vérification. Le code binaire suivant l'invention, du genre constitué par une succession univoque de nombres binaires comportant un nombre de chiffres déterminé, est caractérisé -en ce que pour au moins un groupe déterminé de rangs d'unités binaires de ces nombres il existe dans la succession pour chacun des rangs de ce groupe un nombre comportant un 1 dans le rang considéré et un O dans tous les autres, ou inversement un nombre comportant un O dans le rang considéré et un 1 dans tous les autres, tandis nue dans aucun des nombres binaires successifs ledit groupe n'est entièrement constitué par des chiffres identiques (O ou 1). Dans ces conditions si pour numéraliser un déplacement on utilise une série de pistes dont chacune correspond à un rang d'unités des nombres de la succession qui constitue-le code, et SI le groupe précité comprend par exemple trois rangs d'unités, on comprend que normalement: les organes lecteurs associés aux trois pistes qui corres pondent à ces trois rangs ne doivent jamais faire apparattre trois chiffres O, ou trois chiffres 1, toute apparition de ce genre décelant au contraire une défaillance d'un organe lecteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention dans un mode binaire comme défini ci-dessus9 prévu du type réfléchi, le groupe déterminé de rangs d'unités représente deux demi-successions univoques inversées symétriques l'une de l'autre, tandis qu'il est associé à ce groupe un rang différenciateur comprenant le chiffre 1 pour l'une des demi-successions précitées et le chiffre O pour l'autre0 Dans le cas particulier d'un code destiné à correspondre à une décade décimale, le groupe comprend trois rangs d'unités Enaires auxquels vient ainsi s'ajouter un quatrième rang formant différenciateur0 Pour permettre de vérifier le rang différenciateur, conforme- ment à l'invention l'on fait comporter aux nombres du code un rang vérificateur supplémentaire d'unités binaires, ce rang comprenant dans chaque nombre un chiffre différent de celui du rang différenciateur, c'est-à-dire un chiffre 1 lorsque le chiffre du rang différenciateur est un O, et inversement un O quand le chiffre du rang différenciateur est un lo D'invention concerne encore un mode d'utilisation d'un code binaire du genre défini ci-dessus, en utilisant à cet effet des pistes de lecture qui correspondent aux divers rangs d'unités binaires du code.Suivant ce mode on établit la partie de la piste de lecture correspondant au rang vérificateur d'unités binaires de manière que son point de passage de 1 à O ou de O à 1 se trouve légèrement décalé par rapport au point de passage de O à 1 ou de t à O de la piste qui correspond au rang différenciateur. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fige 1 est une représentation du code binaire de Gray dont on peut partir pour la mise en oeuvre de l'invention. Figo 2 indique les cinq nombres retenus dans le code de Gray pour constituer une demi-succession du code suivant l'invention. Fig. 3 montre la correspondance des chiffres décimaux de O à 9 avec les nombres binaires du code suivant l'invention. Fige 4 représente schématiquement les pistes qui correspondent à la forme d'exécution de fig. 3. Fig. 5 indique schématiquement une variante de 1' invention. Dans l'exemple représenté le code suivant l'invention est destiné à identifier la numéralisation décimale de déplacements, par exemple de ceux de l'organe indicateur d'une bascule de pesage. les nombres qui mesurent ces déplacements doivent se terminer par l'un des chiffres décimaux O à 9. Comme les déplacements doivent s'étendre sur beaucoup plus que dix unités décimales, si l'on néglige les chiffres des dizaines et des centaines pour ne considérer que ceux des unités simples on se trouve en présence d'une succession de séries de dix chiffres décimaux qu'il s'agit d'identifier suivant un code binaire univoque réfléchi permettant la détection instantanée de tout défaut de fonctionnement susceptible d'affecter l'appareillage. On supposera encore pour fixer les idées que la numéralisation des déplacements s'effectue par voie électro-optique. On peut par exemple associer à l'organe mobile de la bascule un cylindre portant des pistes alternativement opaque s et transparentes. Dans ce qui suit on supposera que les parties transparentes correspondent au chiffre binaire 1 et les parties opaques au chiffre binaire 0. On admettra en outre que les défauts de fonctionnement quton désire détecter correspondent uniquement à la non-réponse d'une cellule à la lumière (cellule détériorée, coupure du circuit, source lumineuse défaillante), ctest-à-dire dans le cas précité à l'apparition du O au lieu du 1. On connatt dans la technique un code binaire univoque dit code de Gray. Dans ce code (fig. 1) pour le premier rang (normalement à droite) d'unités binaires on commence par un O auquel fait suite un groupe de deux t suivis à son tour de deux 0, et ainsi de suite. Pour le rang suivant on double les nombres de chacun des chiffres, c'està-dire qu'on commence par deux O qu'on fait suivre de quatre 1, sui- vis à leur tour de quatre 0 etc.... Le troisième rang s'obtint en doublant les nombres de chiffres du deuxième, c'est-à-dire en commençant par quatre O suivis de huit 1. Et ainsi de suite pour les rangs successifs. Pour établir un code réfléchi correspondant à une décade, on considère les trois premiers rangs du code de Gray (c'est-à-dire la partie qui est à droite de la verticale A-A de fig. 1). Etant donné qu'on désire détecter les erreurs par la présence de trois chiffres identiques dans les trois rangs, on élimine le premier nombre du code de Gray comme l'indique le trait horizontal en pointillé de fig. 1. D'autre part étant donné qu'on veut établir un code réfléchi l'on ne doit prendre dans le code de Gray que cinq nombres binaires seulement et, comle on le comprendra mieux plus loin, il faut par ail leurs que trois de ces cinq nombres comportent le cïiiffre ; et deux 0. Dans ces conditions on est amené à retenir les deuxième, troisième, quatrième et cinquième nombres du code précité (respectivement 001, 011, C10 et 110), puis à éliminer le cinquième et le sixième pour arriver au septième (100) qui se trouve précisément être univoque vis-à-vis du cinquième. Fig. 2 fait bien ressortir les cinq nombres binaires finalement retenus.Dans cette figure les trois rangs d'unités binaires ont été respectivement référencés a, b et c. Ceci posé il convient de réaliser avec ces cinq nombres deux successions symétriques l'une de l'autre. Suant donné que les nombres en question sont simplement destinés à identifier des positions et cue leurordre de succession importe peu, à condition de conserver le caractère univoque, on peut partir soit de 001, soit de 100. Dans la forme de réalisation représentée en figo 3, on est parti de 100 pour correspondre au O décimal en aboutissant ainsi à 001 pour le 4 décimal. partir de là on reprend la succession en sens inverse, c1est-à-dire qu'on recommence par 001 pour le chiffre décimal 5 et qu'on termine par 100 pour le chiffre décimal 9.0n peut voir en fig. 4 quatre pistes de lecture optique a', b' et c' qui corresondent aux rangs a,b et c de fig.3. On notera de suite que le dernier terme de la succession est identique à son premier terme, de sorte que pour identifier une nouvelle décade décimale, on commence par ré-oéter le même nombre binaire 100, comme le montre bien fig.3, comme d'ailleurs on l'a fait en passant de l'une à l'autre des deux moitiés de la décade, c'est-à-di- re du chiffre décimal 4 au chiffre décimal 5. Mais bien entendu le code à trois rangs a-b-c ainsi établi est ambigu puisaue le même nombre binaire identifie deux chiffres différents dans chaque décade décimale. Pour lever l'ambiguité on lui fait comporter un rang différenciateur d (fig. B) auquel correspond une quatrième piste de lecture d' (fig. 4). Ce rang comprend cinq O pour les chiffres décimaux de O à 4 et cino 1 pour ceux de 5 à 9. On obtient ainsi un code réfléchi à quatre chiffres binaires quiidentifie parfaitement les dix chiffres décimaux de chaque décade. Ce code est univoque, ainsi qu'il est facile de le vérifier. Dans le code ainsi établi les trois rangs a-b-c d'unités binaires ne comportent jamais simultanément le chiffre 0. Si donc on voit apparaltre le nombre 000, l'on peut etre assuré que cela résulte d'un défaut de foectionnement auquel il convient de remédier. Toutefols cette sécurité assurée aux trois rangs a-b-c ne s'étend pas au rang différenciateur d. Si par exemple la cellule photo électrique de lecture de la piste correspondant à ce quatrieme rang ne fonctionne pas, l'on obtient toujours la lecture C. Pour reméfler à cet aconvénfent, on a prévu @@@ cinqulème rang ou rang vérifiouteur e dans lequel le eniffre est toujours opposé à celui du rang différenciateur d. Ce chiffre est done le 1 pour les cinq preniers nombres et le O pour les cinq derniers. On consoit que si per suite d'un défaut de fonctionnement la piste de lecture e' (fig. 4) correspondant au rang différenciateur d isdiquait toujours le chiffre 6, il arriverait un moment où les deux pistes d et e donneraient OO. L'apparition de ce nombre, normalement enclus, Andiquerait alors que l'appareil comporte un défaut de fonctionnement. Bien entendu la position des rangs d et e peut être quelconque on pourrait notamment les prévoir à gauche de l'ensemble ~-b-c. On conçoit que l'ensemble des nombres binaires constitué par les deux rangs d et e n'est pas univoque, puisque lorsqu'on passe du 4 décimal au 5, ce nombre binaire passe de 01 à 10, ctest-à-dire avec un chargement simultané de deux chiffres de sorte que la moindre imperfection dans cette simultanéité pourrait faire apparaître un instant le signal d'erreur 00. Pour y parer, suivant l'invention l'on prolonge quelque peu la partie transparente de la piste et (fig. 4) qui correspond au rang e, de manière que le point de passage du 1 au O sur cette piste e' se trouve retardé par rapport au point de passage de O à 1 sur la piste d'.De même, quand on passe du nombre décimal 9 d'une décade au nombre décimal O de la décade suivante, la partie transparente de la piste e' est avancée pour que le passage du O au 1 sur cette piste s'effectue avant le passage du 1 au O sur la piste d'. Dans ces conditions tout risque d'apparition intempestive du nombre 00 se trouve exclue. Dans ce qui précède on a supposé que le signal d'erreur était constitué par le nombre binaire 000 apparaissant dans les colonnes a, d, c, ce nombre indiquant qu'une cellule qui aurait dû répondre à un éclairement ne l'a pas fait pour une raison quelconque. Il est bien évident eue ce point de vue repose sur l'hypothèse eue le O correspond au non-éclairement d'une cellule et le 1 à son éclairement. Mais évidemment cela est conventionnel et rien n'empecherait d'adop- ter l'hypothèse inverse. il est bien évident qu'en pareil c. toutes les explications qu'on a données ci-dessus subssteraient à la seule condition de remplacer partout 1 par O et O par 1, l te gnal d 'erreur devant alors 111. On a également admis jusqu'ici que le défaut éventuel @ détecter résidait dans la non-réponse d'une cellule. pilais il peut survenir d'autres défauts correspondant plus ou moins à la réponse positive d'une cellule alors qu'elle n'est pas éclairée. On peut supposer par exemple qu'il se produise un court-circuit entre les deux fils aboutissant à la cellule. Le courant passe alors, mEmelorsque la cellule n'est pas éclairée, En pratique pareil défaut peut le plus souvent etre détecté par une différence de niveau, le court-circuit faisant disparattre la résistance interne de la cellule et déterminant donc un niveau anormal d'intensité et/ou de tension qu'il est facile de déceler. Toutefois l'on peut imaginer une variante de code suivant l'invention qui permette de déceler aussi bien l'un que l'autre genre de défaut. Figo 5 indique une telle variante (limitée au groupe principal a, b, c). On peut y relever que dans la succession des nombres il existe pour chacun des rangs à la fois un nombre comportant un 1 dans le rang considéré et un O dans tous les autres, et un nombre comportant un O dans le rang considéré et un 1 dans tous les autres. On est donc assuré que pour chaque cellule une réponse erronée t aussi bien qu'une réponse erronée O aboutira à un nombre de trois cbifres identiques 000 ou 111 constituant signal d'erreur. Il est toutefois à noter que la succession de fig. 5 ne comporte plus deux moitiés parfaitement symétriques lrune de l'autre de sorte qu'on ne peut dire qu'il s'agisse d'un code réellement réfléchi. Cela n'empêche d'ailleurs nullement de lui faire comporter un rang différenciateur d et un rang vérificateur e, tout comme dans le cas de fig. 4. il doit d'ailleurs entre entendu que la description qui précède n'a été donnée autà titre d'exemple et :lu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend tout d'abord relue dans l'exemple de -ìgo 3 et 4 on s'est uniquement attaché à l'identification des unités simples des nombres décimaux identificateurs du déplacement considéré (par exemple de celui de l'organe indicateur d'une bascule). il va sans dire qu'on doit prévoir un agencement semblable pour l'identification des chiffres des dizaines pour celui des chiffres des centaines, etc.... D'autre part, l'application de l'invention n'est nullement limitée au cas d'une décade décimale ; elle englobe au contraire par exemple celui de n'importe quelle succession de signes qu'on désire faire correspondre à un déplacement matériel, ou plus généralement à une grandeur variable auelconque-. R E V E N D I ni A 2 I O N S 1 - Code binaire, destiné à caractériser les éléments successifs d'une série de signes et plus particulièreroent de la suite d'une dé cade décimale, du genre constitué par une succession univoque de nombres binaires comportant un nombre de chiffres déterminé, caractérisé en ce qu'au moins pour un groupe déterminé des rangs d'unités binaires de ces nombres il existe dans la succession pour chacun des rangs de ce groupe un nombre comportant un 1 dans le rang considéré et un O dans tous les autres rangs du groupe précité, tandis que dans aucun des nombres binaires successifs ledit groupe n'est entièrement constitué par es Oo 2 - Code binaire, destiné à caractériser les élêrients successifs d'une série de signes et plus particulièrement de la suite d'une décade décimale, du genre constitué par une succession univoque de nomores binaires comportant un nombre de chiffres déterminé, caractérisé en ce qu'au moins pour un groupe déterminé des rangs d'unités binaires de ces nombres il existe dans la succession pour chacun des rangs de ce groupe un nombre comportant un O dans le rang considéré et un 1 dans tous les autres rangs du groupe précité, tandis que dans aucun des nombres binaires successifs ledit groupe n'est entièrement constitué par des 1. 3 - Code binaire suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, du type réfléchi, caractérisé en ce que le groupe détermine de rangs d'unités est constitué par deux demi-successions univoques inversées, symétriques l'une de l'autre, tandis qu'il est associé à ce groupe un rang différenciateur comprenant le chiffre 1 pour l'une des demi-successions précitées et le chiffre O pour l'autre. 4 - Code binaire suivant la revendication 3, destiné à correspondre à une décade décimale, caractérisé en ce que le groupe déterminé comprend trois rangs d'unités binaires. 5 - Code binaire suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend un rang vérificateur supplémentaire d'unités binaires qui dans chaque nombre du code comporte un chiffre opposé à celui du rang différenciateur, 6 - code d'utilisation d'un code binaire suivant l'un quelconque des revendicatons 3 à 5 par le moyen de pistes de lecture qui correspondent aux divers rangs d'unités binaires des nombres de ce code, caractérisé en ce qu'on établit la partie de la piste de lecture correspondant au rang vérificateur de manière que son point de passage de 1 à O ou de O à 1 se trouve légèrement décalé par rapport au point de passage de 0 à 1 ou de 1 à 0 de la piste qui correspond au rang différenciateur, de manière à viter l'apparition d'un signal d'erreur par défaut de simultanéité des deux passages.