Brevet FR2054630A1 — publié le 19710423

La présente invention concerne un appareillage pour la mesure des vitesses et plus particulièrement une installation permettant de mesurer la vitesse de rotation d'un arbre, la vitesse d *un mouvement de va-et-vient d'un élément ou la vitesse de mouve-5 ments semblables. L'installâtioh est extrêmement sensible, précise et fiable tout en étant compacte de mise en place facile sur une machine existante ou sur une machine en cours de fabrication, et elle peut être fabriquée d'une façon économique. On a proposé jusqu'à présent divers systèmes de mesure des 10 vitesses utilisant des génératrices tachymétriques, ou bien des dispositifs équivalents tels que dés générateurs d'impulsions, a-fin de produire des tensions proportionnelles à la vitesse. De telles installations ou systèmes sont relativement -coûteux à fabriquer, difficiles à mettre en place et ne sont ni précis ni fia-5 bles. La présente invention se propose de supprimer les inconvénients des dispositifs de la technique antérieure et de réaliser un système de mesure perfectionné des vitesses. En conséquence, elle concerne un système ou installation 20 pouvant être utilisé pour indiquer le manque de rotation ou de mouvement approprié d'un élément d'une' machine telle qu'une moissonneuse-batteuse, par exemple, dans laquelle un glissement, ou une rupture d'une courroie ou tout autre mauvais fonctionnement peut produire des dégâts et des pertes de temps considérables si £5 un tel incident n'est pas détecté immédiatement. Suivant la présente invention, des dispositifs, de détection fonctionnement périodiquement à une fréquence proportionnelle à la vitesse de déplacement d'un élément, les dispositifs de détection comprenant de préférence un commutateur comportant deux con-30 tacts qui sont périodiquement en prise du fait du mouvement" de l'élément. Les contacts peuvent être commandés par une came reliée à l'élément ou, de préférence, on utilise un commutateur à lames magnétiques comportant une ou plusieurs palettes en matière magnétique et un aimant porté par l'élément qui doit se déplacer, près 35 du commutateur à lames magnétiques, pendant le mouvement dudit é-lément. Ce dernier peut tourner, se déplacer d'un mouvement de va-et-vient ou autrement suivant un trajet périodique prédéterminé et le commutateur peut être manoeuvré une fois ou un nombre entier de fois pendant chaque tour, chaque mouvement de va-et-vient ou 40 chaque mouvement périodique de l'élément. Des générateurs comman 70 25667 2 2054630 dés par les dispositifs de détection émettent un signal en forme de dents de scie, le signal étant fixé à un premier niveau pendant chaque fonctionnement des dispositifs de détection et variait de façon, uniforme de manière à atteindre un second niveau avant 5 de revenir au premier, pour, le^fonctionnement suivant du dispositif de détection. De cette- manière, la différence entre le premier et.le second niveaux est en.général inversement proportionnelle à la vitesse ou à la rapidité du mouvement de l'élément. En mesurant la différence entre les niveaux, on peut obtenir une indica-10 tion extrêmement précise et fiable. Suivant- une caractéristique particulière de l'invention, le générateur1de, dents de scie comprend un dispositif de fixation a-gencé de manière à fixer la charge d'un condensateur à un certain niveau pour chaque fonctionnement du dispositif de détection, la "15 charge du condensateur variant d'une manière uniforme pour atteindre un niveau différent entre les périodes de fonctionnement du dispositif de détection. De préférence, les dispositifs de fixation sont montés en parallèle sur le condensateur et ce dernier est chargé par une source de tension, par l'intermédiaire d'une 20 résistance appropriée. Bien que le condensateur puisse être déchargé ou chargé jusqu'à -un certain niveau, directement par le fonctionnement des contacts du dispositif de détection, on utilise de préférence -un dispositif de commande tel qu'un transistor comportant Une base ser-25 vant à agir sur le courant la traversant, un dispositif de couplage du condensateur étant monté entre la base et le dispositif de détection et rendant le transistor; ou tout autre dispositif de commande, conducteur pendant un intervalle de courte durée chaque fois que le dispositif de détection fonctionne. A l'aide de cet 30 agencement, la durée de fonctionnement du dispositif de détection n'a pas d'importance critique, et chaque fois qu'il fonctionne, ceci n'a pour résultat que de faire fonctionner le dispositif de fixation de manière à obtenir une mesure plus sensible et plus précise. 35 Suivant une autré caractéristique particulière de l'inven tion, le dispositif de mesure est constitué par- un second condensateur qui .est; couplé par l'intermédiaire d'un dispositif à conduction unidirectionnelle au: condensateur -du générateur de dents de scie et qui sert à charger le second condensateur au niveau de 40 pointe,, le. second condensateur fonctionnant ainsi comme dispositif 70 25667 5 2054630 d'intégration ou d'emmagasinage. Une autre caractéristique particulière de l'invention réside dans l'utilisation d'un circuit comparateur de tensions monté dans le dispositif de mesure et qui compare la sortie du généra-5 teur de dents de scie avec une tension de référence. De préférence, la source de la tension de référence: et-le générateur de dents de scie sont tous les deux connectés à une source de tension commune afin de réduire l'effet des variations de la tension d'alimentation* • 10 Une autre caractéristique importante de l'invention réside dans l'utilisation d'un circuit de déclenchement qui passe d'un premier état à tin second état lorsqu'on lui applique une certaine tension, laquelle tension est proportionnelle à là sortie du générateur de dents de scie. De-préférencele circuit de déclenche-15 ment est un déclencheur Schmitt et de préférence il est connecté à la même source de tension que le générateur de dents de scie et le comparateur de tensions. La sortie du circuit de déclenchement peut être utilisée pour faire fonctionner un..dispositif indicateur approprié indiquant que 20 la vitesse du mouvement est soit supérieure, soit 'inférieure à une certaine valeur ou "bien pour mettre en fonctionneront n'importe quel dispositif de commande approprié. " - D'autres avantages et caractéristiques^ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des''dessins 25 annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins,' la figure 1 est un schéma d'un système de mesure de vitesse suivant la présente invention comportant :une première forme pré-30 férée de dispositif de détection ; - la figure 2 est un schéma d'une autre forme de dispositif de détection pouvant être utilisé dans le système de la "figure 1; et . la figure 3 est un schéma d'une troisième forme de disposi-35 fif de détection pouvant être utilisé dans le système de la figure 1 « . . . . La référence 10-indique d'une manière générale un système ou installation.de mesure, des vitesses suivant la présente invention. Le système. 10 comprend un dispositif de détection indiqué 40 par la référence 11, qui est agencé de-Manière à être commandé par 70 25667 4 ' 2054630 la rotation d'un arbre 12 qui, par exemple, peut être l'arbre d'une moissonneuse-batteuse. Pendant-le fonctionnement des moissonneuses-batteuses, certains arbres peuvent cesser de tourner ou bien peuvent continuer à tourner à une vitesse réduite du fait de 5 la rupture ou du glissement d'une courroie et si de tels défauts de fonctionnement ne sont pas détectés rapidement, la machine en continuant à fonctionner peut subir des dégâts considérables. Le dispositif de détection' 11 comprend un aimant permanent 1J qui est fixé par exemple par collage sur l'arbre 12 et un commu-10 tateur à lames magnétique 14 comprenant deux palettes élastiques 15 et 16 en matière magnétique disposées dans une enveloppe 17 et dont les extrémités libres subissent une attraction magnétique pendant la partie de chaque -tour de l'arbre 12 où l'aimant permanent 13 passe à proximité du,commutateur 14. 15 La figure 2 représente un autre type de dispositif de détec tion indiqué par la. référence 18 dans lequel une came 19 montée sur un arbre tournant 20 est agencée de maDière à venir en prise avec le contact 21 d!un commutateur et le mettre en prise avec un second contact 22» une fois par tour de 360? de l'arbre 20. 30 La figure 3 représente tin autre type dé dispositif-de détec tion, indiqué par la référence numérique 24, dans lequel un aimant permanent 25 est fixé en le collant ou autrement sur un élément 26 animé d'un mouvement de va-et-vient et-est agencé de manière à actionner un commutateur à lames magnétique 27» semblable au 25 commutateur 14» pour une position de l'élément 26 intermédiaire entre les limites extrêmes de son parcours, lesquelles sont indiquées en traits mixtes. Le commutateur 27 est de ce fait actionné deux fois pendant chaque cycle complet du mouvement de va-et-vient de l'élément 26. Il va de soi que le commutateur 27 pour-30 rait être disposé de manière à n'être actionné..qu'à une seule limite extrême du parcours de l'élément 26, une seule fois pendant chaque cycle complet de son mouvement. Il va également cfe soi que des aimants ou des cames supplémentaires peuvent être utilisés pour obtenir n'importe quel nombre entier voulu de commandes pen-35 dant la rotation ou le cycle de mouvement d'un élément mobile. De plus, on peut utiliser, à volonté des dispositifs photoélectriques ou autres à la place des commutateurs à commande mécanique ou magnétique. La palette 15 du commutateur 14 est connectée à la masse 40 tandis que sa palett®. 16.est connectée à un générateur de dents 70 25667 5 2054630 de scie indiqué dans son ensemble par la référence 28. Lorsqu'on utilise le dispositif de détection 18 de la figure 2, le contact 21 est connecté à la masse tandis que le contact"22 est connecté au générateur de dents de scie 28 et de même, lorsqu'on utilise 5 le dispositif de détection de la figure 3» une première borne du commutateur 27 est connectée à la masse tandis que son autre borne est connectée au générateur 28. Le générateur 28 comprend un condensateur 30 dont une première borne est connectée à une borne 31 d'alimentation en courant 10 qui peut être connectée à la borne positive d'une source de ôou-rant continu telle qu'une batterie d'accumulateurs et dont la borne négative est connectée à la masse. L'autre borne du condensateur 30 est connectée à un point 32 du circuit, lequel-est connecté par l'intermédiaire d'une résistance fixe 33 et d'une résistan-15 ce réglable 34 à la masse. Lorsqu'il n'y a pas d'autre circuit, le condensateur 30 se charge d'une manière exponentielle lorsque la tension d'alimentation lui est appliquée, suivant un. régime qui est déterminé par sa capacité et par la valeur des résistances 33 et 34. Cependant, le condensateur 30 est déchargé périodiquement 20 lorsque le dispositif de détection 11 fonctionne. En particulier, on utilise un transistor 35 dont l'émetteur est connecté à la borne 31 d'alimentation en courant et dont le collecteur est connécté par une résistance 36 au point 32 du circuit. La base du transistor 35 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance-37 à. un 25 point 38 du circuit qui est connecté par une résistance 39 à la borne 31 et par un condensateur 40 à la palette 16, une résistance 41 étant montée entre la palette 16 et la borne 31. Pendant le fonctionnement, lorsque la palette 16 vient en contact avec la palette 15» le courant passe de la borne d'alimen-30tation à travers la jonction émetteur-base du transistor 35» la résistance 37» le condensateur 4-0 et le commutateur 17 pour aller à la masse. Le transistor 35 est alors fortement conducteur ce qui fait décharger le condensateur 30 par le trajet émetteur-connecteur du transistor 35 et par la résistance 36 de limitation du 35 courant. Cette opération ne se poursuit que pendant un intervalle de très courte durée, le condensateur 40 étant décharge rapidement et même lorsque le commutateur de détection 17 reste fermé pendant un intervalle de temps important, la conduction du transistor 35 est limitée à un intervalle de durée relativement' courte. Après 40 1'ouverture du commutateur de détection 17, cependant, le conden 70 25667 6 2054630 sateur 40 peut se décharger à travers les résistances 39 et 41 de manière à être déchargé presque complètement au moment de la fermeture suivante du commutateur 17. Lorsque 11 arbre 12 tourne à une vitesse constante, le niveai 5 auquel tombe le potentiel du point 32 du circuit, juste avant chaque fermeture du commutateur 17, dépend de la vitesse de rotation. Avec une vitesse de rotation élevée, le niveau du potentiel est relativement élevé tandis que pour une rotation très lente, le niveau du potentiel peut tomber à une valeur proche de celle de la 10 masse. Le nivèau du potentiel constitue ainsi une indication de la vitesse de rotation de l'arbre 12. La sortie du générateur de dents de scie 28, qui se présente au point 32 du circuit, est appliquée à un circuit comparateur de tensions indiqué dans son ensemble par la référence 42. Le cir-15 cuit 42 comprend deux transistors 43 et 44 dont les collecteurs sont reliés à la masse par l'intermédiaire de résistances 45 et 46 et dont lez émetteurs sont connectés ensemble et par une résistance 47 à la borne 31. La base du transistor 43 est connectée par un condensateur 49 à la borne 31 et par une diode 50 au point 32 20 du circuit. La base du transistor 44 est connectée par une résistance *53 à la masse et par une résistance 52 à la borné 31. Lorsque le circuit comparateur de tensions 42" fonctionne, le condensateur 49 se charge suivant la pointe de charge produite aux bornes du condensateur 30 du générateur 28. De ce fait, le poten-25 tiel de la base 43 s'élève ou diminue suivant les accroissements ou les diminutions de la Vitesse de rotation de l'arbre 12. Le condensateur 49 en combinaison avec la diode 50, forme un circuit d'emmagasinage ou d'intégration évitant les variations rapides de potentiel de la base du transistor 43 et stabilisant le fonction-30 nement. Les transistors 43. et, 44 fonctionnent de manière à comparer la tension de sortie du générateur 28, appliquée au condensateur 49, avec une tension de référence appliquée à la base du transistor 44 qui constitue une certaine fraction, de préférence la moi-35 tié, de la tension d'alimentation. Le fonctionnement est tel que la sortie du comparateur de tensions, appliquée au collecteur du transistor 44 n'est pas influencée par les variations de la tension d'alimentation, dans certaines limites normales. La sortie du circuit comparateur de tensions, qui se présen-40 te au collecteur du transistor 44, est appliquée à un circuit 70 25667 7 2054630 déclencheur Schmitt indiqué d'une manière générale par la référence 55 et qui comprend deux transistors 56 et 57. Les émetteurs des transistors 56 et 57 sont connectés ensemble par une résistance 58 à la masse, le collecteur du transistor 56 est connecté à la 5 base du transistor 57 et par une résistance 59 à la borne 31, la-base du transistor 56 étant connectée directement au collecteur du transistor 44. Le collecteur du transistor 57 est connecté par l'intermédiaire d'une lampe 60 à ion point 61 du circuit qui est connecté par une résistance variable 62 à la borne 31. 10 Pendant le fonctionnement, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre 12 tombe en-dessous d'ione certaine vitesse déterminée, le circuit 55 se déclenche dans -un premier sens, ce qui rend le transistor 57 fortement conducteur et fait allumer la lampe 60. La laa pe 60 indique ainsi le moment où la vitesse est inférieure à une 15 certaine vitesse déterminée. Lorsque la vitesse augmente et prend une valeur supérieure à la vitesse déterminée, le circuit 55 se déclenche en sens opposé et bloque le transistor 57 en faisant é-teindre la lampe 60. Pour indiquer positivement, cette situation, on -utilise un circuit inverseur 63 comprenant un transistor 64 dorfc 20 la base est connectée par une résistance 65 au collecteur du transistor 57, dont l'émetteur est connecté par une diode 66 à la masse et dont le collecteur est connecté par une lampe 67 au point. 61 du circuit. Lorsque la vitesse est supérieure à la vitesse déterminée et que le transistor 57 est non conducteur, un potentjeL re-25 lativement élevé est appliqué par la résistance 65 à la base du transistor 64 ce qui le rend conducteur et fait allumer la lampe 67. La lampe 67 indique ainsi le*moment où la vitesse est supérieu . re à une vitesse déterminée tandis que la lampe 60 indique le moment où la vitesse est inférieure à celle-ci. On peut régler l'in-30 tensité de la lampe en réglant la résistance variable 62. " La vitesse déterminée peut êtr^réglée de diverses manières, mais de préférence on peut la régler en agissant sur la résistance 34 du circuit de charge du condensateur 30 du générateur 28. A la place ou en plus des lampes 60 et 67', on peut utiliser 35 d'autres dispositifs de signalisation, tels que des dispositifs à signaux sonores pour indiquer le'moment où la vitesse est supérieure ou inférieure à une vitesse déterminée et on peut également utiliser le circuit pour appliquer un signal de commande à un système régulateur, tel que par exemple un système agissant pour ré-40 gler la vitesse d'entraînemunt d'un arbre. De plus, la sortie du 70 25667 « 8 2054630 générateur 28 ou la sortie du- comparateur de tensions 42 peut être appliquée à un appareil de mesuré ou un autre dispositif indicateur afin d'indiquer directement la valeur de la vitesse ou bien on peut l'appliquer à un système de commande. 5 II va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre d'exemple préférentiel explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini 10 par les revendications annexées. 70 25667 9 2054630 REVENDICATIONS 1» Appareillage pour la mesure de la vitesse d'un élément, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de détection fonctionnant périodiquement à une fréquence proportionnelle à la vi-5 tesse de mouvement de l'élément, un générateur commandé par le dispositif de détection et agencé de manière à émettre un signal en forme de dents de scie dont la valeur esi?îixée à un premier niveau à chaque fonctionnement du dispositif de détection et variant suivant un certain taux pour atteindre un second niireau avant de re-10 venir au premier niveau pour le fonctionnement suivant du dispositif de détection, et un dispositif de mesure sensible à la différence entre le premier et le second niveaux. 2. Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection est constitué par un commuta-15 teur comportant deux contacts, un dispositif de commande agissant de manière à mettre en prise périodiquement ces contacts à ladite fréquence proportionnelle à la vitesse de mouvement de l'élément. 3 o Appareillage suivant la revendication 2, caractérisé en 20 ce que le commutateur est un commutateur à lames magnétique, comportant une palette en matière magnétique, un aimant porté par l'élément se déplaçant au voisinage du commutateur à lames, magnétique pendant le mouvement de l'élément. 4. Appareillage suivant la revendication 2, caractérisé en 25 ce que le dispositif de commande est constitué par une came montée sur l'élément, le commutateur comprenant tin bras actionné par ladite came. 5. Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément est un élément tournant, le dispositif de détec- 30 tion pouvant fonctionner un nombre entier de fois pendant chaque tour de l'élément. 6. Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 1-'élément est animé d'un mouvement de va-et-vient, le dispositif de détection pouvant fonctionner un nombre entier de fois 35 pendant chaque cycle du mouvement de va-et-vient de l'élément. 7. Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de dents de scie comprend une capacité, un dispositif de fixation fixant la charge de la capacité à un certain niveau chaque fois que le dispositif de détection fonctionne 40 et un dispositif modifiant la charge du condensateur à un certain 70 25667 10 2054630 taux pour l'amener à un niveau différent, 8. Appareillage suivant la revendication 7» caractérisé en ce que le dispositif modifiant la charge est constitué par une résistance, un dispositif connectant la résistance et le condensa- 5 teur en série sur une source de tension, le dispositif de fixation étant monté en parallèle sur la capacité afin de la décharger chaque fois que fonctionne le dispositif de détection. 9. Appareillage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comprend une seconde capacité et 10 un dispositif à conduction unidirectionnelle monté en série avec la seconde capacité aux "bornes de la capacité du générateur de dents de scie afin de charger la seconde capacité jusqu'audit second niveau. 10. Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en 15 ce que le générateur de dents de scie comprend un dispositif de commande couplé à la capacité et comportant une électrode de commande, un dispositif de couplage capacitif reliant l'électrode de commande au dispositif de détection afin de rendre le dispositif de commande conducteur pendant un intervalle de courte durée cha- 20 que fois que fonctionne le dispositif de détection. 11. Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comprend un circuit comparateur de tensions présentant deux entrées, tin dispositif appliquant une tension de référence à l'une des entrées, et un dispositif appli- 25 quant à l'autre entrée une tension proportionnelle à la différence entre le premier et le second niveaux. 12. Appareillage suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'un dispositif connecte à la fois le générateur de dents de scie et la source de tension de référence à une source de tension 30 commune. 13. Appareillage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comprend un circuit de déclenchement passant d'un premier état à un second état lorsqu'une certaine tension lui est appliquée, un dispositif appliquant à ce cir- 35 cuit de déclenchement une tension proportionnelle à la différence .entre le premier et le second niveaux. 14-. Appareillage suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement est un circuit de déclenchement Schmitt. 40 15. Appareillage suivant la revendication 13, caractérisé en ' 70 25667 n 2054630 ce que le dispositif appliquant ladite tension au circuit de déclencliement comprend un circuit comparateuyâ.e tensions présentant deux entrées, un dispositif appliquant une tension de référence à l'une des entrées et un dispositif appliquant à l'autre entrée 5 une tension proportionnelle à la différence entre le premier et le second niveaux. 16. Appareillage suivant la revendication 15, caractérisé en ce qu'un dispositif connecte le générateur de dents de scie, la source de tension de référence et le circuit de déclencliement 10 à une source de tension commune. 17. Appareillage suivant la revendication 13, caractérisé en ce que des dispositifs de signalisation sont mis en fonctionnement lorsque le circuit de déclencliement passe de son premier état à son second état. 15 18. Appareillage suivant la revendication 13, caractérisé en ce- que le circuit de déclenchement est ramené à son premier é-tat lorsqu'on lui applique une tension inférieure à ladite certaine tension, le dispositif de signalisation étant mis en fonctionnement lorsque le circuit de déclenchement passe de son second 20 état à son premier état.