Brevet FR2116280A1 — publié le 19720713

La présente invention a pour objet un compte or mécanique binaire à fonctionnement réversible. Ce compteur mécanique oinaire réversible est saractérlsé en ce qu'il comporte une plaquette dont la partie supérieure est munie d'un rebord sur tout son pourtour et sert de surface de support à un sombre donné de mot i- les,deux enclos ménagés sur cette surface et séparés par des couloirs ramifiés,des pièces indéformables formant basculeurs entre deux positions stables prédéterminées,des dispositifs de visualisation consistant en des doublets de chiffres 0 ou I associés à chaque basculeur et alternativement masqués ou ap3arents selon la position prise par chaque basculeur,lesdits basculeurs et couloirs ramifiés formant un passage opérationnel entre les deux enclos en sorte que le passage d'un mobile d'un enclos,dit premier enclos,à l'autre,djt deuxième el.clos,est éventuellement possible suivant un itinéraire prédéterminé par la position de chacun des basculeurs utilisés, ce passage entrainant la modlflcstion de la position d'au moins un basculeur,et en ce que le retour dudit mobile dudit deuxième enclos vers ledit premier enclos est alors possible suivant un seul itinétaire entrainant obligatoirement la remise des basculeurs dans les positions dans iesquelles ils se trouvaient avant le passage dudit mobile dudit premier enclos vers ledit deuxième enclos. L'utilisateur d'un tel compteur peut donc faire passer une succession de mobiles du premier enclos vers le deuxième enclos selon un chemin unique pour chaque mobile cours de son passage,chaque mobile modifie la configurationpprise par l'ensemble des basculeurs,de sorte 7ue le chemin imposé au mobile suivant sera également unjue mais dlfférent.Un tel passage correspond à l'addition,en langage binaire,du nombre I,dont le résultat est indiqué par les chiffres 0 ou I visibles lorsque l'opération est terminée. te plus,un mobile parvenu dans le deuxième enclos :.e peut ètre ramené dans le premier enclos qu'en empruntant,à l'envers,le chemin pris par le dernier mobile ayant passé du premier enclos dans le deuxième enclos:ce faisant,ce mobile entraine le retour des basculeurs à la configuration qu'ils prése;itaient avant le passage dudit dernier mobile dx premier enclos au deuxième e.clos.Un tel passage correspond à la soustraction en langage binaire du nombre I,dont le résultat est immédiatement visible. Le compteur mécanique binaire selon l'invention établit ainsi automatiquement une correspondance entièrement visualisée entre une configuration de l'ensemble des basculeurs et le nombre de mobiles situés dans le deuxième enclos. IL est ainsi bien adapté à aider de jeunes élèves à comprendre d'une part le mécanisme dii comptage en largage blnaire,de l'addition et de la soustraction dans ce même langage,et d'autre part,la correspondance qui peut exister entre une collection d'objets,matérialisés par les mobiles parvenus dans le deuxième enclos et un nombre caractéristique de cette collection et écrit dans un langage donné. Les objets,caractéristlques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre,à titre d'exemple,en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels: -la fig.I est une vue en plan d'un compteur mécanique binaire réversible se lon l'invention. -la fig.2 est une vue en coupe transversale de ce compteur suivant la li gne I-I,-cette figure ayant été renversée de 900. -la fig.3 est une vue en perspective de l'un des basculeurs utilisés. Un compteur mécanique binaire selon l'invention comporte donc une surface plane 10 avec un haut II,un bas I2,une extrémité gauche 13 et une extrémité droite 14.Cette surface 10 sert de surface de support pour roulement ou glissement d'un nombre donné de mobiles qui,dans l'exemple représenté,sont des palets en acier au nombre de huit,I5A à I5H.Dans chaque palet est ménagée une cavité circulaire concentrique I6A à I6H pour engagement d'un cylindre long et plein I7 permettant de déplacer un palet choisi. Sur tout le pourtour de la surface 10 est ménagé un rebord I8 empechant tout mobile de quitter cette surface 10. Sur cette surface 10 est ménagé un enclos 19 limité d'une part par le rebord 18 sur une partie du bas I2,sur toute la longueur de l'extrémité I3, sur tout le haut II et sur une partie de l'extrémité I4,d'autre part par deux rebords 20 et 2I dressés sur la surface IO.Un deuxième enclos 22 y est également ménagé,limité d'une part par le rebord 18 sur une partie du bas I2 et de l'extrémité I4,d'autre part par le rebord 21 sur une partie de sa lon gueur et par les rebords 23,248,24B,24C dressés sur la surface 10. Sur la surface 10 sont encore ménagés un certain nombre passages,couloirs ou goulets,à savoir: -trois couloirs-rectilignes parallèles 28A,28B,28C connexes à l'enclos 22 et ménagés respectivement entre les blocs 26 et 29A,29A et 29B,29B et 29C assujettis sur la surface I0:. -Trois couloirs rectilignes parallèles 25A,25B,25C,situés respectivement dans le prolongement des couloirs 28A,28B,2C et ménagés respectivement erl- Tre les blocs 26 et 27A,29A et 27-Bl29B et 27G et débouchant respectivement dans l'enclos I9 et dans les couloirs 30A et 30B décrits dessous. Trois couloirs coudés 30A,301,30C,ménagés respectivement entre d'une part le rebord 20 et les blocs 27A,27B,27C,et d'autre part les blocs 29A? 29B,2qC,aboutissant d'un coté et respectivement dans les couloirs 25A,25B, 25C,de loutre et respectivement dans les couloirs 25B,25c et dans l'enclos I .En certains endroits de ces couloirs sont gravés des "0",44A,44B,44C. Dans les blocs 29A,29B,2@C sont ménagés trois logements axiaux 3IA,3IB, 3IC,pour montages pivotants de trois basculeurs identiques 32A,32B,32C,l'un d'eux étant représenté en détail sur la fig.3:chaque basculeur est constitué d'une pièce mécanique indéformable comportant un premier bras 36,termi- né par une extrémité 37;ce premier bras forme latéralement et de part et d'autre deux pistes 38 et 39;la première plate 38 se terrine sur une deuxième bras 40,la deuxième piste 39 se termine sur un troisième bras 4I;les bras 40 et 41 sont reliés l'un à l'autre par deux pistes 42 et 43 connexes; sur la partie supérieure du bras 40 est gravé un chifrre "I"-45;de plus,un tel basculeur comporte un logement axial 33 pour engagement d'un pivot 34 comportant un rebord supérieur 35,prolongé par un bras 46:sur la fig.I,le pivot 34A,engagé dans les logements 33A,3IA maintient pivotant le basculeur 32A,tandis que le rebord 35A applique ce même basculeur contre la partie supérieure du bloc 29A;de même pour les basculeurs 32B et 32c appliqués contre les parties supérieures des blocs 29B et 29C. Chacun des basculeurs 32A,32R,32c peut ainsi prendre deux positions stables par butée de son extrémité 37A,37C,37B soit contre le rebord 20, soit contre l'un des rebords 24A,24B,24C:lorsque l'extrémité 37 butte contre le rebord 20,basculeur 32A par exemple,le chiffre O est visible,4tA, tandis que le chiffre I,45A,est masqué par le bras 46,46A:un tel basculeur sera dit ei position O ou première position;lorsque l'extrémité 37 butte contre l'un des rebords 24A,24B,24c,basculeur 32B par exemple,le chiffre I, 45B,est visible et le chiffre 0,44B,est masqué par le bras 40,40B::un tel basculeur sera dit en position I ou deuxième position. On explicitera maintenant en détail les divers modes d'intervention d' un quelconque basculeur en se repérant tout d'abord au basculeur 32A de la fig.I,représenté e position 0:la piste 39A interdit le passage d'un mobi le du couloir 25A vers le couloir 30A;de même,la piste 43A interdit le pas saO-e de tout mobile de l'enclos 22 vers le couloir 28A.Par contre,le passage d'un mobile du couloir 25A vers le couloir 28A est possible::un tel mobile agissant sur le basculeur 32A par l'intermédiaire de la piste 39A forcera le basculeur 321i à pivoter,dégageant progressivement le couloir 28A;lorsque le mobile est passé,l'extrémité 37A butte contre le rebord 24A et se retrouve donc dans la position I,analogue à celle représentée sur la fig.I par le basculeur 32B.De même,et toujours dans le cas du bascuelur 32A supposé dans la position 0,le passage d'un mobile Du couloir 30A vers le couloir 25A est possible::un tel mobile,agissant sur le basculeur 32A par 1-' intermédiaire de la piste 38A forcera ce basculeur à pivoter,le couloir 30A n'atarit,gràce au coude qu'il presente,complètement dégagé que lorsque l'extrémité 37Â appuie On se reférera maintenant au basculeur 32B de la fig.I représenté en position I:la plaste 38B interdit le passage de tout mobile du couloir 2=B vers le couloir 28B;de même,la piste 42B interdit le passage de tout mobile du couloir 25C vers le couloir 30B;par contre,un mobile peut passer du couloir 25B au couloir 25C::agissant sur l'extrémité de la piste 38B,uii tel mobile forcera le basculeur à pivoter Jusqu'à ce qu'il se retrouve dans sa position O;de mêmejun mobile peut passer du couloir 28B au couloir 25B:agissant sur la piste 39B,un tel mobile forcera le basculeur 32B à pivoter jusqu'à ce qu'il se retrouve dans sa position o. I1 est évident que tout basculeur en position O se comporteainsi qu'il a été décrit pour le basculeur 32A,et que tout basculeur en position I se comporte ainsi qu'il a été décrit pour le basculeur 32B. L'intérèt didactique du compteur binaire réversible selon l'invention sera maintenant explicité en se reférant à l'ensemble de la fig.I:on suppose qu'initialement tous les mobiles se trouvaient dans l'enclos 19 et que tous les basculeurs avaient été disposés dans leur position O,le compteur indiquant alors "OOO".Sur cette fig.I,le compteur indique OIO,motrant que deux mobiles,I5A,I5B par exemple sont passés dans l'enclos 22::en effet,le premier mobile,I5A par exemple,a suivi le chemin 25A,28A seul possible initialement et fait pivoter le basculeur 32A dans sa position I;le compteur indiquait alors OOI,soit un.Le deuxième mobile par exemple,a suivi le chemin 25A,30A,25B,28B,seul possible à ce moment-là,ramenant le basculeur 32A dans sa position O et amenant le basculeur 32B dans sa position I,ef fectuant ainsi une opération analogue à une retenue;le compteur binaire a réalisé l'opération: 00I un +OOI +un OIO deux et indique le résultat. I1 est possible de ramener,par exemple,le mobile I5B dans l'enclos 19 en lui faisant emprunter le chemin 28B,25B,30A,25A seul possible:ce mobile I5B aura ramené le basculeur 32B dans sa position Oet le basculeur 32A dans la position I;le compteur aura donc réalise l'opération: OIO deux -OOI -un OIO un et en indiquera le resultat. A ce moment-là,il serait possible de ramener également le dernier mobile, I5A par exemple,dans l'enclos 19,qui suivrait le chemin 28A,25A devenu le seul possible et ramènerait le basculeur 32A dans sa position O-,le compteur indiquant alors à nouveau 000. Le compteur mécanique binaire réversible selon l'invention peut ainsi realiser toute succession de telles auditions et soustractions élémentaires en indiquant toujours,en langage binaire,le nombre de mobiles parvenus dans l'enclos 22pourvu que ce nombre reste inférieur ou égal au nombre re présenté par l'écriturs:III,soit sept. Supposons maintenant que sept mobiles,I5A à I5 par exemple,soient par vers dans l'enclos 22,tous les basculeurs étant donc dans leur position I; supposons qu'alors on essaie de faire passer le dernier mobile I5H dans 1' enclos 22:ce mobile suit nécessairement le chemin 25A,30A,25B,30B,25C,30C, seul possible,ramenant successivement tous les basculeurs dans leur position O,et se retrouve dans ce même enclos 19:le compteur est saturé et ne peut plus assurer la correspondance entre l'indication de ses basculeurs et le nombre de mobiles dans l'enclos 22;les couloirs 28A,28B,28C sont obstrués et aucun mobile ne peut plus quitter l'enclos 22.Pour que cette opération redevienne possible,il existe deux solutions:: -ou bien eiigager à nouveau le mobile I5A dans le c uloir 25A,ce qui le con duira dans l'enclos 22 après que le basculeur 32A soit passé dans sa posi tion I:tous les mobiles disponibles se trouvent dans l'enclos 22 et la situation précédente se reproduira des que l'on aura fait repasser un mobile quelcorsque,I5H par exemple dans l'enclos 19.(Notons que si l'on disposait de mobiles en nombre supérieur,il serait possible de compter à nouveau,mais tous les résultats obtens seraient entachés d'une erreur égale à huit) -ou bien faire suivre à nouveau au mobile I5H le chemun 30C,25C,30B,25B,3 30A,25A,tous les basculeurs étant ramenez dans leur position I,la correspondance ci-dessus indiquée étant alors entièrement rétablie. Notons que le chemin ainsi parcouru par le mobile I5H n'est possible que lorsque tous les basculeurs sont dans leur position I:par exemple,dans le cas de la fig. un mobile quelconque,I5C par exemple,engagé dans le couloir 30C parviendrait jusqu'au couloir 25C après avoir fait basculer le basculeur 32C jusqu'à sa position I,mais serait bloqué par la piste 42B du basculeur 32B:il serait nécessaire de ramener ce mobile I5C dans l'enclos I9 par le chemin 30C,seul possible,ce qui ramènerait également le basculeur 32C dans sa position O:le chemin de sortie de l'enclos 19 est bien le couloir 25A et non le couloir 30C. Bien entendu,la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée,mais englobe toute variante d'exécution, notamment en ce qui concerne le nombre,la présentation et la forme des organes mis en oeuvre,et plus particulièrement des basculeurs.A ce sujet,il convient de iloter que le passage opérationnel 47,constitue de l'ensemble des couloirs et basculeurs utilisés,peut ètre considéré comme formé de la juxtaposition en cascade de dispositifs identiques comprenant d'une part trois couloirs en forme de patte d'oie,tels que par exemple les couloirs 25Â128A et 30A d'une partie de l'ensemble des couloirs,et d'autre part un basculeur,42A par exemple,et que l'on pourrait sans changer aucunement la nature de l'appareil augmenter ou diminuer le nombre de tels dispositifs. S'agissant,en outre,des mobtles,ils pourraient ètre constitués de palets en matériau ferromagnét1que,ne comportant pas d'excavation circulaire, mais dirigés au moyen d'un aimant déplace par l'utilisateur en dessous de la plaquette support de mobiles;de plus,et toujours dans le cas de mobiles en matériau ferromagnétique,la plaquette pourrait ètre recouverte d'un couvercle protecteur transparent,le déplacement des mobiles pouvant alors etre obtenu au moyen d'un aimant déplacé manuellement sur le dessus de ce couvercle.De plus,les mobiles pourraient également ètre constitués de billes, en acier ou autre;;elles seraient alors déplacées par inclinaisons manuelles de la plaquette support de mobiles de façon que l'enclos 19 se trouve audessus de l'enclos 22 lorsqu'il s'agit de diriger un mobile dans ce sens,ou au contraire de façon que l'enclos 22 se trouve au-dessus de l'enclos 19 s'il s'agit de ramener un mobile de l'enclos 22 vers l'enclos I9.De plus, la surface support de mobiles pourrait ètre dressée sur un dispositif du genre ardoise magique,de fagon,par exemple,que le cylindre I7,traversant completement tout mobile 15,matérialise le trajet suivi par ce mobile par un tracé continu effectué sur la partie supérieure de l'ardoise. Notons,pour terminer,que la description ci-dessus a montre l'intérèt qu'il y a à utiliser un nombre donné de mobiles,soit huit dans l'exemple présenté,correspondant aux trois basculeurs utilisés,et,plus généralement, 2 'spi l'on dispose de n basculeurs;toutefois,l'appareil décrit ci-dessus pourrait fonctionner également avec un nombre différent de mobiles. REVENDICATIONS I)Compteur mécanique binaire réversible caractérisé en ce qu'il comporte une plaquette dont la partie supérieure est munie d'un rebord sur tout son pourtour et sert de surface de support à un nombre donné de mobiles,deux enclos ménagés sur cette surface et séparés par des couloirs ramifiés,des pieces indéformables formant basculeurs entre deux positions stables prédéterminées,des dispositifs de visualisation consistant en des doublets de chiffres O ou I associés à chaque basculeur et alternativement masqués ou apparents selon la position prise par chaque basculeur,lesdits basculeurs et couloirs ramifiés formant un passage opérationnel entre les deux enclos en sorte que le passage d'un mobile d'un enclos,dit premier enclos,à l'autre,dit deuxième enclos,est éventuellement possible suivant un itinéraire prédéterminé par la position de chacun des basculeurs et en ce que le retour dudit mobile dudit deuxième enclos vers ledit premier enclos est alors possible suivant un seul itinéraire entrainant oblogatoirement la remise des basculeurs dans l'état dans lequel ils se trouvaient avant le passage dudit mobile dudit premier enclos vers ledit deuxième enclos. 2) Compteur mécanique binaire réversible suivant la revendication I,ca ractérisé en ce que le passage opérationnel comporte une succession de dispositifs identiques comprenant d'une part un ensemble de trois couloirs disposés en forme de patte d'oie,et d'autre part une pièce indéformable comportant trois bras,dits respectivement premier,deuxième et troisième bras et reliés,le premier et le deuxième bras par une piste dite première piste, le premier et le troisième bras par une autre piste dite deuxième piste,le deuxième et le troisième bras par deux autres pistes dans le prolongement l'une de l'autre,dites respectivement troisième et quatrième piste,et en ce que cette pièce indéformable est montée pivotante entre deux positions stables prédéterminées à l'intersection des trois couloirs de façon que la traversée d'un tel dispositif par un mobile provenant d'un couloir,dit premier couloir,soit toujours possible et entraine le pivotement de ladite pièce in déformable d'une de ses positions stables à l'autre,par action sur l'une ou l'autre desdites deux premières pistes,ledit mobile étant évacué alternativement par l'un ou l'autre des deux autres couloirs,dits respectivement deuxième et troisième couloir,et de façon qu'un mobile parvenant sur ledit dispositif à partir dudit deuxième couloir soit arrèté par ladite quatrième piste lorsque ladite pièce indéformable est dans l'une de ses positions stables,dite première position,mais puisse traverser ledit dispositif lorsque ladite pièce indéformable est dans l'autre de ses positions stables,dite deuxième position,obligeant alors ladite pièce indéformble à pivoter de sa Dite deuxième position à sa dite première position,par action sur ladite première piste,tandis que ledit mobile est évacué par ledit premier couloir et,enfin,de façon qu'un mobile parvenant sur ledit dispositif à partir dudit troisième couloir soit bloqué par ladite troisième piste lorsque ladite pièce indéformable est dans ladite deuxième position stable,mais pusse traverser ledit dispositif lorsque ladite pièce indéformable est dans ladite première position stable,obligeant alors ladite pièce indéformable à pivoter de sa dite première position stable à sa dite deuxième position stable,par action sur ladite deuxième piste,tandis que ledit mobile est alors évacué par ledit premier couloir. 3) Compteur mécanique binaire réversible selon les revendications I,2, caractérisé en ce que les dippositifs constitués des couloirs montés en forme de patte d'oie et d'une pièce indéformable sont assemblés en cascade de sorte que d'une part le premier couloir du premier dispositif soit connecté directement avec ledit premier enclos,et que tous lesdits deuxièmes couloirs soient connectés directement avec ledit deuxième enclos,et que, d'autre part,ledit troisième couloir de chacun desdits dispositifs soit connecté directement avec ledit premier couloir du dispositif situé directement en aval,à l'exception dudit troisième couloir du dernier dispositif utilisé qui,lui,est connecté directement avec le premier enclos. 4) Compteur mécanique binaire réversible selon les revendications I,2,3, caractérisé en ce que les mobiles sont au nombre de 2n ,n étant le nombre de pièces indéformables=utilisées. 5) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelconque des revendications I à 4,caractérisé en ce que les mobiles sont des palets circulaires percés en leur milieu d'une ouverture pour engagement d'un crayon ou autre destiné au déplacement des palets. 6) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelconque des revendications I à 4,oaractérisé en ce que les mobiles sont des palets en matériau ferromagnétique déplacés au moyen d'un aimant manipulé en dessous de la surface support des mobiles. 7) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelconque des revendications I à 4,et 6,dans lequel une caractéristique consiste à utiliser un couvercle transparent disposé au-dessus de la- surface support des mobiles ,lesdits mobiles étant alors déplacés au moyen d'un aimant manipulé au-dessus dudit couvercle transparent. 8) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelconque des revendications I à 4,6 et 7,caractérisé e ce que les mobiles sont des aimants manipulés ao moyen d'une pièce ferro-magnétique. 9) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelconque des revendications I à 4 caractérisé en ce que les mobiles sont des billes dépla cées par manipulations arbitraires de la surface support des mobiles. IO) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelconque des revendications I à 5,caractérisé en ce que la surface support de mobiles est ménagée sur un dispositif du genre ardoise magique. II) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelconque des revendications I à LO,caractérlse en ce que l'une au moins des positions stables de chaque pièce 1ldéformable montée basculante est visualisée au moyen d'un chiffre ou signe disposé en un endooit donné de la surface de support,visible lorsque ledit basculeur est dans ladite position et masqué par une partie quelconque dudit basculeur lorsqu'il se trouve dans l'autre position stable. I2) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelconque des revendications I à IO,caractérisé en ce que l'une au moins des positions stables de chaque basculeur est visualisée au moyen d'un chiffre ou signe disposé en un endroit donné de chaque basculeur ,de façon que ce chiffre ou signe soit visible lorsque ledit basculeur est dans ladite position stable et soit masqué par un cache fixe lorsque ce même basculeur est dans l'autre de ses positions stables. I3) Compteur mécanique binaire réversible selon l'une quelco que des revendications I à IO,et selon les revendications II et I2,caractérisé en ce que le chiffre ou signe disposé sur chaque basculeur se trouve,lorsqu'il est visible,à l'aplomb de l'endroit où est disposé le chiffre ou signe de la surface support de mobiles,de sorte que l'un ou l'autre desdits chiffres ou signes soit alternativement visible au même endroit,selon la position prise par ledit basculeur.