Brevet FR2160766A1 — publié le 19730706

La prdsente invention concerne un compteur de numération binaire, ainsi qu'un additionneur en numération binaire dérivant dudit compteur. Le compteur et l'additionneur selon l'invention sont notvment destinés à la réalisation de matériels pédagogiques aptes à matérialiser et à renforcer l'acquisition de la numération binaire. On sait que les compteurs mécaniques usuels, en numération courante à base dix, sont du type "dix-roulettesn, comportant des roulettes à dix crans, munies chacune d'un ergot de telle sorte qu'à chaque passage à zéro une roulette entraSne dXun cran la roulette immédiatement placée à sa gauche sur un même axe. On peut ainsi concevoir des compteurs à base p, du type "p-roulettes", portant chacune p crans et un ergot, et fonctionnant de la façon indiquée ci-dessus. Pour la numération à base deux, il faudrait ainsi un compteur Udeux-roulettes" , dont la réalisation reste relativement délicate et onéreuse. L'invention vise donc un appareil simple, fonctionnant d manière plane et équivalant à un compteur "deux-roulettes". Le compteur binaire selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il est constitué par un plan inclinable comprenant une entrée commune à deux couloirs principaux parallè- les munis de parois latérales, dont l'un est le couloir d'entrée et l'autre est le couloir de sortie, au moins deux couloirs intermédiaires reliant le couloir d'entrée au couloir de sortie, disposés parallèlement entre eux à la suite l'un de l'autre par rapport à l'entrée du compteur et dont l'entrée de chacun est munie d'une ancre basculante à deux positions, l'une d'ouverture et l'autre de fermeture dudit couloir intermédiaire, et au moins un élément mobile à partir de ladite entrée et dans lesdits couloirs. Suivant d'autres caractéristiques - une ancre basculante comporte d'une part des points d tap- pui, pour chacune de ses deux positions, sur une paroi latérale fixe du couloir d'entrée ou du couloir intermédiaire et, d'autre part, des rampes inclinées, coopérant avec l'élément mobile, pour le basculement dans l'une ou l'autre de ses deux positions - chacune des deux positions de l'ancre définit un trajet dans un couloir déterminé pour 1' élément mobile, ltune vers l'ancre suivante, l'autre vers le couloir de sortie - un coapteur binaire colporte autant d'ancres basculantes et de couloirs intermédiaires correspondants que de rangs de chiffrez binaires nécessaires - un élément mobile est ua galet ou une bille circulant dans les différents couloirs sous l'effet de la gravité entre l'entrée et la sortie du plan inclin. Un additionneur binaire selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte un compteur tel que défini ci-dessus, muni en outre d'un deuxième couloir intermédiai- re d'entrée par ancre, disposé dans le prolongement du premier couloir intermédiaire par rapport à ladite ancre, ledit couloir cotant relié au couloir principal d 'entrée par l'intermédiaire d'une porte pivotante à deux positions, l'une d'ouverture et l'autre de fermeture dudit deuxième couloir intermédiaire. Suivant une autre caractéristique, de même qutune ancre bas culante, une porte pivotante comporte des points d'appui pour chacune de ses positions ainsi que des rampes inclinées coopérant avec un élément mobile pour le pivotement dans l'une ou l'autre de ses deux positions. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invèntion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente un schéma d'une ancre illustrant le mode de fonctionnement d'un compteur selon l'invention la figure 2 représente une vue d'un compteur pour nombres jusqu'à quatre chiffres binaires ; et la figure 3 représente une vue d'un additionneur pouvant additionner des nombres comportant jusqu'à quatre chiffres binaires chacun. Sur ces dessins, les mêmes références désignent les mêmes éléments. En se référant à la figure 1, le dispositif de base est constitué par un plan P, comportant une entrée 1 débouchant d'une part sur un couloir d'entrée 2 et d'autre part sur un couloir de sortie 3 par un couloir intermédiaire 4. L'entrée et ces couloirs sont destinés au passage d'un organe mobile, par exemple un galet à section circulaire 5, susceptible de se déplacer en glissant par gravité, le plan P étant incliné de telle sorte que entrée 1 soit à un niveau plus élevé par rapport à un plan horizontal que la sortie du couloir 3. L'embranchement entre le couloir 2 et le couloir intermédiaire 4 est commandé par une ancre basculante 6, pivotant autour d'un axe 7 et pouvant prendre deux positions, respectivement a (représentée en trait plein sur la figure) et b (représentée en pointillé). Cette ancre affecte la forme générale d'un T inversé et comporte des rampes inclinées 8-9 et 10-11 sur ses faces latéralles, destinées à coopérer avec le galet 5, de telle sorte que, sur l'une ou l'autre des deux positions de ladite ancre, le galet lors de son déplacement vers le bas dans le sens de la flèche fasse basculer cette ancre dans sa position opposée. L'ancre 6 prend appui, dans chacune de ses deux positions, sur une encoche 12 ou 13 respectivement, ainsi que, par une face 14, sur un taquet fixe 15.Bien entendu, les rampes 8-9 et 10-11, respectivement, peuvent avoir tout profil approprié ou meme être remplacées deux par deux par un profil courbe concave. Pour le fonctionnement de ce dispositif élémentaire, on donne par convention la valeur numérique "zéros à la position a et la valeur numérique "un" b la position b. De ce fait si l'ancre 6 est en position a (valeur o), le passage du galet 5 lui fera prendre la position b (valeur 1) et inversement. En se référant à la figure 2, un compteur selon l'invention est disposé sur une plaque P inclinable et comporte une entrée 1, un couloir d'entrée 2, un couloir de sortie 7 et une suite d'ancres 6 en cascade, au nombre de quatre dans le présent exemple, commandant l'entrée d'autant de couloirs intermédiaires 4. Avec quatre ancres, il est possible d'inscrire sur le compteur tous les nombres binaires de 0000 à 1111, correspondant aux nombres décimaux zéro à quinze inclusivement. Pour matérialiser en numération binaire un nombre décimal, il suffit, toutes les ancres étant en position 0 au départ, de faire passer des galets 5 par l'entrée 1, en nombre correspondant au nombre décimal cherché, le résultat se lisant de bas en haut.Le passage du premier galet fera passer l'ancre Ga en position b (1), le galet empruntant le couloir 4a le deuxième galet fera repasser ladite ancre en position a (O) et l'ancre 6b en position d, ce galet empruntant successivement le couloir 2 et le couloir 4b. On lit alors la valeur 0010, soit le nombre deux, correspondant au nombre de galets passés, le processus pouvant se répéter, comme indiqué ci-dessus, jusqu'à l'inscription binaire 1111. Bien entendu, il suffit d'ajouter des ancres pour obtenir l'inscription de nombres binaires de valeur plus élevée. En se référant à la figure 3, on peut réaliser un additionneur binaire à partir du compteur décrit ci-dessus. En effet, introduire un galet au niveau de la deuxième ancre 6b (figure 2) serait ajouter directement la valeur deux et, plus généralement, ième introduire un galet au niveau d'une nième ancre, c'est directement ajouter 2n 1. Un additionneur selon l'invention comporte donc un compteur de référence générale 16, les couloirs intermédiaires 4 étant prolongés au-delà des ancres 7 par une section 17 débouchant dans un couloir d'entrée 18 relié à l'entrée 19 d'un galet 5. L'entrée de la section de couloir intermédiaire 17 est munie d'une porte 20 pivotant autour d'un axe 21 et pouvant prendre deux positions respectivement d'ouverture c et de fermeture d d'une section 17, en prenant appui, respectivement, en 22, 23 et sur le taquet fixe 24. Une porte 20 présente une face latérale rectiligne 25 du cdté du couloir 18 et une face formée de deux rampes inclinées 26-27 destinées à coopérer, comme dans le cas d'une ancre, avec un galet 5. Par convention, la porte représente la valeur binaire O lorsqutelle est fermée, c'est-à-dire prenant appui en 23 et de ce fait obstruant la section 17, et la valeur binaire 1 lorsqu'elle est ouverte, c'est-à-dire prenant appui en 22. Pour additionner deux nombres binaires, il suffit d'inscrire le premier nombre sur le compteur 16 en mettant des ancres 6 en position convenable, et d'ouvrir les portes 20 correspondant au nombre binaire à additionner au précédent. On fait alors passer des galets 5 en nombre suffisant pour que les portes 20 ouvertes soient refermées. On lit alors sur le compteur 16 la somme du nombre qu'il marquait précédemment et du nombre qu'on avait affi ché au moyen des portes 20. Dans la configuration représentée sur la figure 3, le compteur 16 affiche la valeur 00001, soit un-décimal, et ltaddition- neur est prét à additionner la valeur 01110, soit quatorze-décimal. Après le passage de trois galets 5, ctest-à-dire que les trois portes 20 ouvertes auront été refermées, le compteur 16 affichera la valeur 01111, soit quinze-décim?z. On voit d'ailleurs qutinversement, l'additionneur se porte, par action manuelle, à la soustraction, en inscrivant une somme sur le compteur et en en soustrayant le nombre voulu en faisant basculer les ancres et les portes de rang convenable. La différence cherchée se lirait alors d'après les positions desdites portes. Il est évident qu'au lieu de faire passer un nombre approprié de galets dans le compteur ou l'additionneur, on peut faire passer un galet unique le nombre de fois nécessaire. Dans le cas de plusieurs galets, ou de plusieurs billes, ces éléments mobiles peuvent titre logés et reçus dans des réceptacles appropriés (non représentés) l'un étant par exemple disposé à proximité de l'en- trée et l'autre au-dessous de la sortie. Il est bien entendu que la présente invention nra été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Compteur de numération binaire, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un plan inclinable comprenant une entrée commune à deux couloirs principaux parallèles munis de parois latérales, dont l'un est le couloir d'entrée et l'autre est le couloir de sortie, au moins deux couloirs intermédiaires reliant le couloir d'entrée au couloir de sortie, disposés parallèlement entre eux à la suite l'un de l'autre par rapport à ltentrée du compteur et dont entrée de chacun est munie d'une ancre basculante à deux positions, l'une d'ouverture et autre de fermeture dudit couloir intermédiaire, et au moins un élément mobile à partir de ladite entrée et dans lesdits couloirs. 2 - Compteur selon la revendication 1, dans lequel une ancre basculante comporte d'une part des points d'appui, pour chacune de ses deux positions, sur une paroi latérale fixe du couloir d'entrée ou du couloir intermédiaire, et, d'autre part, des rampes inclinées, coopérant avec l'élément mobile, pour le basculement dans l'une ou l'autre de ses deux positions. 3 - Compteur selon les revendications 1 et 2, dans lequel chacune des deux positions de l'ancre définit un trajet dans un couloir déterminé pour 1' élément mobile, l'une vers 1' ancre sui- vante l'autre vers le couloir de sortie. 4 - Compteur selon la revendication 3, lequel compteur binaire comporte autant d'ancres pivotantes et de couloirs intermédiaires correspondants que de rangs de chiffres binaires nécessaires. 5 - Compteur selon la revendication 4, dans lequel un élément mobile est un galet ou une bille, circulant dans les différents couloirs sous l'effet de la gravité entre l'entrée et la sortie du plan incliné. 6 - Additionneur binaire comportant un compteur binaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en outre par le fait qu'il est muni d'un deuxième couloir intermédiaire d'entrée par ancre, disposé dans le prolongement du premier couloir intermédiaire par rapport à ladite ancre, ledit couloir étant relié au couloir principal d'entrée par l'intermédiaire d'une porte pivotante à deux positions, l'une d'ouverture et 1' autre de fermeture dudit deuxième couloir intermédiaire. 7 - Additionneur selon la revendication 6, dans lequel une porte pivotante comporte des points d'appui pour chacune de ses positions ainsi que des rampes inclinées coopérant avec un élément mobile pour le pivotement dans l'une ou l'autre de ses deux positions.