Brevet FR2210763A1 — publié le 19740712

La présente invention concerne un dispositif permettant de mesurer le déplacement relatif de deux masses qui se désolidarisent après avoir été liées. Par exemple, le dispositif selon l'invention peut mesurer le déplacement relatif et ses paramètres par rapport au temps, de deux étages de fusée qui se séparent, des éléments d'une coiffe de satellite artificiel qui se dégagent du porte-satellite,-d'une charge qui est larguée d'un aéronef, par rapport à cet aéronef. Ledit dispositif trouve notamment son application lorsque la mesure d'un déplacement ne doit apporter aucune pertubation dans le processus du phénomène à mesurer, donc lorsqu un appareillage présentant une faible inertie est nécessaire, lorsqu une excellente tenue mécanique est requise pour résister à de fortes accélérations, qu une course importante et une grande précision sont demandées. Dans la technique actuelle, on connaît des dispositifs rotatifs à contacts du genre rotacteur ou rupteurs à cames entrai- nés par une poulie sur laquelle est bobiné un fil, le montage à contact étant relié à une masse et l'extrémité du fil à l'autre masse. Ces dispositifs présentent une grande inertie et une fia bilité réduite du fait des contacts. Leur précision est également réduite du fait de l'insertion obligatoire d'un ressort de tension en série avec le fil et du freinage indispensable de la.poulie pour maintenir le fil tendu. L'énergie absorbée par ce freinage et celle demandée pour commander le ou les contacts confèrent à ces dispositifs une inertie et une résistance au déroulement nuisible au processus de séparation des masses ou éléments. Selon l'invention, on utilise un ruban ou un fil dont une extrémité est solidaire d'un des objets, un capteur de dépla- cement dudit ruban rendu solidaire de l'autre objet, et un ensemble de circuits électroniques de traitement de signaux fournis par ledit capteur. Selon une forme d'exécution de l'invention, un ruban perforé, dont une extrémité est rendue solidaire d'une première masse, ou premier élément, est interposé entre une diode élec trolupinescente émettrice et un transducteur optoélectronique récepteur tel qu'un phototransistor, ladite diode et ledit phototransistor étant rendus fxes l'un par rapport à l'autre et par rapport à une deuxième masse ou deuxième élément. Lorsque lesdites éléments, liés l'un à l'autre dans une première phase se séparent, sous I'actlon d'appareillages propres à communiquer une accélération à l'un d'eux par rapport à l'autre, tels que des boulons explosifs, des ressorts comprimés, des moteurs hydrauliques ou pneumatiques, ledit ruban perforé selon un pas défini défile entre ladite diode et ledit phototransistor qui reçoit ainsi une série d'impulsions lumineuses. Ces impulsions lumineuses sont traduites par des impulsions électriques qui sont ensuite amplifiées et écrêtées avant d'attaquer un circuit monostable qui délivre des impulsions de niveau et de durée constants. Ces impulsions issues dudit circuit monostable sont amplifiées et comptées en fonction du temps. I1 est également possible de les traiter pour obtenir directement une information de déplacement, un temps, une vitesse, une accélération. Une variante de la présente invention consiste à utiliser une liaison par fibres optiques entre le point de réception des impulsions lumineuses et ledit phototransistor, dans le cas àù l'im- -plantation du capteur en serait facilitée, ou dans le cas où les conditions d'ambiance de l'essai seraient préjudiciables aux composants électroniques. Dans ce cas, les circuits restent inchangés, mais les circuits électroniques sont dissociés du capteur et reportés à distance. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ledit ruban est opaque et ne comporte pas de perforation mais des zones absorbantes et des zones réfléchissantes alternées et obtenues par impression, gravure, peinture ou traitement galvanique. Suivant cette réalisation , ladite diode électroluminescente et ledit phototransistor sont montés l'un à côté de l'autre, les impulsions lumineuses étant formées par découpage par réflexion de la lumière issue de la diode. Suivant un troisième mode de réalisation, la détection optoélectronique est remplacée par une détection électromagnétique. Dans ce dernier cas, le ruban perforé ou réfléchissant est remplacé par un fil ou un ruban magnétique soumis préalablement à l'en- registrement de signaux d'une fréquence et d'une forme déterminées, Le capteur est donc dans ce cas une tête de lecture telle que celles utilisées dans les magnétophones, par exemple. La description qui va suivre, en regard des dessins an rà titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. I.a flgure 1 représente en perspective deux étages de fusée en cours de séparation et équipés du dispositif selon l'invention. Les figures 2 à 5 montrent schématiquement différentes formes de réalisation du montage capteur selon l'invention. La figure 6 est un schéma des circuits électroniques. On peut volr sur la figure 1 deux étages 1 et 2 d'une fusée équipée du dispositif selon l'invention pendant une phase de séparation. Un ruban perforé 5 fixé par l'une de ses extrémités au point 6 de l'étage 1, passe entre une diode émettrice placée dans un bottier 3 et un phototransistor 4, solidaires de l'étage 2. Au fur et à mesure du déplacement du ruban 5, le phototransistor 4 reçoit des impulsions lumineuses dont le nombre est proportionnel à la vitesse de séparation desdits étages. La figure 2 montre un premier montage selon l'invention. Une diode électroluminescente 7 éclaire une face d'inri1an perforé 5. Ledit ruban 5 peut être réalisé en métal, en matière plastique, en toile plastifiée, etc... La dlode 7 est montée dans un boîtier 8 qui forme couloir pour le ruban 5 avec un boîtier 9 dans lequel est monté un phototransistor 4, symétriquement à la diode 7 par rapport audit ruban 5. Sur la figure 3, on peut voir un montage équivalent, mais la transmission des impulsions lumineuses entre le ruban 5 et le phototransistor 4 y est réalisée à l'aide de fibres optiques 16 dont-une extrémité est fixée à un diaphragme 17 placé parallèlement au ruban 5 et près de celui-ci, en regard de la diode 7. L'autre extrémité des fibres optiques 16 est placée en regard du phototransistor 4. Ce montage permet d'éloigner la partie élec tronique du dispositif du point de mesure et également de diminuer le volume du capteur dans la zone de mesuré. D'après la figure 4, le ruban perforé est remplacé par un ruban 12, sans perforation, opaque comportant un marquage clair et sombre respectivement alterné. Les marques claires réfléchissent la lumière issue de la diode 7, par l'intermédiaire d'une lentille 10 focalisant le faisceau sur la largeur d'une marque, sur le phototranslstor 4. Un diaphragme 11 placé entre le ruban et le phototransistor 4 limite le faisceau après réflexion et élimine la lumière parasite. Dans ce montage, la diode 7 et le phototransistor 4 sont placés côte à cote, du même coté du ru ban. Les marques sombres absorbent la lumière issue de 7.Ainsi, lorsque le ruban 12 défile, la succession des réflexions et absorptions crée une série d'impulsions représentatives du défilement du ruban 12, donc du déplacement relatif des éléments comportant ce montage. Sur la figure 5, la mesure fait appel au défilement d'un ruban ou d'un fil magnétisé 14 défilant dans un guide 15 face à une tette magnétique 13. La figure 6 est un schéma des circuits électroniques transformant le signal issu du phototransistor 4, ou de la tête magnétique 13, en vue de son traitement. Les signaux issus de 4 sont amplifiés par un amplificateur 18 dans lequel lesdits signaux sont injectés. Les signaux issus de 18 sont injectés dans un écreteur de mise en forme 19. Les signaux écrPtés sont transmis à un monostable 20 qu'ils déclenchent. Le monostable 20 fournit- des impulsions de niveau constant qui sont amplifiées par un amplificateur 21 et ensuite comptées en fonction du temps dans un compteur 22. Parallèlement, à la sortie de l'amplificateur 21, les impulsions peuvent être traitées pour fournir des signaux de vitesse instantanée, d'accélération, par exemple en intégrant lesdites impulsions et en dérivant le signal d'intégration. Les montages selon l'invention peuvent fournir une résolution minimale de 500 points par mètre de ruban. L'application de toutes ces dispositions aux cas d'objets séparables à bord de mobiles tels que les aérodynes ou aérostats, les missiles balistiques et spaciaux est particulièrement ayanta- geuse du fait des faibles inerties mises on Jeu par l'exécution des mesures, car elles ne troublent aucunement les missions à assurer par lesdits objets en permettant le centrale et éventuellement la manoeuvre de séparation. Pour le cas où de grandes longueurs de ruban ou fil seraient envisagée%, ces inerties pourraient d'ailleurs titre compensées au moins partiellement par une servoassistance au défilement dudit ruban ou dudit fil, sous commande résultant d'un traitement particulier cónvenable des informations recueillies au niveau de la mesure elle-d me. I1 va de soi que, sans sortir du cadre de la présente invention, on pourra apporter d'autres modifications aux modes de réalisation qui viennent autre décrits. - REVENDICATIONS 1.- Application d'un dispositif de mesure du déplacement relatif et de la vitesse dudit déplacement relatif de deux éléments séparables d'un objet appartenant à un groupe qui comprend les aérodynes, aérostats, lesmssiles balistiques et les missiles spaciaux, éléments séparables à grande course et faible inertie, caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif à ruban ou fil dont une extrémité est solidaire d'un des éléments, un capteur du déplacement dudit ruban ou fil rendu solidaire de Itautre élément ainsi qu'un ensemble de circuits électroniques de transformation et traitement de signaux fournis par ledit capteur. 2.- Application selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit ruban comprend sur toute sa longueur des perforations régulièrement espacées suivant un pas déterminé. 3.- Application selon la revendication 1 ou 2 > caracté riss par le fait que ledit capteur comprend uneFource de lumière et un transducteur optoélectronique disposés en regard l'un de l'autre et de part et d'autre d'un couloir dans lequel ledit ruban passe librament. 4.- Application selon la revendication ), caractérisée par le fait qu'un conduit en fibres optiques est disposé entre le couloir et le transducteur optoélectronique. 5.- Application selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le ruban est opaque et comporte des marques sombres et claires respectivement, alternées selon un pas déterminé. 6.- Applioation selon la revendication 1 ou 5, caractérisée par le fait que le capteur comprend une source de lumière et un transducteur optoélectronique disposé côte à côte en regard d'un couloir dans lequel ledit ruban opaque passe librement. 7.- Application selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le ruban ou fil est un ruban ou un fil en métal magnétisable, magnétisé suivant une loi alternative en fonction de sa longueur. 8.- Application selon la revendication 1, caractérisée par lue fait que le ruban ou fil est en une matière plastique recouverue d'undOptt magnétisable, magnétisé suivant une loi alternative en fonction de sa longueur. 9.- Application selon l'une quelconque des revendications 1, 7 et 8, caractérisée par le fait que le capteur est une tête de détection magnétique solidaire d'un couloir où les rubans ou fils magnétisés passent librement en regard de ladite t8te de détection. 10.- Application selon la revendication 1 > caractérisée par le fait que l'ensemble de circuits électroniques comprend au moins successivement et connectés respectivement l'un à l'autre un premier amplificateur recevant les signaux dudit capteur, un circuit écr8teurJ un circuit monostable, un second amplificateur et un compteur d'impulsions.