Brevet FR2282151A1 — publié le 19760312

La présente invention concerne une résistance électrique non linéaire comportant un corps de résistance possédant au moins une piste de contact le long de laquelle peut se déplacer un palpeur de tension, notamment en raccordement potentiométrique, le corps de résistance se présentant par une bobine plate constituée par une bande enroulée et le palpeur de tension étant en contact avec au moins l'une des deux faces de la bobine plate. Le but du corps de résistance ainsi constitué est d'obtenir une courbe pratiquement sans gradins de différentes fonctions potentielles. Dans le cas des résistances non linéaires connues comportant un curseur, la courbe de fonction est discontinue, car l'enroulement monté sur un corps cylindrique ou annulaire est constitué par des parties disposées les unes à côté des autres du fil de résistance de conductibilités différentes. Les dessins schématiques annexés montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible de l'objet de l'invention. La fig. I est une vue en coupe radiale du corps de résistance avec son support. La fig. 2 est une vue de dessus de la face de la bobine plate présentant plusieurs pistes de contact caractéristiques. La fig. 3 est une vue en coupe dlun potentiomètre à course courte. La bobine plate 1 est produite par l'envidage d'une matière résistante en forme de bande telle qu'on la trouve couramment dans le commerce sur le noyau d'un diamètre rl de la plaque por teuse 2. Plus la matière est mince, meilleur est le pouvoir séparateur de la résistance ainsi produite. La bande doit être isolée au moins sur l'une de ses faces. La préférence doit être donnée à une couche isolante collante car elle maintient rigide ment les spires. Elle peut être également posée pendant le bobi nage. Il est rationnel de coller la bobine plate à la plaque de -support, par exemple au moyen d'une masse liquide et de plusieurs évidements ménagés dans la plaque porteuse. La surface supérieure de la bobine plate est disponible pour la prise du potentiel. I1 est possible, soit de rectifier toute sa surface de telle sorte qu'elle soit plane,S * de se limiter à produire par meulage des pistes de contact, comme représenté sur la fig. 2 (en 4, 5, 6 et 7). La spire extérieure de la bobine, d'un rayon r2 est raccordée au pole positif de la tension continue V, la spire intérieure, d'un rayon rl étant raccordée au p81e négatif. Comme représenté sur la fig. 1, en aval de cette spire est montée une résistance fixe 3. Le potentiel U en un endroit quelconque de la bobine plate d'un rayon r résulte de la longueur de la bande de résistance qui y est enroulée et qui, ainsi qu'on le sait, est proportionnelle à la surface correspondante de la bobine plate 1. On obtient ainsi U = a(r2 - r2 Si la bobine plate ne comportait pas de noyau (rl = O), il en résulterait un rapport exact U = ar, c'est-à-dire un rapport strictement carré entre le potentiel et le rayon de la bobine. Mais une bobine sans noyau n'est ni facile à fabriquer ni nécessaire à d'autres fonctions. On se sert donc plutt d'une résistance fixe 3 montée en aval et on renonce au point 0. La valeur ohmique de la résistance fixe correspond à celle de la bobine multipliée par le quotient résultant de la section du noyau et de la surface effective de la bobine. Gracie à cette mesure, l'enroulement supposé entre le centre de la bobine et son noyau est remplacé par une résistance fixe et assure ainsi le rapport carré. Il est particulièrement rationnel d'établir rl = 0,1 r2 afin de constituer une décade complète pour le déplacement du curseur sur la piste radiale 4 représentée sur la fig. 2 et de munir celleci d'une graduation de 1 à 10. On obtient ainsi des valeurs potentielles carrées sur deux décades, c'est-a-dire de 1 à 100. Les valeurs comprises entre 0 et 1 sont supprimées. Pour toutes les autres fonctions qui seront traitées ensuite, la résistance fixe 3 n'est pas nécessaire et peut être consi dérée comme shuntée. Outre les rayons précédemment mentionnés r1 et r2 de la bobine plate, son rayon médian r3 = 0,5 (r1 + r2) a son importance. A la suite de la piste de contact radiale 5 se trouve également la piste radiale 6. Chacune de ces pistes comporte son curseur. Les deux curséurs sont reliés mécaniquement l'un à l'autre à un écartement réciproque par le double du rayon médian r3 et se déplacent ensemble sur leur piste. La tension prélevée U est mesurée ici entre les deux prises. On constate que cette tension s'étend de façon linéaire par rapport à la course, malgré la répartition non linéaire du potentiel le long de chaque piste de contact. Elle est égale à zéro lorsque les deux curseurs se trouvent sur le rayon r3 et atteint sa valeur totale de +V lorsqu'un curseur palpe la spire extérieure et la valeur de -V lorsqu'il parvient sur la spire intérieure. Dans le cas de cet agencement, il s'établit une linéarisation et un changement de signe dans la tension prElevSe. La piste de contact 7 est un cercle qui est tangent aussi bien à la spire intérieure qu'à la spire extérieure de la bobine plate 1. Son centre et par conséquent également I 'axe de rotation du curseur se trouvent à la distance r3 du centre de la bobine. L'équation du potentiel prélevé est ici U = V sin2ss, ss étant égal à la moitié de l'angle de rotation a. Le cercle de l'échelle doit donc être divisé en 1800. Mais il est possible d'établir la division également sur 3600 afin de transformer cette équation en U = 0,5V (l-cos a). Sur le voltmXtre ne sont toujours lues que les valeurs positives, car les expressions sm2 ss et -(l-cos a) sont toujours posiez tives. Il est également possible de déplacer simultanément sur la piste de contact 7 deux curseurs disposés diamétralement, reliés mécaniquement mais cependant séparés électriquenent. Un voltmètre, dont la position zéro est au milieu, raccordé à ces deux curseurs, ind X uera lors de la rotation de l'axe cajun des curseurs les valeurs: U = V cos a ou, après déplacement angulaire de l'échelle circulaire sur 900 : U = V sin a. Lors d'une rotation de l'axe sur 3600, la ligne ondulée totala de cette fonction est reproduite, y compris les signes corrects. Dans le cas des fonctions traitées jusqu'à présent, le dispositif de réglage a pour but de déplacer le curseur (que ce soit un galet ou une coulisse), en direction de la piste de contact, ainsi que c'est le cas pour toutes les résistances ou potentiomètres pouvant être couramment palpés. Pour les pistes rectili gneiss on utilise à cet effet généralement des broches filetées, mais pour les pistes circulaires, on utilise toujours des arbres montés dans des paliers lisses ou dans des paliers à billes. Ces constructions sont bien connues des techniciens. L'exemple de réalisation représenté sur la fig. 3 concerne donc un dispositif de déplacement des curseurs d'un type moins connu, c'est-à-dire dans lequel le segment circulaire servant de palpeur roule sur la piste de contact radiale, par exemple sur la piste de contact 4 en fig. 2 sous l'influence du mouvement agissant dans le sens de l'axe de la bobine. Les deux boulons 8 et 9 servent, d'une part, à amener la tension continue V à la spire extérieure ou intérieure de la bobine plate I et, d'autre part, à sa fixation sur le socle 11. Le boulon médian 10 a pour but de limiter la course de l'aiguille 19 et de guider vers l'extérieur par un ressort de bronze 13 le potentiel électrique prélevé par le segment circulaire 12. La plaque de support 2, en matière isolante est noyée dans une couronne d'acier 14 et est reliée à elle par une masse de remplissage 15. Cette masse parvient également par les évidements de la plaque porteuse 2 (non visible sur le dessin) jus -qu'à la face inférieure de la bobine plate 1 et la maintient sur cette plaque. Le segment circulaire 12 en tble de laiton traitée par galvanisation est soudé dans un manchon 16 en laiton qui porte de l'autre côté un bras 17. Ce bras s'applique contre le ressort 18 par un palier punctiforme qui repose isole sur la bobine plate 1. Ce ressort repousse, d'une part, l'aiguille 19 vers le haut et, d'autre part, appuie le segment 12 sur la bobine plate 1 afin d'assurer un bon contact. L'aiguille 19 glissant dans des manchons de guidage est représentée ici dans sa position médiane dans laquelle le segment 12 prélève le potentiel sur le rayon r3 de la bobine. Sans force de déplacement agissant de haut en bas, l'aiguille 19 s'applique par son collet sur le manchon de guidage inférieur 20. Le segment 12 entre alors en contact direct avec la spire ex intérieure de la bobine. Afin de pouvoir ajuster exactement cette position, il est prévu dans le bottier 21 un manchon fileté 22 avec un contre-écrou 23. Lorsque l'aiguille 19 se déplace vers le bas, elle fait exécuter par sa pointe au manchon 16 un mouvement de pivotement et au segment 12 un mouvement de roulement sur la piste de contact de la bobine 1. Grâce au fait que le rayon de courbure du segment est supérieur d'une puissance 10 à son arc de cercle, il suffit d'un très léger mouvement de l'aiguille 19 vers le bas pour que toute la piste de contact de la bobine plate 1 soit parcourue par le segment 12. L'angle de pivotement total du manchon 16 est d'un ordre de.grandeur de 30 et l'aiguille 19 recule d'à peine 1 millimètre. Les recherche géométriques de la relation entre le déplacement W de l'aiguille et le point touché par le segment 12 sur la piste de contact donne: W = b(r2 - r 2 avec une erreur théo i > rique, mais non mesurable, dans les conditions décrites. Etant donné que le potentiel de la bobine plate, comme indiqué précé 2 gemment est U = a (r2 - r 2/l), il et résulte la fonction linéaire U = cW avec c = a/b. Cette linéarité permet egalement d'intertertir les signes eec- triques par rapport à ceux indiqués sur la fig. 1. On peut donc approcher le polie + de la spire intérieure de la bobine plate 1 et le pole - de la spire extérieure. Lorsque l'aiguille 19 se trouve à sa position la plus élevée, le potentiel obtenu U = O. Le manchon fileté 22, avec son contre-écrou 23 sert ainsi à amener le potentiomètre à sa position zéro. Lorsque l'aiguille 19 est à sa position la plus basse, apparatt le signal U = V. Afin d'avoir également une butée à cet endroit, le boulon 10 est déplaçable en hauteur. Le manchon 16 prend appui sur lui. Comme on le voit, il s'agit suivant cet exemple de réalisation d'un potentiomètre à course courte tel qu'il est néces- saire pour mesurer de faibles modifications de position. Les palpeurs de tension constitués par des segments circulaires roulant sur des pistes de contact sont en soi connus. Mais, si on veut les utiliser dans des potentiomètres pour mesurer de faibles courses, la piste de contact doit présenter une répartition ou une division de potentiel non linéaire, afin que le signal électrique soit proportionnel à la course. L'objet de l'invention offre à cet effet des possibilités idéales. Pour terminer, on remarquera qu'en outre, les pistes de contact rectilignes et circulaires mentionnées ci-avant comme étant leurs formes les plus simples, peuvent avoir également d'autres formes, par exemple une forme en spirale. La spirale d'Archimède permet d'obtenir la meme fonction carrée que la piste radiale 4 en fig. 2. Des spirales d'ordre supérieur permettent d'atteindre toute fonction exponentielle désirée. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVENDICATIONS 1.- Résistance électrique non linéaire comportant un corps de résistance présentant au moins une piste de contact le long de laquelle est déplaçable un palpeur de tension, notamment en raccordement potentiométrique, caractérisé en ce que le corps de résistance est constitué par une bobine plate formée d'une bande enroulée, le palpeur de tension entrant en contact avec au moins l'une des deux faces de la bobine plate. 2.- Résistance suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la bobine plate présente un noyau, qui n'est pas recouvert par l'enroulement, une résistance fixe étant montée en aval de la spire intérieure de la bobine plate, dont la valeur ohmique oorrespond & la résistance de la bobine multipliée par le quotient résultant de la section du noyau et de la surface effective de la bobine. 3.- Résistance suivant la rewendication 1 ou 2, caractérisée par un palpeur pouvant se déplacer sur une piste de contact radiale. 4. - Résistance suivant la revendication 1, caractérisée par deux curseurs, écartés du double du rayon médian de la bobine plate, déplaçables en coeuaun sur deux pistes de' contact radiales et reliés mécaniquement l'un & I'autre. 5.- Résistance suivant la revendication 1, cartérisée par une piste de contact circulaire tangente à la spire intérieure et à la spire extérieure de la bobine plate. 6.- Résistance suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un segment circulaire servant de palpeur se déplace en roulant sur une piste de contact radiale de la bobine plate, sous l'influence d'un mouvement agissant dans le sens de l'axe de la bobine.