Brevet FR2294465A1 — publié le 19760709

La présente invention concerne un appareil pour la projection de schémas ou de montages expérimentaux électrotechniques, électroniques ou physiques destinés à l'enseignement, les schémas ou les montages expérimentaux étant appliqués ou fixés à des plaques de matière plastique transparentes de dimensions appropriées pour des projecteurs dits "au jour" (en présence d'une forte lumière ambiante). Un appareil de ce type a été déjà proposé. La plaque portant le montage est, dans cet appareil, perforée aux points nodaux de celui-ci et munie d'organes de fixation auxquels on peut raccorder des composants et des appareils de mesure réels. On a pu résoudre avec cet appareil le problème consistant à projeter de petits montages électroniques et électrotechniques, capables de fonctionner à l'aide de dispositifs de projection au jour avec un grandissement quelconque et, en neume temps, à relever les valeurs mesurées correspondantes sur les montages, ces dispositifs permettant également une projection des valeurs qui sont mesurées par des appareils appropriés. La visibilité des valeurs mesurées est toutefois problématique.Par ailleurs, il est désavantageux que des instruments de mesure connus destinés à l'indication de tensions, courants ou de puissance soient construits spécialement pour la projection, c'est-à-dire qu'fus soient limités exclusivement à la représentation agrandie de grandeurs mesurées électriques. De plus, leur caractère analogique est un inconvénient. Ils ne conviennent par conséquent pas pour des montages spéciaux de la technique numérique électroniquet par exemple pour la présentation de codeurs décimaux-binaires, car des appareils de mesure analogiques sont totalement exclus pour ce type d'utilisation. De plus, les instruments de mesure connus utilisés pour la projection sont peu expressifs, ce qui a beaucoup d'importance avec de nombreux spectateurs, car des montages de démonstration relativement gros et visibles ainsi que leurs indications de loin sont nécessaires. Un autre grave inconvénient de l'appareil connu consiste en ce que les plaques de matière plastique transparentes nécessaires peuvent etre placées uniquement horizontalement sur les projecteurs au jour. Ce mode d'utilisation limite, spécialement pour la présentation d'expériences électriques ou physiques, celles-ci à des mouvements exécutés exclusivement dans un plan horizontal. L'utilisation de montages expérimentaux qui comportent des mouvements dans un plan vertical est exclue pour lesdits projec tueurs de type classique. La présente invention est destinée à améliorer sensiblement les ensembles du type susmentionné en ce qui concerne l'affichage des grandeurs mesurées. De plus, la limitation indiquée de la projection à des expériences exclusivement dans un plan horizontal est supprimée, par conséquent la réalisation d'un appareillage, avec lequel la projection d'expériences au moyen de plaques de matière plastique transparentes est possible dans un plan aussi bien horizontal que vertical. La demanderesse propose un appareil pour la projection de schémas ou de montages expérimentaux électrotechniques pour l'enseignement, ces schémas ou montages expérimentaux étant appliqués contre ou fixés sur des plaques en matière plastique transparentes de dimensions appropriées aux projecteurs au jour, qui est caractérisé en ce que l'on utilise pour l'affichage des valeurs mesurées des éléments d'affichage numériques par transmission à cristaux liquides et en ce que, entre le capteur du montage à projeter ledit élément d'affichage, un convertisseur central de valeurs mesurées est intercalé.Dans une autre forme de l'invention, il est prévu que des organes d'adaptation, par exemple des générateurs en dents de scie ou des- amplificateurs opérationnels, sont branchés en aval des capteurs d'un montage et peuvent entre raccordés par un commutateur de type de mesure à un convertisseur analogique-numérique. L'utilisation selon l'invention de cristaux liquides pour la projection de grandeurs mesurées présente l'avantage appréciable que le dispositif indicateur est indépendant de la nature de la grandeur à projeter. Le contraste des éléments d'affichage par transmission à cristaux liquides est de 25/1, de sorte que, lors d'une projection au moyen des projecteurs mentionnés, une reproduction impeccable de leurs indications numériques est possible meme avec une lumière ambiante intense. Selon une autre caractéristique de l'invention, le projecteur au jour est monté sur un dispositif de basculage, ou "basculeur", monté sur une plaque d'assise et pivote autour d'un axe sensiblement parallèle au dispositif de projection et on a prévu un dispositif de fixation à la plaque d'assise mobile dans son plan pour la fixation d'un ensemble expérimental vertical à présenter. En utilisant un tel appareil, on peut présenter, non seulement des montages purement électroniques ou électrotechniques, mais aussi un grand nombre de montages expérimentaux physiques avec des appareils réels en grand format et procéder ainsi en même temps à une détermination des résultats de mesure avec les éléments d'affichage à cristaux liquides susmentionnés. Il est en outre avantageux que des expériences de physique réalisées avec un appareillage réel, placé entre des plaques ou des boitiers parfaitement transparents, soient associées à une représentation graphique (par exemple de déplacements prévisibles de corps, de parcours de chute, etc.) caractérisant l'expérience considérée, et exactement à la meme échelle que le dispositif expérimental, avec des dimensions convenant pour des projecteurs au jour et que des appareils de mesure actionnés par les appareils utilisés pour ltexpérience soient disposés en des points caractéristiques et reliés le cas échéant par des convertisseurs appropriés aux indicateurs à cristaux liquides montés sur les dispositifs expérimentaux. Avec un tel appareiIlage, on peut par exemple présenter à de nombreux spectateurs les lois de la chute des-corps, etc. de manière simple (exemple plan incliné). D'autres objets et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réslîsation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente en 1 les capteurs associés aux montages 2 de démonstration ou expérimentaux (ou à l'extérieur de ceuxci) par conséquent, par exemple, des commutateurs, des thermistances et des conducteurs à froid, des sondes de Hall, des jauges extensométriques, des photodiodes, des photophiles, des photorésistances, etc. Les valeurs analogiques fournies par ces capteurs 1 sont appliquées à un convertisseur 3 qui convertit ces grondeurs analogiques de façon qu'elles soient affichées sous forme numérique par un élément d'affi charge 7 à cristaux liquides. Des organes d'adaptation 4, par exemple des montages en pont, des générateurs en dents de scie, des générateurs à tension échelonnée, des amplificateurs opérationnels, des organes de correction pour le réglage du zéro, etc., peuvent entre raccordés à volonté à l'aide d'un commutateur "de type de mesure" 5 à un convertisseur 6 analogique-numérique. Il est possible, grace à l'invention, de projeter à grande écheile un grand nombre de grandeurs physiques (par exemple une tension, un courant, une puissance, une résistance, un temps, une fréquence, une température, une force, une induction magnétique, etc.) qui apparaissent lors de la présentation des montages expérimentaux à projeter, avec un seul dispositif dSaffichage numérique à cristaux liquides. Outre la possibilité de la représentation de la virgule flottante et de l'indication de valeurs positives ou négatives (par les symboles additionnels + et -), d'autres symboles qui - pour les éléments 7 sont gravés dans le verre sous forme de segments additionnels, permettent en meme temps d'indiquer des grandeurs physiques (par exemple V, A A,Ohm, OC,- N, seconde, etc.), qui sont appliquées, à partir des capteurs 1 utilisés, aux circuits électroniques d'excitation de l'élément 7. Selon la figure 2, un projecteur au jour 8 de dimensions quelconques est solidement fixé, par un dispositif de serrage ou à vis 9, à l'aide d'une vis moletée au basculeur 11. L'articulation 12 du basculeur 11 est serrée par la molette 13 contre la plaque d'assise 14 qui peut Être mise de niveau avec le niveau sphérique 5 et les vis calantes moletées 16 servant de pieds. Le support 16 pour les dispositifs expérimentaux 2 montés sur des plaques de matiere plastique transparentes est mobile sur une tige 18 dans la direction de la double flèche 19 et peut Être fixé à l'aide de la vis moletée 20. L'appui 21 sert à supporter le projecteur 8 quand il est amené en position verticale de travail-. La surface lumineuse produite sur l'écran de projection par le projecteur 8, gracie à son système catadioptrique 23, est désignée par 22. La figure 3 représente le projecteur 8 quand il a été amené, à l'aide du basculeur 11, en position de travail verticale. Un montage expérimental 2 monté sur des plaques de matière plastique transparentes est fixé au support l7à l'aide du dispositif de fixation 24 à vis, et est projeté à grande échelle en 25 par le système catadioptrique 23 pivotant sur la surface 22 susmentionnée, aux fins de démonstration. Etant donné que le système catadioptrique 23 du projecteur 8 est pivotant, la surface lumineuse 22 produite sur l'écran de projection peut etre réglée à une hauteur identique à celle donnée par la position de travail horizontale du projecteur 8. La distance entre le projecteur 8 et les expériences 2 montées sur les plaques transparentes de matière plastique est ajustable vu que l'articulation 12 qui est fixée avec la molette 13 sur la plaque d'assise 14 est mobile dans la direction de la flèche 26. De plus, le support 17 pour les présentations monté sur les plaques transparentes en matière plastique et l'élément d'affichage 7 numérique placé au-dessus est mobile sur la tige 18. La projection de l'élément d'affichage 7 sur la surface 22 est désignée par 27. La figure 3 représente la projection d'une expérience de physique qui concerne, par exemple, le mouvement rectiligne uniformément accéléré d'un objet. A cause des masses à déplacer entre les plaques transparentes (dans deux plans), une projection horizontale ordinaire avec les projecteurs au jour n'est pas possible. Sur la figure 4, le projecteur 8 est amené à l'aide du basculeur Il dans sa position de travail verticale. Un montage de projection 2 utilisable pour la présentation de la chute libre (et les mesures la concernant) est fixé au support 17. Grace à ce montage, on obtient avec le montage 2 de projection approprié, à l'aide du système catadioptrique 23 du projecteur 8, une projection à grande échelle de la chute libre sur la surface lumineuse 22 produite sur l'écran de projection. La figure 5 représente l'ensemble du montage 2 de projection fixé au basculeur ll pour la présentation de la chute libre et des valeurs mesurées associées. Le montage de projection 2 est constitué essentiellement par une plaque parfaitement transparente 28, sur la face intérieure ou extérieure de laquelle on a dessiné les parcours 29 de chute importante pour les mesures ainsi que les formules 30 valables pour les lois de la chute des corps, par impression (sérigraphie), gravure ou collage de bandes ou de caractères (à l'aide d'éléments de marque commerciale "Letraset" > . Le boîtier placé sur la plaque 28 parfaitement transparente contient, à la hauteur des points 29 de la chute libre reprbsentée, des trous 40 dans lesquels des capteurs 1 optoélectroniques (représentés en pointillé) sont placés. Lé raccordement électrique de ces capteurs 1 optoélectroniques à un émetteur électronique de signaux - y compris l'affichage numérique à I'aide d'éléments d'affichage par transmission à cristaux liquides - concernant les durées de chute est réalisé avec des tiges de raccordement 33. L'élément 7 de la figure 7, qui sert à l'affichage par projection des temps de chute correspondant au parcours 29 est fixé au support 34 représenté sur la figure 5.Pour établir une relation numérique entre les temps de chute indiqués par les éléments 7 numériques et le parcours de chute correspondant, on a placé, à proximité immédiate des capteurs 1, des "ampoules-lentilles" 35 qui sont commandées par un émetteur électronique de signaux, en utilisant également des tiges de raccordement 33, et deviennent visibles, lors de la projection de valeurs mesurées, par leur allumage. Dans le montage décrit ci-dessus (qui est représenté encore, en partie, sur la figure 6), le boîtier 36 transparent - qui contient les corps tombants 37 et 38 à utiliser pour la présentation - est interchangeable. Ce boîtier 36 parfaitement transparent contenant les corps 37 et 38 est représenté à part sur la figure 7. Deux noyaux 39 de fer sur lesquels sont enfilées les bobines 40 sont placés à la partie supérieure du boîtier 36 (figure 7). Lors du basculement du boîtier 36, les corps 37 et 38 viennent se placer, grace au trou 41 en forme d'entonnoir, au-dessous des noyaux de fer 38 et une excitation électrique des bobines 40 placées au-dessus des noyaux de fer 39 immobilise les corps 37 et 38 dans leur position de départ supérieure. Une surface 42 réfléchissante des deux cotés placée dans ce boîtier - surface qui fait un angle de 45" avec la surface de projection - renvoie la lumière qu'elle reçoit du projecteur - sur les capteurs 1 placés dans les trous 32, que représentent les figures 5 et 6. Le corps 37 emet, lors de la déconnexion des bobines magnétiques 40 et pendant sa chute qui suit, un signal électrique par obscurcissement des éléments optoélectroniques 1. Pour la mesure des temps de chute du corps 38 à l'aide des capteurs 1 (figures 5 et 6), le boîtier transparent 36 est mis en place, inversé latéralement, dans le montage 31 representé sur la figure 6, de sorte que le corps tombant 38 émet un signal électrique par obscurcissement des capteurs 1 pendant sa chute. Si l'on utilise des corps tombants non magnétiques, il faut coller sur leur surface 43, pour les immobiliser magnétiquement en position de départ, de minces plaquettes ferromagnétiques. Le montage 31 représenté sur les figures 5 et 6 permet d'utiliser divers boîtiers 36 transparents pour corps tombants, représentés par exemple sur la figure 7, si bien qu'il est possible par l'utilisation d'un boîtier 36 dans lequel règne un vide élevé de présenter la chute libre pour deux corps 37 et 38 tombant dans le vide et de poids très différent. De plus, un fond amovible dans un de ces boîtiers 36 interchangeables permet un échange de corps 37 et 38 - différents par le poids - qui doivent etre utilisés par exemple lors de la présentation de la chute libre dans l'air. Pour l'utilisation de deux corps tombants 37 et 38 de longueurs différentes, des noyaux 39 de fer se vissent, selon la figure 8, par un filetage 45 dans les boîtiers 36, ce qui permet d'obtenir ainsi des positions de depart identiques pour les corps 37 et 38. Alors que, pour les montages à projeter décrits cidessus pour représenter la chute libre, un dispositif d'exploitation électronique additionnel, auquel on peut raccorder par les tiges 33 (figures 5 et 6) les bobines magnétiques 40 (figure 7) ainsi que les capteurs 1 optoélectroniques est nécessaire, on a aussi (figure 9) la possibilité de mettre également en place l'ensemble d'exploitation (émission de signaux) dans le boîtier 31 de l'ensemble destiné à présenter par projection la chute libre. D'après la figure 9, la tension dtalimentation est amenée au montage expérimental par le raccord 46. Pour l'affichage par projection des temps de chute correspondants, on enfonce dans le dispositif d'enfichage 47 un élément d'affichage par transmission à cristaux liquides. Le raccord 48 conduit aux bobines magnétiques 40 (figure 7). Le boutonpoussoir 49 déclenche la chute ainsi que Itémission de signaux. Le réglage des temps de chute correspondant au parcours de chute ainsi que de la signalisation correspondante au moyen des ampoules-lentilles 35 est exécuté par le commutateur 50. La figure 10 montre qu'il est possible d'utiliser un émetteur de signaux réglables, meme pour d'autres montages de présentation par projection avec lesquels on peut mesurer des temps. Cet émetteur de signaux d'emploi universel 52 est relié par un raccord 51 au montage 31 de démonstration. Un avantage essentiel de la présente invention consiste en sa réalisation compacte qui conduit à une grande économie de temps par rapport à des montages expérimentaux volumineux et malgré cela peu visibles. Gracie à la bonne visibilité de la projection (montage expérimental ou schéma, et affichage), un amphithéatre à gradins est superflu mÊme pour un groupe important de spectateurs et la petitesse de l'ensemble conduit à une économie d'espace appréciable, une très grande sensibilité et à de l'ordre dans le rangement des collections d'appareils de physique. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de lfart aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Ensemble de projection de schémas, ou de montages expérimentaux, électrotechniques, électroniques ou physiques pour ltenseignement, ces schémas ou montages étant appliqués ou fixés sur des plaques de matière plastique transparentes avec des dimensions convenant pour des projecteurs au jour, caractérisé en ce que des éléments d'affichage numérique par transmission cristaux liquides des valeurs mesurées sont utilisés et en ce qu'un convertisseur central de valeurs mesurées est intercalé entre le capteur du montage 9 projection et l'élément indicateur à cristaux liquides. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que des organes d'adaptation de la grandeur mesurée sont placés en aval du capteur d'un montage expérimental projeter et peuvent être raccordés, par un commutateur de type de mesure, à un convertisseur analogique/numérique. 3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la grandeur de mesure reproduite précisément par l'élément 7 d'affichage à cristaux liquides est indiquée par un symbole placé devant la valeur numérique. 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le projecteur au jour est serrer dans un basculeur fixé a une plaque d'assise et qui bascule de 900 autour d'un axe orienté à peu près parallèlement à la direction de projection et en ce qu'un dispositif de serrage fixé à la plaque d'assise, et mobile dans son plan, est prévu pour la fixation verticale d'un montage expérimental a présenter. 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le basculeur est constitué par un rail en forme de U, entre les branches duquel le projecteur au jour est serré par des vis moletées. 6. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de serrage pour le montage expérimental à présenter est constitud par un rail en forme de U, entre les branches duquel le montage expérimental est serré par des vis moletées. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les expériences de physique réalisées 9 partir d'éléments expérimentaux réels sont placées entre des plaques ou dans un boîtier 36, parfaitement transparents, qui sont pourvus d'une représentation graphique caractéristique de l'expérience considérée, représentant, (par exemple, des mouvements de corps 9 prévoir, des parcours de chute, etc.) une échelle appropriée au projecteur au jour, et en ce que des capteurs actionnés par les éléments expérimentaux sont placés en des points caractéristiques et sont reliés éventuellement par des convertisseurs appropriés a l'indicateur 7 a cristaux liquides monté sur ledit dispositif expérimental. 8. Ensemble de présentation de la chute libre selon la revendication 7, caractérisé en ce que les parcours de chute 29 et les formules représentant les lois de la chute libre sont imprimés, gravés, ou collés sur la plaque transparente 28. 9. Ensemble selon Ia revendication 8, caractérisé en ce qu'un boîtier 31 associé a la plaque transparente 28, et fixss à celle-ci, comporte au niveau des points représentés du parcours en chute libre des trous destinés a loger des capteurs optoélectroniques. 10. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que le ras cordement des capteurs optoélectroniques à un émetteur électronique de signaux est réalisé par des tiges ou des organes à enficher analogues. 11. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que le boftier 31 comporte un dispositif destiné à fixer les éléments 7 d'affichage numériques à cristaux liquides. 12. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que, proximité immédiate des capteurs optoélectromquss se trouvent des ampoules-lentilles qui sont commandées électroniquement par des tiges conductrices de raccordement et repèrent ainsi, par leur allumage sur la surface de projection, des parcours de chute pour lesquels les valeurs numériques indiquées du temps sont valables. 13. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 à 12 > caractérisé en ce qutun boîtier 36 transparent contenant un corps tombant est introduit dans le boîtier 31 précité et peut y astre fixé. 14. Ensemble selon la revendication 13, caractérisé en ce que deux noyaux de fer sont placés dans la partie supérieure du boîtier transparent 36, des bobines 40 devant être placées sur ces noyaux en vue de l'immobilisation magnétique des corps tombants dans leur position de départ, et en ce que des trous en forme d'entonnoir sont ménagés au-dessous de ces noyaux de fer. 15. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce qu'une surface réfléchissante formant un angle de 45" avec le plan de projection est placée dans le boîtier transparent 36 et renvoie ainsi une partie de la lumière émise par le projecteur au jour en direction des capteurs optoélectroniques. 16. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le boîtier 36 contenant les corps tombants est monté avec inversion latérale sur l'ensemble 31. 17. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 a 16, caractérisé en ce qu'un boîtier 36 dans lequel règne le vide, ou dans lequel on peut faire le vide, peut être mis en place pour la présentation de la chute libre dans le vide. 18. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que l'on utilise des boîtiers-36 qui comportent un fond amovible et rendent ainsi possible l'échange et l'utilisation de corps tombants de poids différent. 19. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 13 9 18, caractérisé en-ce que, lors de l'utilisation de corps tombants non ferromagnétiques, on colle dessus une mince feuille ferro-magnétique. 20. Ensemble selon l'une quelconque'des revendications 13 a 19, caractérisé en ce que, lors de l'utilisation de deux corps tombants de longueur différente, la position des noyaux de fer dans le boîtier 36 peut Être ajustée par un filetage. 21. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 a 20, caractérisé en ce que l'élément 7 a cristaux liquides servant à l'affichage numérique par transmissipn des durées de chute est incorporé dans le boîtier 31. 22. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 9 à 21, caractérisé en ce qu'un élément d'affichage 7 à cristaux liquides interchangeable est enfichable et relié électriquement au boîtier 31. 23. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 9 22, caractérisé en ce que l'émetteur électronique de signaux est incorporé dans le boîtier 31 et en ce que son déclenchement, ainsi que celui de chute, est déclenché par un bouton-poussoir. 24. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 a 23, caractérisé en ce que le réglage des temps de chute correspondant au parcours de chute, ainsi que la signalisation appropriée à l'aide des ampoules-lentilles, est réalisé par un dispositif de commutation. 25 Ensemble selon l'une quelconque des revendications 8 à 24, caractérisé en ce qu'un émetteur électronique de signaux est relié électriquement par enfichage au boîtier 31.