Brevet FR2371823A1 — publié le 19780616

Lorsqu'on désire détecter un mouvement linéaire ou tournant ou bien la position d'une pièce mobile, on peut opérer par qúanti fication de la course ou de l'angle et par comptage incrémental des déplacements élémentaires, d'une manière connue. L'invention se rapporte au principe de la détection des trajets élémentaires par voie capacitive ou inductive t notamment l'invention a pour objet un dispositif pour produire sans contact des impulsions électriques dont le nombre définit une mesure de la course ou de l'angle de déplacement effectué par une partie mobile d'une machine ou d'un appareil, par exemple la roue à palettes d'un compteur d'eau ou de liquide, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble relié à la partie mobile et servant à faire varier périodiquement en fonction de la course ou de l'angle une capacité ou une inductance ou bien un couplage capacitif ou inductif, ainsi qu'une source de courant alternatif d'alimentation fonctionnant de façon indépendante, par exemple un générateur de haute fréquence qui est muni d'éléments semi-conducteurs commandés et qui produit dans le circuit soumis aux variations périodiques précitées, par suite de ces variations, des impulsions de courant alternatif qui sont appliquées â un dispositif de comptage ou semblable le cas échéant après amplification, conversion, redressement ou d'autres traitements. Pour produire les variations périodiques précitées, on peut utiliser plusieurs éléments disposés par exemple sur une voie rectiligne ou circulaire, déplacés devant et par rapport å au moins un élément antagoniste9 ces éléments étant par exemple constitués par des revêtements de condensateur, des bobines ou bien des diaphragmes électriquement ou magnétiquement conducteurs (t81e-écran). Ces éléments peuvent par exemple, comme cela est le cas également pour des éléments d'amortissement intervenant dans ee qu'on appelle des initiateurs de proximité, être constitués par les dents d'un disque denté ou d'un organe semblable. Des initiateurs de proximité fonctionnent d'une manière connue, de telle sorte que la condition d'oscillation d'un oscillateur soit modifiée par le rapprochement ou l'éloignement d'un élément d'amortissement, ce qui crée dans la plupart des cas un inconvénient du fait de l'augmentation d'encombrement ou bien ce qui nécessite des éléments d'amortissement de surfaces relativement grandes. A la différence d'un initiateur de proximité, l'invention fait intervenir un générateur d'oscillation fonctionnant indépendamment du mouvement à détecter. Suivant un autre objet de la présente invention, le mode de fonctionnement du dispositif peut être considérablement amélioré et son encombremant peut être encore réduit lorsqu'on donne aux éléments actifs adjacents dans le sens de déplacement, à l'aide de la source de courant alternatif d'alimentation indépendante une polarité de sens opposé de maniée qu'a chaque transition entre une partie de la course et la suivante, la phase du signal transmis soit modifiée électriquement de 180 . A cet égard, les éléments de polarité opposée sont reliés par l'intermédiaire d'un inverseur a la source de courant alternatif.Pour détecter les changements brusques de la phase du signal détecté se produisant en cours de mouvement, on peut utiliser un circuit de valence ou d'anti-valence sollicité par la source de courant alternatif d'alimentation et par le signal détecté. La sortie de ce circuit peut être reliée & un compteur d'impulsions, à savoir avantageusement par l'intermé- diaire d'organes intercalaires qui filtrent la fréquence de transmission et qui établissent la valeur moyenne, ainsi que par l'in termédiaire d'un circuit de conformation d'impulsions (par exemple du type communément appelé "Trigger1). La partie mobile du dispositif de détection peut autre compl & tement exempte de contacts glissants ou d'organes semblables quand le circuit de retour nécessaire fonctionne également sans contact, en étant par exemple formé par une capacité restant invariable pendant le mouvement. Aussi bien la partie immObL2eque la partie mobile du dispositif de détection peut comporter, pour amplifier l'action, plusieurs éléments actifs. Lorsque les éléments successifs d'une de ces parties sont polarisés en sens inverse, les éléments de l'autre partie peuvent tous entres reliés entre eux et agir en phase lorsque leur espacement, mesuré dans la direction de déplacement (espacement des axes) est égal au double, ou d'une façon générale & un multiple pair, de l'espacement, mesuré-dans la direction de déplacement, d'éléments adjacents et de polarités alternées de la première partie. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée & titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels Les figures 1 et 2, correspondant aux diagrammes des figures 3a, 3b et 3c, représentent des dispositifs comportant des éléments sollicités en phase t Les figures 4 et 5 représentent, en coopération avec les diagrammes des figures 6a, 6b, 6c, des dispositifs dans lesquels. conformément au principe de l'invention, il est prévu des éléments adjacents en considérant la direction de mouvement mais de polarités respectivement opposées. Les exemples de réalisation font intervenir des capacités variables. A la place des revêtements de condensateurs respectivement immobiles et mobiles dans le sens de mouvement, on peut également utiliser par exemple des bobines branchées en série ou en parallèle, comportant des axes orientés perpendiculairement à la direction de mouvement et présentant le cas échéant des polarités alternées. On pourrait également, par exemple pour se passer des bobines mobiles1 modifier de façon périodique, l'inductance d'une bobine ou bien l'inductance mutuelle de deux bobines, par exemple par des tôles mobiles ou bien par un diaphragme denté mobile. Dans tous les exemples de réalisation, le dispositif de détection est alimenté avec la tension alternative UO par l'intermédiaire d'un oscillateur sinusoïdal rectangulaire indépendant de ce dispositif (cf également les figures 3a et 6a). Lorsque sa fréquence est suffisamment élevée, par exemple lorsqu'on se trouve dans le domaine des grandes ondes ou des ondes moyennes, à savoir entre 200 kIIz et 1 Miz, l'invention peut être mise en pratique d'une manière très simple et très peu encombrante à l'aide de revêtements de condensateurs de petites surfaces car, a une fréquence élevée, il suffit d'avoir une capacité de valeur faible. Les capacités élémentaires variant périodiquement ont été désignées par C1 sur les figures 1, 2, 4 et 5. Le couplage s'effectue, dans les exemples de réalisation des figures 2 et 5, également sans contact par l'intermédiaire d'un condensateur, à savoir par l'intermédiaire de la capacité C2 non influencée par le mouvement. Dans tous les cas, le signal transmis est appliqué a' un amplificateur.Le signal amplifié Uv (figures 3b et 6b) est converti, dans les exemples de réalisation des figures 1 et 2, à l'aide d'une valve et d'un condensateur d'emmagasinage court-circuit par une résistance, en une tension continue UG variant en fonction de la variation périodique de capacité (figure 3c) et est appliqué a' un déclencheur A seuil de tension0 Conformément & la figure 3c, celui-ci opère, avec une certaine hystérésis, de manière à appliquer des impulsions rectangulaires UA à un circuit de comptage ou semblable. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, un seul revêtement se déplace devant une série de revêtements'de condensateurs fixes en constituant avec ceux-ci la capacité variable C1. Comme indiqué par des lignes en trait interrompu sur la figure 1, on pourrait également prévoir des revêtements espacés entre eux de la même distance que les revêtements fixes mais reliés entre eux et mobiles, notamment dans le cas d'une disposition circulaire par exemple en nombre égal à celui des éléments fixes. Cela permet d'amplifier considérablement la capacité variable et le courant alternatif variable transmis par celle-ci. Dans les exemples de réalisation des figures 4et 5, les revêtements d'une série correspondent alternativement à deux groupes de polarité opposée, comme cela est mis en évidence sur le dessin, par un inverseur. I1 en résulte, comme le montre la figure 6q, que l'amplitude du signal transmis est non seulement réduite dans les positions intermédiaires (cf figure 3b) mais passe par zéro, auquel cas il se produit à chaque fois une variation de phase de 1800 électriques, quelle que soit la valeur de l'angle de phase lors de la traversée de la zone neutre.Comme indiqué dans ces exemples de réalisation, il est alors possible d'obtenir les impulsions â compter, non pas comme auparavant a partir de l'amplitude variable du signal mais & partir de la position de phase du signal transmis (cf figure 6c), ce qui est réalisé conformément aux figures 4 et 5 A l'aide d'un circuit de détection d'anti-valence qui reçoit en plus du signal transmis pour la comparaison la tension de l'oscillateur (ou bien son inverse). Lorsque, comme indiqué sur les figures 4 et 5, il est prévu plusieurs (trois) revêtements antagonistes reliés entre eux, on doit prévoir entre eux une distance d'espace- ment doublée, comme pour les revêtements adjacents de polarité inverse.D'autre part, le nombre de ces derniers revêtements peut etre seulement égal à deux dans un cas extrême. Des dispositifs de détection opérant suivant le principe de l'invention, comme indiqué sur les figures 4 et 5, sont caractérisés par rapport à ceux des figures 1 et 2 par le fait qu'ils traitent les valeurs absolues de capacité ou d'inductance et leurs variations et qu'ils les convertissent en signaux électriques (par exemple en modulation de fréquence, en largeur d'impulsion, etc....), ces dispositifs ne posant en outre pour leur fabrication aucun problème de tolérance-et d'adaptation. Par ailleurs, l'invention présente par rapport à des compteurs mécaniques les avantages suivants t le dispositif est exempt d'usure. il a une très faible consommation d'énergie qui est couverte en majeure partie par la source de courant d'alimentation, de sorte que, par exemple dans le cas d'un compteur de liquide, la réaction mécanique, altérant le résultat de mesure, du dispositif de comptage sur la roue à palettes est extrêmement faible. Cela est valahle notamment dans le cas d'une détection réalisée de façon non continue et seulement intermittente, comme cela va être décrit dans la suite. Lors de la détection des valeurs variables de capacité ou d'inductance, la consommation de courant peut être réduite considérablement lorsqu'il est prévu, suivant une variante de l'invention, un circuit qui permet à la source de courant alternatif d'alimentation, ainsi que de préférence à d'autres dispositifs comme par exemple les amplificateurs, de fonctionner seulement pendant une courte période, la durée de la pause suivante dépassant la durée de travail également dans de fortes proportions, par exemple en pouvant être cent fois plus longue que cette dernière. La fréquence de ces cycles de travail peut par exemple être choisie suffisamment grande pour pouvoir effectuer pendant chaque demi-onde de variation de capacité ou d'inductance plusieurs fois, par exemple seulement trois fois, une détection. A l'aide d'une bascule ou d'un organe semblable, on peut saisir les valeurs détectées pendant une courte période et on peut compter les déplacements unitaires de la même manière que lors d'une détection continue. L'économie de courant qu'on peut ainsi réaliser est importante par exemple lorsqu'on applique l'invention à des compteurs d'eau ou bien dans tous les cas où le dispositif ne doit pas être alimenté par du courant fourni par le secteur mais à l'aide d'une batterie aussi petite que possible. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour produire sans contact des impulsions électriques dont le nombre définit une mesure de la course ou de l'angle de rotation d'une partie mobile d'une machine d'un appareil, par exemple d'une roue à palettes d'un compteur d'eau ou de liquide, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble relié & la partie mobile et servant à faire varier périodiquement en fonction de la course ou de l'angle une capacité ou une inductance ou bien un couplage capacitif ou inductif, ainsi qu'une source de courant alternatif d'alimentation fonctionnant de façon indépendante, par exemple un générateur de haute fréquence qui est muni d'éléments semi-conducteurs commandés et qui produit dans le circuit soumis aux variations périodiques précitées, par suite de ces variations, des impulsions de courant alternatif qui sont appliquées & un dispositif de comptage ou semblable le cas échéant après ampli fi- cation, conversion, redressement ou d'autres traitements. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour produire les variations périodiques précitées, on utilise plusieurs éléments actifs disposés par exemple sur une voie rectiligne ou circulaire et pouvant passer devant au moins un élément antagoniste actif, par exemple des revetements de condensateurs, des bobines, des diaphragmes électriquement ou magnétiquement conducteurs (t8le-écran > , auquel cas les resetements ou les t8les peuvent Autre constitués le cas échéant, par les dents d'un disque denté ou d'un organe semblable. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour améliorer la fourniture des impulsions ou bien pour permettre d'obtenir de plus petites dimensions, des éléments actifs adJacents sont polarisés à chaque fois par la source de courant alternatif d'alimentation dans des sens opposes de manière que, dans chaque course partielle du mouvement relatif, la phase du signal transmis soit modifiée de 1800. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments & polariser dans des directions opposées sont reliés par l'intermédiaire d'un inverseur. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, carac térisé en ce qu'il est prévu un circuit de valence ou d'anti-valence sollicité par la source de courant alternatif d'alimentation et par le signal détecté pour capter les variations de la phase du signal détecté qui se produisent en cours de mouvement. 6.- Dispositif selon a revendication 5, caractérisé en ce que la sortie du circuit de valence ou d'anti-valence est reliée à un dispositif de comptage d'impulsions, de préférence par l'intermédiaire d'organes intercalaires qui filtrent la fréquence de transmission et qui établissent la valeur moyenne ainsi que par l'intermédiaire d'un circuit de conformation d'impulsions. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie mobile du dispositif de détection est exempte de contacts glissants ou d'autres organes par suite de l'utilisation d'un élément de retour également sans contact et constitué par exemple par une capacité restant invariable au cours du mouvement. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. caractérisé en ce qu'aussi bien la partie immobile que la partie mobile du dispositif de détection comportent chacune plusieurs éléments actifs. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 3 et 8, caractérisé en ce que, en ce qui concerne les deux parties du dispositif de détection qui sont mobiles l'une par rapport à l'autre, l'une des parties comporte des éléments de polarités alternées alors que l'autre partie comporte des éléments de polarités identiques et en ce que l'éloignement (distance axiale), mesuré dans la direction de mouvement, des derniers éléments est égal au double ou à un multiple pair de l'éloignement, mesuré dans la direction de mouvement d'éléments adjacents de polarités alternées. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 & 9, caractérisé en ce que, pour économiser le courant, on utilise un circuit qui permet à la source de courant alternatif d'alimentation et avantageusement également & d'autres dispositifs, comme par exemple des amplificateurs, de fonctionner chacun seulement pendant une courte période, la durée de la pause suivante dépassant également dans de fortes proportions la durée de travail, en étant par exemple égale au centuple de cette dernière, et en ce-que la fréquence de ces cycles de travail dépasse la fréquence des variations de capacité ou d'inductance, à savoir de manière à pouvoir détecter lesdites variations plusieurs fois par demi-onde.