Brevet FR2427578A1 — publié le 19791228

L'invention se rapporte au repérage de la position d'un objet mobile en translation. Les dispositifs connus qui font appel à des variations de capacité en fonction-de la position de l'objet ont l'inconvénient de fournir des signaux analogiques, qu'il faut convertir en signaux numériques en vue de certaines applications. D'autres dispositifs connus mettent en oeuvre le déplacement de pièces mobiles : par exemple, réglette portant une piste d'horloge, ou codeur à roues concentriques. On peut imaginer de réaliser un dispositif fournissant directement des signaux numériques sans faire usage de pièces mobiles, et basé sur l'interception d'un flux, lumineux, pneumatique, variation de capacité, ou autre, par Objet en déplacement. Un tel dispositif comportera normalement un nombre de couples émetteur-récepteur égal au nombre des positions de repérage. Son prix augmentera donc rapidement avec la précision de repérage requise. L'invention se propose de remédier à cet inconvénient en groupant les émetteurs et les récepteurs d'une manière telle qu'un prix de revient optimum puisse être déterminé en fonction de la précision recherchée. Une application intéressante de l'invention concerne le repérage de la position d'une carte perforée dans un lecteur de cartes comportant une barrière de capteurs parallèle aux colonnes (ou aux lignes). Il faut, dans un tel lecteur, prévoir des moyens de repérer le numéro de la colonne (ou ligne) qui passe sous la barrière a un instant donné. Les solutions connues sont onéreuses ou s'adaptent mal à la lecture de documents de grandes dimensions. L'invention supprime ces inconvénients, mais peut aussi stappli- quer au repérage de la position d'un outil,ou d'un mobile quelconque. Suivant l'invention, les sources de flux forment p groupes de n unités alignés distribués sur une ligne parallèle au trajet du mobile, les sources de même rang des différents groupes étant excités simultanément indépendamment de l'exci- tation des sources de rang différent, et les récepteurs sont au nombre de p, chacun d'eux étant agencé pour capter le flux provenant des sources d'un groupe. Dans un mode d'exécution préféré, n et p sont choisis pour que leur produit définisse un nombre décimal de positions et, pour repérer le bord de liobjet par rapport à à une position décimale déterminée, un dispositif associé aux sources et aux récepteurs effectue la conversion du nombre décimal qui définit cette position en nombre de base n et commande l'ex- citation des sources dont le rang-est défini par le digit de poids faible dudit nombre de base n et la scrutation de l'état du récepteur dont le rang est défini par le digit de poids fort dudit nombre D'autres particularités, ainsi que les avantages de l'invention, apparaitront clairement à la lumière de la description ci-après Au dessin annexé La figure i est un schéma fonctionnel d'un dispositif conforme à un mode d'exécution préféré de l'invention;; La figure 2 illustre le principe de ce dispositif et La figure 3 en représente un exemple pratique d'exécution. A la figure 1, on a représenté n sources Soi Si, Sn-1 dont l'état de commutation (en service ou hors service) est commandé par un dispositif 1. A titre d'exemple, il s'agit de n = 16 émetteurs de lumière, telles que photo-diodes LED, le dispositif 1 fournissant alors des signaux binaires d'excitation de niveau O ou 1. On s'arrange pour que le flux émis par chaque source atteigne p points, de façon à constituer l'équivalent de N = pxn sources secondaires équidistantes (avec, par exemple, p = 5) se succédant dans l'ordre S00, S10 S20... S(n-1)0, S01, S11... S(n-1)1...S0 (p-1), S1 (p-1) ... S(n-1) (p-1) Dans cette notation, l'indice qui définit chaque source secondaire a un chiffre de poids faible qui indique celui de p groupes successifs de n sources secondaires auquel la source considérée appartent et un chiffre de poids fort qui indique le rang de la source dans son groupe. Dans l'exemple pratique ci-dessus, les sources secondaires seront constituées par les extrémités de fibres optiques reliées aux sources primaires, à raison de p fibres par source primaire En face de l'alignement des N sources secondaires, est disposé un alignement de N récepteurs primaires équidistants R00, R10, S20 ...S(n-1)0,01 R11 ...R(n-1)1... R0(p-1), R1(p-1)... R(n-1)(p-1) répartis en p groupes successifs de n récepteurs. Les récepteurs primaires d'un meme groupe sont raccordés à un même récepteur secondaire, si bien qu'il existe p récepteurs secondaires R0...R Dans l'exemple pratique considéré, les p récepteurs secondaires seront des photo-transistors raccordés chacun à un faisceau de fibres optiques dont les terminaisons, placées en face des terminaisons des fibres optiques d'émission, constitueront les récepteurs primaires. En variante, chaque groupe de n fibres optiques de réception pourra être remplacé par un prisme agencé pour guider, par réflexions successives sur ses faces, la lumière émise par les sources d'un groupe vers le récepteur unique correspondant à ce groupe. Il convient de souligner que la nature du flux transmis entre les émetteurs et les récepteurs peut varier, ainsi que la réalisation matérielle des sources. Le principe du dispositif repose sur l'existence d'un alignement de p groupes de n sources ponctuelles de flux, les sources de même rang dans les différents groupes étant excitées en parallèle et une seule source de chaque groupe étant excitée à un instant quelconque, cet alignement de sources coopérant avec un alignement de p groupes de n récepteurs, les récepteurs d'un meme groupe étant reliés en parallèle. La figure 2 schématise un tel dispositif, équivalent à une ligne de sources ponctuelles occupant des tranches successives de positions 0-1-2... n-i formant une sorte de graduation. Le masquage de chaque tranche par l'objet est repéré par un récepteur, soit : R0, R1 ... Ry-1, Rj ... Rp respectivement. Un objet 0 se déplaçant par translation linéaire entre les deux alignements de sources et de récepteurs, dans un sens ou dans l'autre, et ayant une longueur au moins égale à celle des alignements masquera une partie des sources, si bien que le nombre des récepteurs excités dépendra de la position du bord OB qui se trouve entre les deux alignements. Si par exemple, les récepteurs Rj à Rp-1 sont excités, cela signifie que OB occupe une position située dans l'un des groupes j - 1 ou j. La position de l'objet dans ces groupes, dépend du rang de la source unique de chacun de ces groupes qui est excitée à l'instant considéré. Si ce rang est i, comme Rj n'est pas excité, cela signifie que la source S(j l)i est masquée par l'objet, donc que Og est situé à droite de la position i (j-1). De même, comme Rj est excité, cela signifie que Og est situé à gauche de la position i (j). Une autre réalisation matérielle consisterait à constituer les sources primaires par des émetteurs pneumatiques, le flux pneumatique étant amené aux N points qui constituent les sources secondaires par des tubes. Les récepteurs secondaires, eux-mêmes pneumatiques (bascules) seront également reliés aux N points qui constituent les récepteurs primaires par des tubes. Les N surfaces émettrices et les N surfaces réceptrices devront évidemment être séparées par une distance suffisamment faible pour que la perte de flux soit acceptable. Revenant à la figure 1, on voit que les récepteurs secondaires sont raccordés à un dispositif 2 qui effectue la lecture des états desdits récepteurs. Les dispositifs 1 et 2 sont raccordés à un dispositif 3 qui effectue les calculs. Les dispositifs logiques 1, 2 et le dispositif de calcul 3 sont eux-mêmes du type électronique, pneumatique ou autre suivant la nature des signaux binaires qu'ils doivent fournir ou traiter. Ils peuvent être câblés ou programmés, Leur fonctionnement est basé sur la remarque suivante Pour tester si le bord OB se trouve à gauche ou à droite d'une position quelconque définie par un numéro de groupez et un rang i dans le groupe, il suffit d'exciter la source primaire de rang i et de lire l'état du récepteur nO j, qui est excité si Og est à gauche et non excité si Og est à droite de ladite position. On notera que la position en question occupe dans la série de N positions, un rang qui s'exprime par le nombre j i dans le système numérique de base n. Par exemple, pour i = 2 et j = 3, la position correspondante, a le rang décimal 50, soit : 32 (16) Autrement dit, l'organe de calcul 3 commencera par convertir. le rang décimal 50 en rang de base n, soit 32(16) et adressera alors au dispositif logique I un signal propre à commander la permutation de l'entrée R3. De la manière que l'on vient d'indiquer, le dispositif 3 pourra en vue de déterminer sur demande la position de 03, à un instant donné, tester successivement les positions O à 79, jus- qu'a ce qu'il rencontre un récepteur excité. Soit, j le numéro de ce récepteur Cela signifie que le bord OB est à gauche de ce récepteur, mais à droite du récepteur précédent. La réalisation matérielle oulogicielle des dispositifs 1 - 2 - 3 aptes à remplir ces fonctions est à la portée de l'homme du métier. A titre d'exemple, la figure 3 en donne une réalisation électronique. Dans cette réalisation, une horloge 4 délivre des impulsions récurrentesà un compteur 5 de capacité nxp, soit 80 dans 1 'exemple considéré. Ce compteur est agencé pour fonctionner en base n = 16, et comporte donc n = 16 sorties de poids faible, numérotées O à n - 1 et reliées aux n p émetteurs, symbolisés par des points, de manière à les exciter comme indiqué ci-dessus; en outre, le compteur comporte p = 5 sorties de poids fort, numérotées O à p-1, reliées à une entrée de p portes ET, désignées 61, 62 6p~$. La sortie de ces portes ET est reliée aux entrées d'une porte OU 7 dont la sortie est reliée, d'une part, à l'entrée d'un registre à décalage à une position 8, d'autre part, à une entrée d'une porte ET 9 dont l'autre entrée est reliée à la sortie du registre à décalage par l'intermédiaire d'un inverseur Il logique. La sortie de la porte ET 9 fournit un signal de validation à un organe d'affichage lO, dont les entrées sont reliées au n + p sorties du compteur 5. Le registre 80 conserve un état O ou i appliqué à son entrée, jusqu'a ce qu'il reçoive un signal sur.une entrée de décalage, laquelle est ici reliée à la sortie de l'horloge 4. A sa sortie, il fournit un signal représentatif de l'état logique dans lequel se trouvait son contenu avant l'application d'un signal à son entrée. Autrement dit, la porte ET 9 validera l'affichage du contenu du compteur lorsque la sortie de la porte OU 7 passera de l'état O à l'état 1 ou vice-versa, d'une impulsion d'horloge à la suivante. En effet, tant que la sortie de la porte 7 reste dans le même état, la sortie du registre est dans le meme état que son entrée, si bien que les deux entrées de la porte 9 se trouvent dans deux états différents. Lorsque l'entrée du registre change d'état, sa sortie conserve l'état précédent, si bien, que les deux entrées de la porte 9 se trouvent dans le même état. Pour calculer sur demande la position du bord d'un objet, dont on n'a pas suivi le déplacement en permanence, on teste d'abord la position 0, c'est-à-dire que l'on excite la source SOO et l'on saute l'état du récepteur Roo. Si ce récepteur est excité, c'est que l'objet n'est pas arrivé. S'il n'est pas excité (test négatif) on teste la position 1 (source récepteur R ). Si le test est positif, c'est que le bord de l'objet se trouve entre la position O et la position 1. Si le test est négatif, on teste la position 2, et ainsi de suite, jus qu'a ce qu'on ait trouvé la position de l'objet. Le processus est réalisé par le dispositif de la figure 3 de la manière suivante L'horloge excite successivement les sources de rang 0, 1,...-n-1 tandis que le compteur compte jusqu'au nombre N = np, si bien que les sorties O,i . p-1 sont successivement excitées. Tant qu'aucun des récepteurs n'est excité aucune des portes 60 à 6 p-1 n'est validée, si bien que le dispositif d'affichage 10 n'est pas validé. Dès que l'un des récepteurs, soit Rj, est excité, la porte OU 7 passe à l'état 1. il en résulte, comme on l'a expliqué ci-dessus, que l'organe d'affichage est immédiatement validé. il affiche donc l'état du compteur au moment de l'impulsion d'horloge, ctest-à-dire un certain nombre (j,i)n de base n. L'objet se trouve donc entre la position (j,i) et la position (j,i - 1) . On notera que, dans le mode pratique d'exécution de la figure 3, la fonction de l'organe 1 de la figure 1 est remplie par horloge 4 et le compteur 5, la fonction de ltorgane 2 par les portes 60 à 6 et la fonction de l'organe 3, par l'horloge p n les compteurs 5 et les dispositifs 7 à 11. I1 va de soi que ce mode d'exécution n'est nullement limitatif. Si le dispositif est destiné à suivre en permanence le déplacement de l'objet, il effectue des déterminations périodiques de positions; suivant le processus ci-après Le dispositif ayant déterminé la position de OB à un instant donné : soit, entre (i-1) j et ij, il effectue au bout d'un temps déterminé, un test de la position (i + 1) j. Le dispositif est agencé pour que la durée d'exécution du test soit inférieure au temps minimum de déplacement de Objet entre deux positions successives Si le récepteur scruté dans ce nouveau test n'est pas excité1 il stagit donc nécessairement d'une erreur le bord ayant avancé de plus d'un pas. S'il est excité, on excite la source -ayant pour rang le digit de poids faible de i n et on scrute l'état du récepteur ayant pour numéro le digit de poids fort de i , Si ce récepteur n'est pas excité, n ctest que le bord a atteint la position suivantes S'il est excité, on effectue le test de la position (i-l)j. Si ce test est négatif, cela signifie que le bord n'a pas reculé d'un pas. S'il est positif, on teste la position (i-2)j. Lorsque le résultat de ce nouveau test est négatif, cela signifie que le bord a reculé d'un pas; s'il est positif il ne peut s'agir que d'une erreur, le bord ayant reculé de plus d'un pas. L'enchaînement logique des tests, que l'on vient de décrire revient à encadrer la position recherchée entre des positions limites dont l'écart, par rapport à la position initiale (c'est-à-dire, celle atteinte lors de la détermination de position précédente) est positif ou négatif, et d'amplitude variable, ce qui permet de ramener la recherche au test décrit précédemment, qui vise à déterminer si l'objet atteint ou non une certaine position. Dans ce mode d'exécution, le dispositif représenté à la figure 3 devra être modifié et, en particulier, l'horloge 1 devra être remplacée par un circuit logique plus complexe, puisque les tests à effectuer ne se succèdent pas dans l'ordre des positions successives. La réalisation d'un tel circuit logique ou d'un logiciel équivalent est à la portée de l'homme de l'Art. On notera que le procédé décrit permet et optimise les coûts du matériel. En effet, pour un- nombre N donné de positions, le coût C des sources et des récepteurs est évidemment C=nxP5 + p x Prs P5 et Pr étant respectivement les prix unitaires des sources et des récepteurs. il suffira alors de choisir deux nombres n et p dont la somme égale N et qui donnent la valeur minimum de C. REVENDICATIONS 1. Dispositif de repérage de la position d'un bord d'un objet mobile en translation comportant une pluralité de sources commutables d'un flux susceptible d'être modifié par ledit objet, une pluralité de récepteurs agencés pour être excités ou non par ledit flux suivant la position de l'objet, des moyens de commande des états de commutation des sources et des moyens de scrutation de l'état d'excitation des récepteurs, caractérisé en ce que les sources forment p groupes de n sources distribuées sur une ligne parallèle au trajet de l'objet, les sources de même rang des différents groupes étant commandées en parallèle pour se trouver ensemble dans le morne état de commutation, en ce que les récepteurs sont au nombre de p, chacun d'eux étant disposé pour capter le flux provenant des n sources de l'un des groupes1 en ce que les moyens de commande sont agencés pour que les sources de rang I à n soient excitées individuellement, indépendamment les unes des autres, et en ce que les moyens de scrutation sont agencés pour déterminer quels sont les récepteurs excités pour au moins une valeur du rang des sources excitées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que n et p sont choisis pour que leur produit définisse un nombre décimal N et que lesdits moyens de commande sont agencés pour exciter la source dont le rang est défini par le digit de poids faible du nombre qui exprime dans le système numérique de base n, une position à tester, l'une quelconque des N positions définies par les sources, tandis que lesdits moyens de scrutation sont agencés, pour déterminer ltétat du récepteur défini par le digit de poids fort dudit nombre. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que en vue de déterminer sur demande la position de l'ob- jet mobile, lesdits moyens de commande et de scrutation, testent successivement, dans l'ordre croissant, lesdites positions jusqu'a la scrutation du premier récepteur excité. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande et de scrutation comportent un compteur de base n, associé à une horloge et à un dispositif d'affichage numérique. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, en vue de déterminer en permanence la position de l'objet mobile, lesdits moyens de commande et de scrutation sont agencés pour effectuer des déterminations périodiques de la position de-ltobjet, chacune de ces déterminations s'effectuant en testant successivement des positions limites qui encadrent la position connue atteinte par l'objet à l'instant de la détermination précédente, l'écart desdites positions limites par rapport à ladite position connue étant variable