Brevet FR2410827A1 — publié le 19790629

La presente invention concerne un procédé pour la mesure de la vitesse d'un corps mobile, destine en oarticulier au materiel didactique de physique. Elle concerne egalement un dispositif pour la mise en oeuvre -dudit procède. Des appareils extrêmements divers sont connus pour mesurer la vitesse de corps mobiles, chacun d'eux déterminant la distance parcourue par unité de temps. -Lorsque les corps mobiles sont des vehicules routiers ou ferroviaires, la vitesse de rotation d'une roue de circonférence connue permet de déduire la distance parcourue et, en liaison avec des temps, la vitesse. Des difficultes notables apparaissent quand il s'agit de déterminer la vitesse d'un corps mobile sans contact avec le sol, tel qu'un modèle didactique de véhicule à coussin d'air, se déplaçant le long d'une glissière. L'invention a pour objet un procédé pour la mesure de la vitesse d'un corps mobile, permettant de déterminer aussi.la vitesse d'un corps mobile sans contact avec le sol, essentiellement à partir de grandeurs mesurées, converties en valeurs électriques. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le corps mobile lit sur son trajet une série de marquages générateurs d'impulsions; et la vitesse du corps est déterminée à partir de la frequence resultante de répétition des impulsions. Le principe de base est ainsi mis en oeuvre l'aide d'une réglette disposée sur le trajet et portant des marquages équidistants générateurs d'impulsions. Selon la vitesse du corps mobile, il en résulte ainsi des fréquences de répétition d'impulsions différentes, proportionnelles à la vitesse et facilement utilisables pour l'indication ou l'enregistrement numérique ou analogique à l'aide d'appareils de mesure connus. La lecture des marquages générateurs d'impulsions peut s'effectuer magnétiquement, électriquement ou mécaniquement, à l'aide d'un capteur glissant. L'expérience montre toutefois que des dispositifs photoelectri- ques donnent les meilleurs resultats avec un faible appareillage total. Pour transmettre le train d'impulsions de mesure de vitesse, il est utile de prévoir sur le corps mobile un emetteur, qui transmet sans fil les valeurs mesurées à un récepteur fixe. Le système de mesure photoélectrique convient particulièrement bien aussi pour la transmission sans fil au recepteur fixe. Dans le cas d'une mesure photoélectrique, le récepteur monté sur le corps mobile peut dans certaines conditions réagir directement aux diffé rences de luminosité, lors du passage devant une série de marquages générateurs d'impulsions. I1 est généralement préférable de prévoir sur le corps mobile, pour la lecture de la réglette additionnelle, un émetteur supplémentaire, dont le rayonnement réfléchi par la réglette est reçu par un récepteur solidaire du corps mobile. L'experience montre que la réalisation de systèmes photoelectriques est particulièrement facile dans le cas d'une transmission en infrarouge à une longueur voisine de 900 nm, car la puissance émise et le rendement des diodes employées sont relativement élevés. Un amplificateur à courant alternatif est avantageusement monté en aval du récepteur photoélectrique fixe pour la suppression de la lumière parasite. Selon une autre caractéristique de l'invention, le signal impulsionnel reçu par le récepteur est utilisable pour la commande d'impulsions de sortie, délivrées indépendamment avec une amplitude et une durée définies; la fréquence de répétition de ce train d'impulsions dérivées est égale ou proportionnelle à la fréquence de répétition des impulsions de lecture. Pour la production du signal de sortie proportionnel a la vitesse, le train d'impulsions dérivées est avantageusement intégré par un intégrateur chargé, tel qu'un élément RC parcouru par le courant. I1 est utile de brancher un filtre passe-bas à plusieurs étages en aval de cet intégrateur, pour lisser les dents de scie produites. L'homme de l'art dispose naturellement du libre choix des moyens de commutation. I1 convient d'adopter un circuit permettant l'utilisation d'un amplificateur d'intégration. Outre un signal de sortie proportionnel à la vitesse, il est le cas échéant avantageux de produire aussi un signal de sortie proportionnel au déplacement, à l'aide d'un intégrateur approprié non chargé. I1 est ainsi possible de représenter optiquenent, sous forme de graphes, les principales grandeurs du mouvement, pour la démonstration en particulier. Dans un procédé approprie de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la réglette est constituée par un support réfléchissant, portant des marquages générateurs d'impulsions, non réfléchissants. Le nombre de marquages par unité de longueur depend des vitesses à mesurer. En règle générale, un accroissement de la fréquence de répétition des impulsions améliore le signal de sortie. Le procédé décrit convient particulièrement bien pour la realisation d'un modèle de véhicule à coussin d'air, car les fluctuations de la distance à la réglette, inévitables pendant le-mouvement, n'exercent aucune influence notable sur le résultat de la mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillee ci-dessous d'un exemple de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure 1 est une élévation latérale d'un chariot mobile, muni d'un dispositif de mesure de vitesse selon l'invention; et la figure 2 ést le plan d'une réglette d'impulsions pour le montage selon figure 1. Par raison de simplicité, le corps mobile est représenté sur la figure 1 sous forme d'un chariot 1 sur rail, disposant d'eléments moteurs non représentés. Un modèle de démonstration est de même realisable pour un véhicule à coussin d'air, se déplaçant sur une glissiere. Le chariot 1 porte un lecteur optique 2, sous forme d'une unité constructive ajustable en hauteur et comprenant un premier émetteur 3, avec une diodeemettrice, et un premier récepteur 4, avec une diodes réceptrice dont la sensibilité spectrale est adaptée à celle de la diode émettrice. Une source à courant constant alimente la diode emettrice du premier émetteur 3 du lecteur optique 2. Les signaux infrarouges reçus par la première diode réceptrice, avec une longueur d'onde d'en virion 900 nm, produisent des signaux électriques, qui sont amplifiés par un amplificateur en aval. La sortie de l'ampllficateur opérationnel déclenche par son flanc un multivibrateur monostable. Le signal impulsionnel reçu par la diode réceptrice est ainsi converti en une série d'impulsions de sortie, d'amplitude et de durée définies. Ce train d'impulsions dérivées, égal ou proportionnel au train d'impulsions de lecture, commande un second emetteur 5, monté sur le chariot 1 et transmettant le train d'impulsions à un second récepteur 6 fixe. Le second récepteur fixe 6 comporte une diode réceptrice coulissant dans le boitier et éclairée par un système optique de focalisation. La translation permet une défocalisation, qui facilite le réglage du récepteur sur le chariot 1. Un appareil indicateur 7 peut être prévu sur le second recepteur fixe 6. Seules des bornes sont toutefois généralement prévues pour le prélèvement des grandeurs de sortie "vitesse" et le cas échéant "déplacement". La diode réceptrice du second récepteur 6, réalisée sous forme d'un phototransistor, est reliée à un amplificateur à courant alternatif à deux étages pour l'élimination de sa sensibilité à la lumière parasite, produite par des fluctuations lumineuses à basse fréquence. Le signal de sotie déclenche un multivibrateur monostable, qui par l'intermédiaire d'une diode de Zener délivre un train défini d'impulsions de sortie, indépendant des fluctuations de la tension d'alimentation. Les impulsions de sortie sont intégrées pour la production du signal de sortie proportionnel à la vitesse, dans un intégrateur chargé, tel qu'un simple élément RC parcouru par le courant. Le signal de vitesse est transmis à un filtre passe-bas à plusieurs étages, qui lisse les pointes en dents de scie. Un commutateur permet de faire varier par bonds la constante de temps de l'élément PC intégré. Un intégrateur simple permet de produire le signal de sortie proportionnel au déplacement, à partir du même train d'impulsions reçu par le second récepteur fixe. La figure 2 représente un film d'aluminium, portant des barres équidistantes, non réfléchissantes et génératrices d'impulsions. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé pour la mesure de la vitesse d'un corps mobile, destiné en particulier au materiel didactique de physique, et caractérise en ce que le corps mobile lit sur son trajet une serine de marquages géné- rateurs d'impulsions; et la vitesse du corps est déterminée à partir de la fréquence résultante de répétition d'impulsions. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le train d'impulsions de mesure de la vitesse est transmis sans fil à un récepteur fixe par un émetteur monté sur le corps mobile 3. Procédé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la lecture est effectuéepar un émetteur monté sur le corps mobile et dont le rayonnement réfléchi sur le trajet est reçu par un récepteur solidiare du corps mobile. 4. Procédé selon revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la lcture et/ou la transmission au récepteur fixe sont photoélectriques. 5. Procedé selon revendication 4, caractérise en ce que la transmission photoélectrique est assurée par un système de transmission infrarouge. 6. Procédé selon revendication 5,caractérisé par le branchement d'un amplificateur à courant alternatif en aval du récepteur photoélectrique fixe. 7. Procédé selon revendication 6, caracterise par l'emploi du signal impulsionnel reçu par le récepteur pour la commande d'impulsions de sortie, produites indépendamment avec une amplitude et une durée définies, la fréquence de répétition de ces impulsions dérivées étant égale ou pro portionnelle à la fréquence de répétition des impulsions de lecture. 8. Procédé selon revendication 7, caractérisé par l'intégration, à l'aide d'un intégrateur chargé, des impulsions dérivées pour la production d'un signal de sortie proportionnel à la vitesse. 9. Procéde selon revendication 8, caractérisé par le branchement d'un filtre passe-bas à plusieurs étages en aval de la sortie de l'integrateur, pour la production du signal de sortie proportionnel à la vitesse. 10. Procédé selon revendication 7, caractérisé par un intégrateur délivrant un signal de sortie proportionnel au déplacement, en plus du signal de sortie proportionnel à la vitesse. Il. Dispositif pour la mise en oeuvre-du procédé selon une quelconque des revendications 1 a. 10, caractérisé par une réglette constituée par un support réfléchissant, portant des marquages non réflissants, générateurs d'impulsions. 12. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le corps mobile est un modèle de démonstration de véhicule à coussin d'air.