Brevet FR2467405A1 — publié le 19810417

La présente invention concerne les capteurs de position angulaire à sorties d'informations électriques; ils peuvent autre associés à un capteur de vitesse qui, en plus de sa fonction propre, délivre un "train d'informations variables avec la vitesse, mais constant du point de vue du nombre de repères par tour, qui servira de "base de temps" nécessaire au traitement de l'information de position. Des dispositifs autres que le capteur de vitesse peuvent être utilisés pour la fonction base de temps. Dans les dispositifs connus actuellement, la mesure de position (P) peut s'effectuer des façons suivantes C.1 Système "selsyn"; la copie de l'information se fait d'une façon électromécanique par "synchromachine". C.2 Capteur potentiométrique qui délivre une information de "résistance électrique" (R) R = f (P) C.3 D'un capteur capacitif qui délivre une information de capacité électrique" (C) C = f (P) C.4 D'un capteur selfique qui délivre une information de "self électrique" L = f (P) C.5 De disque codé, l'information pouvant entre sortie par contact électrique, optoélectrique ou magnétique. Ces dispositifs présentent en tout ou partie les inconvénients suivants - Fiabilité - Définition (précision) - Prix - Difficulté d'interprétation des résultats. Dans le cas de l'utilisation d'un capteur potentiomètre utilisé pour réaliser une "girouette marine", l'usure de la piste du potentiomètre s'effectue même lorsque l'appareil n'est pas en marche d'où détérioration rapide du capteur ceci pour des périodes de 6 à 18 mois. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter tous ces inconvénients, les organes nécessaires au captage de l'information sont totalement dépourvus d'usure. Il peut suivant les moyens mis en oeuvre entre d'une très grande précision (mieux que le centième de degrés), posséder, si besoin est, une "origine" ajustable électroniquement ce qui permet de positionner le zéro du capteur gans intervention mécanique, et enfin de posséder une fiabilité inconnue jusqu'alors. Le dispositif, objet de l'invention comporte comme organe d'entrée un axe appelé axe d'angle sur lequel est transmis la variation, angulaire, cet axe peut donc réaliser une rotation de 3600 à K.pi près; un capteur solidaire de cet axe appelé "capteur d'angle (a ) transmettra une information en relation avec la position de l'axe d'angle. Un deuxième capteur fixé sur le bâti en un point réputé origine, ou angle zéro (C0). Sur un deuxième axe appelé "axe émetteur", indépendant de l'axe d'angle, sera fixé un dispositif émetteur qui générera dans les capteurs ok et CO un signal par tour (de l'axe émetteur). Le système de "base de temps" dont dépend la précision de la présente invention pourra être réalisé de diverses façons, mais il délivrera toujours un nombre d'information N invariable par tour quel que soit la vitesse de rotation de l'axe émetteur. N.B. - Les capteurs peuvent 8trie soit magnétiques, électriques, photo-électriques ou de tout autre procédé. Nous sortons donc du dispositif objet de la présente invention les informations suivantes - Une information de position relative à l'angle mesuré - Une information de position "origine" - Une information de vitesse - Des informations dites de "base de temps" dont l'utilisation sera décrite dans l'exemple ci-dessous. Le dessin nl annexé illustre, à titre d'exemple un mode de dispositif conforme à la présente invention; en vue de réaliser un capteur girouette-anémomètre où, particularité, la fonction "base de temps" sera réalisée par l'axe de l'anémomètre. Dans notre exemple l'angle K à mesurer sera celui compris entre la direction du vent et un "point d'origine" qui sera soit à l'avant d'un navire ou dans d'autres cas de nord (le capteur origine "Nord" étant automatiquement calé gracie à un système boussole, cas des stations météorologiques mobiles). La voilure (1) se positionnant dans le sens du vent imprimera à l'axe (2) un angle par rapport à origine, un émetteur (3) solidaire de l'axe (4) entrarné par l'anémomètre (5) générera à chaque tour un signal dans les capteurs Cl et CO. Un dispositif (8) solidaire de l'axe (4) génèrera à chaque tour un nombre d'in formations N dans le capteur "base de temps" C Bt (9). La mesure de l'angle s'effectuera en comptant les signaux de la "base de temps" par un système digital ou analogique durant la période délimitée par les capteurs CO et JlL En se référant à la figure (2) le capteur d'origine CO, délivrant les impulsions (Io) met le dispositif compteur d'information sur marche, le capteur d'angle C délivrant les impulsions (II) le met sur arrêt. Si par exemple, "la base de temps" délivre 360 impulsions par tour, nous aurons un nombre d'impulsion (17) compté durant la période de comptage à la valeur de l'angle mesuré directement en degrés, il sera possible avec un dispositif électronique approprié d'afficher directement l'angle babord ou tribord d'une façon digitale et ou analogique. Exemple 2 - On pourra aussi effectuer la mesure de la position linéaire d'un piston dans un cylindre; l'angle (gel) mesuré par rapport au villebrequin correspondrait à une position de piston. Exemple 3 - Cas d'une base mobile de radar commandant un tir d'engin quelconque, la position de l'antenne pourrait être fournie grâce au dispositif relaté dans la présente invention Le point origine étant réalisé par le calage automatique du capteur CO par un système magnétique du type boussole ou par un système à inertie. f) Le dispositif1 objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où l'on a besoin de posséder un capteur à grande fiabilité. Tout particulièrement dans l'utilisation de girouette-anémomètre, marine, aéronautique, bâtiments etc ... Ce dispositif pourra entre aussi utilisé en atmosphère explosive (pétrochimie) étant donné la possibilité de réaliser un capteur suivant les concepts de la présente invention, dépourvu de tout contact électrique (dans tous les cas de sécurité intrinsèque). Ce dispositif peut aussi grâce à sa sortie digitale servir de capteur d'asservissement angulaire. REVENDICATIONS 1- DisDositif permettant de fournir une information en relation avec la oosition angulaire d'un axe. Avec ou sans capteur de vitesse. Caractérisé en se qutil est constitué Dar : un organe d'entrée (21; un capteur d'angle Cl (6) solidaire de l'organe d'entrée (2) un canteur fixe dit "capteur origine ou d'angle zéro CO (7), un axe émetteur (4), un émetteur (3) solidaire de l'axe émetteur générant dans les capteurs CO et CV une ou plusieurs isoulsions Dar tour, un capteur CBT (9) Z- Dispositif suivant la revendication 1 Caractérisé par le fait qu'il est base' sur le concept d'une exploration dynamique de la grandeur a mesurer, cette grandeur est vérifiée à chaque tour avec comptage et remise à zéro systématique. 3- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est d'une grande souplesse de conception, notemment dans le choix du type des capteurs internes (CO, Cet et CBT) qui peuvent être indifférament électrique, magnetique, capacitif, optoelectronique, pneumatique. Sans qu'ils soient tous de même type. 4- Dispositif suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait que la précision du dispositif est principalement due aux nombres d'informations fournies par la fonction base de temps par tour d'exploration. 5- Dispositif suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait que la fonction base de temps (8-9 ), l'axe émetteur (4) l'émetteur (3) peuvent être entrainés par vu anemomètre (5) (fig. 1) 6- Dispositif suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait que le système base de temps constitué par vu axe émetteur (4), vu émetteur (3), vu moteur, avec ou sans réducteur, avec ou sans diviseur électronique (-N) attaqué par vu gét;rateur de fréquence (FBT) permet de porter la précision du dispose tif à vue valeur satisfaisant les impératifs les plus sévères (fig. 3)