Brevet FR2518359A1 — publié le 19830617

DISPOSITIF GENERATEUR D'UN SIGNAL ANALOGIQUE FONCTION DE LA DEFORMATION D'UNE PLAQUE METALLIQUE ET APPLICATION A LA COMMANDE "INTUITIVE" DE MOUVEMENTS. L'invention a pour objet un dispositif à bouton-poussoir destiné en particulier à se substituer à un bouton potentiométrique pour la commande de vitesse d'un moteur électrique par l'intermédiaire d'un variateur, ou à un bouton à trois ou plusieurs crans mécaniques pour la commande par paliers de moteurs électriques de fortes puissances. Une application particulièrement intéressante de l'invention concerne les boites pendantes, dans lesquelles les boutons-poussoirs utilisés pour la commande "intuitive" de mouvements sont habituellement du type à crans mécaniques, ce qui présente certains inconvénients qui seront exposés dans la suite. D'une façon plus générale, le dispositif de l'invention est destiné à engendrer un signal analogique dont l'amplitude est fonction de l'effort exercé par un opérateur sur un bouton-poussoir. Suivant l'invention, ledit dispositif est caractérisé par au moins un bouton-poussoir dont la tige appuie sur une lame élastique qui coopère avec un détecteur de proximité à sortie analogique. Selon un mode d'exécution Préféré, le dispositif comprend deux boutons-poussoirs dont les tiges respectives appuient sur une meme lame élastique qui coopère avec deux détècteurs de proximité inductifs à sortie analogique logés dans un boîtier en matériau isolant à une face duquel est fixée ladite lame, les éléments sensibles desdits détecteurs étant disposés dans le boîtier de façon a être en regard de ladite lame au niveau des régions d'appui desdites tiges, lesdits éléments sensibles étant associés chacun å-un circuit agencé pour fournir deux signaux respectifs aptes à la commande d'un moteur électrique dans ses deux sens de rotation. Dans son application à la commande de moteurs par paliers, en particulier en vue de la réalisation d'une boîte pendante, chacun des dispositifs à deux boutons-poussoirs susvisés est associé à un circuit logique de traitement des deuxdits signaux qui comporte : des.moyens de valider chacun des deux signaux lorsqu'il est compris entre une première et une seconde tensions de référence et que l'autre signal est invalidé ; des moyens de comparer chacun des deux signaux à traiter, lorsqu'il est validé, à un premier niveau de déclenchement, pour obtenir à l'une ou l'autre des deux sorties de commande, un premier signal de commande par tout ou rien ; des moyens de comparer, après une première temporisation appliquée à partir de l'instant où le premier signal de commande est présent, chacun des deux signaux à traiter à un deuxième niveau de déclenchement, pour obtenir, à l'une ou l'autre des deuxdites sorties, un second signal de commande par tout -ou rien et des moyens de comparer, après une seconde temporisation appliquée à partir du moment où le second signal de commande est présent, chacun des deux signaux à traiter à un troisième niveau de déclenchement pour obtenir, à l'une ou l'autre desdites sorties, un troisième signal de commande-par tout ou rien. Les diverses particularités, ainsi que les avantages de l'invention, apparaîtront clairement à la lumière de la description ci-après. Au dessin annexé : la figure 1 représente un dispositif générateur de signaux analogiques à deux boutons-poussoirs conforme à un mode d'exécution préféré de 11 invention la figure 2 illustre schématiquement une boite pendante faisant application de trois dispositifs conformes à celui de la figure 1 et comportant trois circuits de traitement des signaux, dont l'un est représenté à la figure 3 , et la figure 4 est un diagramme servant à illustrer le fonctionnement d'un tel circuit de traitement. Le dispositif représenté à la figure 1 comprend deux boutons-poussoirs 1 et 2 montés entre deux plaques rigides de support 3 - 4 et dont les extrémités des tiges respectives appuient sur les deux extrémités d'une lame métallique déformable 5 fixée à un boltier 6 contenant deux détecteurs de proximité analogiques dont les-éléments sensibles 7 et 8 sont disposés dans un boîtier en matériau isolant de façon à être en regard de ladite lame métallique au niveau des régions d'appui des extrémités des tiges des boutonspoussoirs. Le circuit électronique des détecteurs est logé dans le boîtier 6 auquel est associé un bornier de raccordement 9. Les détecteurs sont avantageusement conformes au brevet français No 78 07758 déposé le17 Mars 1978 par la Demanderesse, et du type inductif. Ils fournissent alors chacun un signal de sortie qui est une fonction sensiblement linéaire de la distance entre les.parties de la lame élastique 5 déformées par les boutonspoussoirs et les éléments sensibles des détecteurs. Cette distance est elle-même fonction de l'-effort exercé par l'opérateur. A titre d'exemple, le déplacement maximal de la lame pourra atteindre 1 mm et correspondre à une poussée de 2 Kg autrement dit1 ce déplacement maximal n'étant pas appréciable pour l'opérateur, le dispositif est du type, "sensitif". D'une façon générale, le dispositif décrit permet d'effectuer la commande du déplacement d'un mobile dans deux sens opposés puisqu'il fournit deux signaux électriques susceptibles d'être réglés et traités séparément. I1 doit être bien compris que l'invention couvre également un dispositif ne comportant qu'un seul bouton poussoir, associé à une lame élastique et à un seul détecteur de proximité. Appliqué à la commande de vitesse d'un moteur par l'intermé diapre d'un variateur électronique, un tel dispositif présente, par rapport a' un potentiomètre, l'avantage d'une meilleure fiabilité, due en particulier à l'absence de frottement, celui d'être moins onéreux pour une qualité donnée et celui de fournir une commande "sensitive". Pour les moteurs de forte puissance, pour lesquels on prévoit par exemple un palier de vitesse très faible, un palier de petite vitesse et un palier de grande vitesse, au lieu d'utiliser des boutons à trois crans mécaniques comme on le fait jusqu'ici, l'on pourra associer au bouton "électronique" décrit ci-dessus, un circuit délivrant des signaux de commande "tout ou rien" pour trois niveaux de sortie différents du bouton électronique. La figure 4 illustre ce mode de fonctionnement. La tension de sortie Vs du bouton électronique, exprimée en volts, est représentée en fonction de l'effort F exprimé en kilos. Pour un effort compris entre O et F1, la tension Vs prend une valeur comprise entre Vmax et V1 et le circuit de traitement associé est agencé comme on l'expliquera dans la suite, pour ne délivrer aucun signal de commande. Pour un effort compris en F1 et F2, Vs est compris entre V1 et &commat;t V2 et le circuit de traitement associé délivre un premier signal de commande. Entre F2 et F3 le circuit de traitement associé délivre un deuxième signal de commande et, entre F3 et F4, il délivre un troisième signal dé commande. Au-delà de F4, on est dans une zone de non fonctionnement. Dans cette application, outre les avantages de maniabilité et de fiabilité, le bouton électrique présente l'avantage d'utiliser moins de fil de raccordement à cabler, comme l'illustre la figure 3 qui montre, qu'au lieu des treize fils nécessaires pour une boîte pendante équipée de six boutons mécaniques, huit fils seront suffisants avec des boutons électroniques. A la figure 2, on a représenté schématiquement une boîte pendante à six mouvements comprenant trois dispositifs 10, 11, 12, tels que celui de la figure 1, permettant chacun la commande de déplacement dans un sens ou dans l'autre suivant l'un des trois axes de coordonnées rectangulaires. L'ensemble possède deux fils communs d'alimentation des boutons + et - et des circuits de traitement liés à un dispositif d'alimentation 16 et, pour chacun des trois dispositifs, deux fils de sortie de signaux des détecteurs,-Sl S2, S3 S et S5 S6 respectivement. Trois circuits 13, 14, 15 traitent respectivement les signaux transmis par les couples de fils respectifs S1 S2, S3 S4 et S5 S6. Le circuit de commande des moteurs est symbolisé par un rectangle 17. La figure 3 représente un mode d'exécution de l'un des circuits de traitement 13, 14 ou 15. La tension de sortie E1 du premier détecteur est appliquée à deux comparateurs 130, 131 qui la comparent à deux tensions de référence respectives Vrefl et Vref2 (figure 4). Lorsque E1 est inférieur à Vrefl, le comparateur 130 délivre un signal logique 1, Lorsque E1 est supérieur à Bref21 le comparateur 131 délivre un signal logique 1. Une porte ET 132 fournit un niveau logique 1 (signal S1) lorsque E1 est compris entre Bref1 et Vref2 (plage de fonctionnement du bouton électronique3 et le signal S2 au niveau logique 1 sortant d'un inverseur 1320 qui reçoit en entrée le signal S2 dont on verra la signification plus loin.Ce signal valide le fonctionnement d'un détecteur 133 du premier niveau de déclenchement, qui comprend un comparateur 1330 qui reçoit la tension V1 représentant le premier niveau. Lorsque E1 est inférieur à V1, le comparateur 1330 fournit un signal logique 1 qui est validé dans une porte ET 1331 par le signal S1, la sortie de de la porte ET déclenche un circuit 134 de commande du déplacement à la première vitesse et dans un premier sens. Au bout d'un délai de temporisation fourni par un organe 135, le passage du signal S11 au niveau 1 valide un détecteur 136 du second niveau, lequel comprend un comparateur 1360 et une porte ET 1361. Ce dernier fournit un signal S12 dès que E1 est inférieur à V2. Le signal S12 déclenche un circuit 137 de commande du déplacement à la seconde vitesse et dans le premier sens. De meme, au bout d'un délai fourni par un organe de temporisation 138, le détecteur 139 du troisième niveau, constitué par un comparateur 1390 et une porte ET 1391, est validé et, lorsque E1 est inférieur à V3, le circuit 140 de commande de déplacement à la troisième vitesse et dans le premier sens est déclenché. Pour le deuxième sens, un deuxième ensemble 141 à 151, similaire au premier ensemble 130 - 140 est mis en service. Lorsque S1 = 1, le fonctionnement du deuxième ensemble est inhibé par un circuit 160. De même, lorsque S2 = 1, le fonctionnement du premier ensemble est inhibé par un circuit 161. Ainsi, les signaux de commande dans les deux sens de déplacement ne peuvent être produits en même temps, en cas de fausse manoeuvre de l'opérateur. En outre, grâce aux temporisations, l'exercice d'une pression brutale sur un bouton-poussoir se traduira par une mise en service successive et non brutale de la commande à la première, à la seconde puis à la troisième vitesse. I1 va de soi que diverses modifications des dispositifs et des circuits décrits et représentés, pourront être envisagées par l'homme du métier et que d'autres applications pourront être réalisées, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Revendications .de brevet 1. Dispositif générateur d'un signal analogique, caractérisé par au moins un bouton-poussoir (1) dont la tige appuie sur une lame élastique (5) qui coopère avec un détecteur de proximité (7) à sortie analogique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en. ce qu'il comprend deux boutons-poussoirs (1-2) dont les tiges respectives appuient sur une même lame élastique (4) qui coopère avec deux détecteurs de proximité inductifs (7-8) à sortie analogique logés dans un boltier à une face duquel est fixée ladite lame, les éléments sensibles desdits détecteurs traversant ladite face de façon à être disposés en regard de ladite lame au niveau des régions d'appui desdites tiges, lesdits éléments sensibles étant associés chacun à un circuit agencé pour fournir deux signaux respectifs aptes à la commande d'un moteur électrique dans ses deux sens de rotation. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou-2, caractérisé en ce que chacun des deuxdits boutons-poussoirs (1-2) est associé à un circuit logique de traitement des deuxdits signaux (E1-E2) qui comporte : des moyens (151) de valider chacun des deux signaux (E1 - E2) lorsque l'un (E1 par exemple) est compris entre une première (Vrefl) et. une seconde (bref2) tensions de référence et que l'autre signal (E2) est invalidé ; des moyens (133) de comparer chacun des deux signaux à traiter, lorsqu'il est validé, à un premier niveau de déclenchement (Vl)j pour obtenir à l'une ou l'autre des deux sorties de commande (134 - 149), un premier signal de commande par tout ou rien ; ; des moyens (136) de comparer, après une première temporisation (135) appliquée à partir de l'instant où le premier signal de commande est présent, chacun des deux signaux à traiter à un deuxième niveau de déclenchement (V2), pour obtenir, à l'une ou l'autre des deuxdites sorties (137 - 150) , un second signal de commande par tout ou rien et des moyens (139) de comparer, après une seconde temporisation (138) appliquée à partir du moment où le second signal de commande est présent, chacun des deux signaux à traiter à un troisième niveau de déclenchement (V3) pour obtenir, à l'une ou l'autre desdites sorties (140 - 151), un troisième signal de commande par tout ou rien.