Brevet FR2547914A1 — publié le 19841228

Dispositif de mesure de la position d'un mobile le long d'un parcours déterminé. La présente invention a pour objet un dispositif de mesure de la position d'un mobile le long d'un parcours déterminé. Les divers systèmes connus de mesure de la position d'un mobile le long d'un parcours déterminé présentent de multiples inconvénients parmi lesquels il convient de relever la complication, le coût, la fragilité, le manque de fiabilité, le manque de précision. La présente invention a pour objet un dispositif de mesure de la position d'un mobile le long d'un parcours déterminé permettant de connaître, au sol et a distance, a tout instant, la position exacte d'un mobile le long d'un parcours déterminé. Dans le dispositif conforme a l'invention, une boucle de fil est installée le long du parcours du mobile. Un inducteur est monté sur le mobile et couplé avec la boucle installée le long du parcours Un générateur de fréquence fournit audit inducteur un courant alternatif d'une fréquence correspondant a une longueur d'onde en rapport avec la longueur de la boucle. Un comparateur de phase est couplé avec les deux extrémités de la boucle, ce comparateur délivrant un signal de sortie qui est fonction du déphasage des signaux recueillis aux deux extrémités de la boucle. Le dispositif conforme a l'invention est basé sur l'induction, depuis le mobile, d'un courant alternatif a fréquence déterminée dans une boucle de fil installée le long du parcours du mobile. L'onde ainsi induite en un point de la boucle correspondant a la position du mobile se propage de part et d'autre de ce point et parvient aux deux extrémités de la boucle avec un rapport de phase déterminé qui est fonction de la position du mobile par rapport aux deux extrémités du parcours. Les signaux recueillis aux extrémités de la boucle, considérés comme une ligne bifilaire de transmission, sont envoyés a un comparateur de phase qui délivre un signal variable en fonction du déphasage des deux signaux alternatifs a ses entrées. De préférence, le générateur de fréquence fournit un courant alternatif d'une fréquence correspondant a une longueur d'onde qui est sensiblement le double de la longueur de la boucle. Ainsi, le déphasage entre les signaux alternatifs aux entrées du comparateur varie entre Oc et 1800 selon que le mobile se trouve à une extrémité ou à l'autre de son parcours. Le signal de sortie du comparateur étant une fonction linéaire de l'écart de phase des deux signaux d'entrée, un signal de sortie zero indique que le mobile se trouve à une extrémité de son parcours et un signal de sortie maximum que le mobile se trouve à l'autre extrémité de son parcours. Ce signal de sortie permet donc d'attaquer un appareil indicateur étalonné en distances proportionnelles. De préférence, la boucle comporte, à chaque extrémité, un adaptateur d'impédance permettant l'adaptation de l'impédance caractéristique de la boucle à celle des cibles de liaison entre les extrémités de la boucle et le cotparateur de phase. Afin de compenser l'écart de phase constant introduit par les câbles de liaison entre les extrémités de la boucle et le comparateur de phase, il est avantageux de prévoir un correcteur de phase, de préférence réglable, dans chacun des deux câbles de liaison. L'ajustage de cette correction de phase permet le calage sur zéro de l'indicateur relié au comparateur, lorsque le mobile se trouve à une extrémité de son parcours, considérée comme l'origine. Ce réglage doit correspondre à un écart de phase de O" ou de 1800 entre les deux signaux recueillis aux extrémités de la boucle. En se référant au dessin annexé, on va décrire ci-après en détail un mode de réalisation illustratif et non limitatif d'un dispositif de mesure de position suivant l'invention. La figure unique du dessin annexé illustre le schéma de principe d'un dispositif de mesure de la position d'un mobile sur rails, le long d'un parcours déterminé. Sur la figure unique, on reconnait une voie 1 représentée schématique- ment comme étant composée de deux rails 2 parallèles s'étendant le long d'un trajet ou parcours compris entre deux extrémités A et B. Un mobile 3 est déplaçable par des moyens non représentés sur des roues 4 sur la voie 1, entre les deux extrémités A et B. Le long de la voie 1 est installé, en position fixe, une boucle 5 formée par deux fils 6 et 7 parallèles tendus le long de la voie 1. Sur le mobile 3 est installé un inducteur 8 couplé sans contact avec la boucle 5. L'inducteur 8 comprend un bobinage ayant un diamètre très légèrement inférieur à la distance entre les deux fils 6 et 7 de la boucle 5. Lors du déplacement du mobile 3, l'inducteur 8 se déplace ainsi sans contact le long de la boucle 5, en restant couplé avec cette dernière. La position du bobinage de l'inducteur 8, par rapport à la boucle 5, est telle que le plan des spires du bobinage soit parallèle au plan passant par les deux fils de la boucle. L'inducteur 8 est alimenté par un générateur de fréquence non représenté constitué par un oscillateur stable, de préférence à quartz. La fréquence du générateur est choisie en fonction de la longueur du parcours du mobile 3 de telle manière que sa longueur d'onde eorresponde sensiblement au double de la longueur de la boucle 5, A chacune de ses deux extrémités, la boucle 5 est couplee par un transformateur 9 avec un câble de liaison lOa, lob menant à un comparateur de phase 11. Un correcteur de phase 12a, 12b réglable est inséré dans chaque câble de liaison l0as lob. On va expliquer.ci-après le mode de fonctionnement du dispositif de mesure de position tel que décrit ci-dessus et représenté sur le dessin annexé. Le générateur de fréquence non représenté, monté sur le mobile 3, envoie à l'inducteur 8 un courant alternatif dont la longueur d'onde est sensiblement égale ou légèrement supérieure au double de la longueur de la boucle 5. Du fait de son couplage avec la boucle 5, l'inducteur 8 induit ainsi un courant alternatif dans la boucle, en un point de la longueur de cette dernière. Le courant induit dans la boucle se propage de part et d'autre du point d'induction et parvient aux deux extrémités de la boucle 5 avec un rapport de phase déterminé qui est fonction de la position de l'inducteur 8 par rapport aux deux extrémités de la boucle 5, donc de la position du mobile 3 par rapport aux deux extrémités A et B du parcours (voie 1). Les signaux recueillis aux deux extrémités de la boucle 5 par l'intermé diaire des transformateurs 9a et 9b servant, d'une part, à assurer la symétrie électrique du système et d'autre part à l'adaptation de l'impédance caractéristique de la boucle 5 à celle des câbles de liaison lOa et lob, sont envoyés au comparateur de phase 11 qui délivre à sa sortie 13 un signal variable de façon continue en fonction de la position du mobile 3. A- l'aide des deux correcteurs de phase 12a et 12b réglables, on procède à une correction fixe de phase pour compenser l'écart de phase constant introduit par chaque câble de liaison 10a, lOb. Le réglage de cette correction est tel que par exemple un indicateur étalonné en distances, relié à la sortie 13 du comparateur de phase 11, donne une distance zéro lorsque le mobile 3 se trouve à l'une des extrémités A ou B de la voie, considérée comme origine, et une distance maximale lorsque le mobile 3 se trouve à l'extrémité opposée. Ce réglage doit donc correspondre à un écart de phase de Oc ou 1800 entre les deux signaux d'entrée du comparateur 11. Lorsque le mobile 3 s'éloigne de l'extrémité considérée comme origine, la distance parcourue par l'onde induite dans la boucle 5 vers l'origine croît, alors que la distance parcourue par la même onde vers l'extrémité opposée décroît. En supposant par exemple que les deux signaux d'entrée du comparateur 11 présentent une différence de phase de 1800 lorsque le mobile 3 se trouve à l'origine, de sorte que le comparateur délivre une tension de sortie maximale, cette différence de phase ngese plus que de 900 lorsque le mobile se trouve à mi-parcours, le comparateur délivrant la moitié de la tension maximale, et la différence de phase est égale à Oc lorsque le mobile est en fin de parcours, c'est-à-dire à l'extrémité opposée à l'origine, le comparateur 11 délivrant alors une tension nulle. Le comparateur de phase lu peut être constitue par tout dispositif capable de délivrer une tension proportionnelle à la différence de phase de deux signaux de même fréquence. De tels dispositifs sont bien connus dans la technique. Dé préférence, le comparateur de phase comprend des amplificateurs sécréteurs transformant les signaux sinusoldaux reçus de la boucle 5 en signaux rectangulaires, à surfaces identiques Cette mesure de phase donne une très grande précision et une résolution infinie. Le signal résultant est une fonction linéaire de l'écart de phase, qui varie lui-même de façon linéaire avec la position du mobile 3 entre les deux extrémités du parcours ce qui facilite I'étalonnage en distances proportionnelles. Le dispositif décrit ci-dessus est capable d'assurer également des transmissions de données ou de téléphonie en même temps que la mesure de position. En effet, à l'aide de filtres appropriés, d'autres fréquences porteuses peuvent être transmises du sol au mobile et vice versa, par l'intermédiaire de la boucle 5 et de l'inducteur 8. Les signaux envoyés dans la boucle peuvent être recueillis par induction sur le mobile. Les deux fils 6, 7 formant la boucle 5 peuvent être des fils de cuivre isoles, de section suffisante pour minimiser les pertes et assurer une bonne tenue mécanique. La boucle 5 peut être posée au sol ou tendue en l'air, dans un plan horizontal, vertical ou incliné, selon les conditions d'installation de la voie 1. La voie pourrait être définie également par des moyens autres que deux rails. Parmi les applications particulièrement intéressantes de la possibilité de mesure précise et permanente de position offerte par le dispositif conforme à l'invention, on peut citer les ponts roulants, les grues, les roues-pelles, les locotracteurs et tous engins mobiles circulant sur un parcours réduit bien défini, qui peut être rectiligne ou non. Les possibilités offertes par le dispositif englobent toutes les applications nécessitant la connaissance précise et permanente de la position d'un mobile sur son parcours, en vue de la protection contre les collision, l'automatisation des manoeuvres, le positionnement automatique, etc... La mesure de position en combinaison avec la transmission de données permet de réaliser des installations gérées par calculateur au sol, pour les applications les plus diverses. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la position d'un mobile le long d'un parcours déterminé, caractérisé par le fait qu'il comprend une boucle de fil (5) installée le long du parcours (1) du mobile (3); un inducteur (8) monté sur le mobile (1) et couplé avec a boucle (6) installé le long du parcours; un générateur de fréquence fournissant audit inducteur un courant alternatif d'une fréquence correspondant a une longueur d'onde en rapport avec la longueur de la -boucle; et un comparateur de phase (11) couplé avec les deux extrémités de la boucle (5) et délivrant un signal de sortie qui est fonction du déphasage des signaux recueillis aux deux extrémités de la boucle (5). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le générateur de fréquence fournit un courant alternatif d'une fréquence correspondant à une longueur d'onde qui est sensiblement le double de la longueur de la boucle. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un adaptateur d'impédance (9a, 9b) à chaque extrémité de la boucle (5). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que l'adaptateur d'impédance est un transformateur. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un correcteur de phase (12a, 12b) dans la liaison entre chaque extrémité de la boucle et le comparateur de phase (11).