Brevet FR2595851A1 — publié le 19870918

Dispositif de détection de la Dosition instantanée d'un organe mobile sur une traiectoire entre deux positions extremes. et dispositif de télécommande électrique en faisant application. La présente invention concerne un dispositif de détection de la position instantanée d'un organe mobile sur une trajectoire entre deux positions extremes. comprenant : un émetteur et un récepteur de signal. qui sont fixes ; un élément interposable sur le trajet suivi par ledit signal entre l'émetteur et le récepteur. cet élément étant lié au susdit organe mobile pour etre déplacé en meme temps que celui- ci : et des moyens de traitement du signal recueilli en sortie du récepteur l'invention concerne également l'application d'un tel dispositif à un dispositif de télécommande électrique du type manipulateur. Les détecteurs de position actuellement connus soit sont de structure relativement simple et relativement peu couteux. mais sont peu fiables en précision et en tenue dans le temps, soit sont plus précis et plus robustes, mais alors de structure plus complexe et plus couteux. L'invention a essentiellement pour objet de proposer un dispositif de détection de position instantanée qui, autant que faire se peut, concilie tous les avantages des dispositifs antérieurs tout en n'en présentant pas les inconvenients, savoir un dispositif à la fois simple, robuste, fiable, et peu coûteux. A cette fin, dans un dispositif agencé conformément à l'invention, l'élément possède une caractéristique physique variant entre une valeur maximale vers une de ses extrémités et une valeur minimale vers son extrémité opposée, ladite caractéristique physique étant apte à modifier de façon corrélative un paramétre du signal dans son trajet entre l'émetteur et le récepteur. Dans un premier mode de réalisation possible. l'émetteur et le récepteur sont situés du meme côté par rapport à 1 élément et celui-ci posséde un pouvoir réfléchissant variable pour le signal utilisé. Dans un second mode de réalisation possible, l'émetteur et le récepteur sont situés de part et d'autre de l'élément en celui-ci possède un pouvoir d'absorption variable ou transparence variable pour le signal utilisé. De préférence, dans l'un ou l'autre cas, la variation de la caractéristique physique de l'élément est continue et réguliére entre ses valeurs maximale et minimale, ou bien l'élément présente des zones juxtaposées de caractéristique physique à valeurs maximale et minimale. respectivement, et la variation de la répartition de ces zones est continue et réguliére entre les valeurs maximale et minimale et c'est la valeur moyenne de la caractéristique physique qui varie de façon continue. Avantageusement, pour la simplicité de réalisation et de mise en oeuvre de l'invention. le signal est un rayonnement électromagnétique, de préférence, un rayonnement infra-rouge qui est moins sensible à des perturbations du milieu environnant ; en outre des émetteurs et des récepteurs de rayonnement infra-rouges existent sous forme de circuits intégrés couramment disponibles et peu coûteux. Toujours dans le meme souci de simplicité et de faible coût. le susdit élément est une simple plaque ou plaquette. Compte tenu de sa simplicité, de son faible coût, de sa fiabilité et son faible encombrement, le dispositif de détection de position conforme à l'in- vention peut recevoir des applications fort nombreuses, en tant qu'organe sensible dans tous les types d'actionneurs, en tant que capteur de position pouvant notamment être inclus dans des boucles d'asservissement en position ou autres (par exemple montages sur vérins, sur tiroirs de distribution hydraulique asservis en position, sur tables de machines-outils, etc...), en tant que capteurs de phénomènes physiques transformables en déplacement (pression, effort, poids. ...). Une application particulière, donnée à titre d'exemple, concerne les dispositifs de télécommande électrique du type manipulateur comprenant un corps muni d'alésages à axes parallèles dans lesquels sont montes des poussoirs coulissants associés deux par deux, notamment symetriques par rapport à l'axe du corps. ces poussoirs étant actionnés par une came oscillante ou analogue et étant repoussés en appui contre ladite came ou analogues par des moyens élastiques respectifs ; dans ce cas. à chaque poussoir est associé un dispositif de détection de sa position instantanée agencé comme indiqué plus haut. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs : dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels - la fig. 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention - la fig. 2 est une vue schématique d'un second mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention ; - les fig. 3A à 3D sont des vues schématiques de diverses variantes d'un organe des fig. 1 &commat;t et 2 , et - la fig. 4 est une vue en coupe d'un dispositif de télécommande électrique du type manipulateur agencé conformément à l'invention. Le dispositif représenté à la fig. 1 comprend un émetteur de rayonnement 1, relie à une alimentation 2. qui transmet un rayonnement constant à un récepteur 3 dont la sortie est raccordée à un circuit 4 de traitement du signal électrique fourni par le récepteur (par exemple filtrage. et/ou amplification, etc...). La sortie du circuit 4 est raccordée à tout dispositif d'utilisation approprié (non représenté) fonction de l'application retenue. Entre l'émetteur 1 et le récepteur 3 est situé un élément 5, tel qu'une plaque. solidaire d'un organe mobile 6, qui est déplaçable selon la direction indiquée par la double flèche 7. La plaque 5 possède une caractéristique physique, en l'occurence une transparence pour le rayonnement considéré, qui varie entre une valeur maximale vers une de ses extrémités (par exemple extrémité i > et une valeur minimale vers son extrémite opposée (par exemple extrémité 9). Ainsi en fonction de la position de la plaque 5, et donc en fonction de l'organe mobile 6, le rayonnement 8 parvenant sur le récepteur 3 constitue tout ou partie du rayonnement 9 émis par l'é- metteur 1 : le signal analogique de sortie du récepteur 3 est alors représentatif de la position de la plaque 5, et donc de la position de l'organe mobile 6. Le dispositif représente à la fig. 2 (sur laquelle les memes références numériques sont conservées pour désigner les mêmes composants) est constitué comme le dispositif de la fig. 1, à ceci prés que l'émetteur l et le récepteur 3 sont situés du meme côté par rapport à la plaque 5 et que la caractéristique variable de la plaque 5 est son coefficient de réflexion pour le rayonnement utilise. L'émetteur 1 est, de préférence, un émetteur de rayonnement électromagnétique infra-rouge. de manière que le système soit relativement peu sensible aux perturbations ambiantes. Les figures 3A à 3D représentent différents modes de réalisations possibles de la plaque 5 présentant une transparence variable en vue de son utilisation dans le montage de la fig. 1. La plaque 5A de la fig; 3A possède deux zones extrêmes respectivement à transparence maximum 8 (par exemple transparence totale) et à transparence minimum 9 (par exemple opacité totale). Entre les zones extremes 8 et 9 s'étend une zone intermédiaire 10 présentant une transparence continuement décroissante avec toutes les nuances de gris, depuis la transparence totale (en 8) jusqu'à l'opacité totale (en 9). Une variante de cet agencement (qui pour des raisons de reprographie est celle effectivement repré setée à la fig. 3A) peut consister en ce que la zone intermediaire 10 soit tramée avec une trame de points noirs tous identiques répartis avec une densité continuement croissante depuis le voisinage de la zone transparente 8 jusqu'au voisinage de la zone opaque 9. Une variante (non représentée) de l'agencement précédent peut consister en ce que la zone intermédiaire 10 soit tramée avec une trame de points noirs ayant une répartition uniforme mais des diamètres croissants depuis le voisinage de la zone transparente 8 jusqu'au voisinage de la zone opaque 9. La plaque 5B représentée à la fig. 38 présente. entre les susdites zones extrêmes 8 et 9, une zone intermédiaire 11 constituée de bandes transversales transparentes 12 qui sont séparées les unes des autres par de fines bandes opaques 13 de largeur constante, les bandes transparentes 12 possédant des largeurs progressivement plus faibles depuis le voisinage de la zone 8 transparente jusqu'au voisinage de la zone opaque 9. La plaque 5C de la fig. 3C présente, entre les zones extrêmes 8 et 9, une zone intermédiaire 14 constituée de bandes transversales 15 opaques de largeurs progressivement plus élevées depuis le voisinage de la zone transparente 8 jusqu'au voisinage de la zone opaque 9. Les bandes opaques 15 déterminent entre elles des bandes transparentes 16 de largeurs progressivement croissantes depuis la zone 8 jusqu' la zone 9. La plaque 5D de la fig. 30 présente, entre les zones extrêmes 8 et 9. une zone intermédiaire 17 constituée de surfaces triangulaires allongées s'étendant longitudinalement. alternativement transparentes 18 et opaques 19 et disposées tete-beche ; autrement dit, les bases des surfaces triangulaires transparentes 18 jouxtent la zone transparente 8 et leurs pointes s'étendent jusqu'au voisinage de la zone opaque 9. avec une disposition inversée pour les surfaces triangulaires opaques 19. Les exemples qui viennent d'etre indiqués sont relatifs à des plaques à transparence variable utilisables dans l'agencement représenté à la fig. 1, mais, bien entendu. on peut en déduire facilement des modes de réalisation de plaques à réflexivité variable utilisables dans l'agencement représenté à la fig. 2 en remplaçant les surfaces transparentes par des surfaces réfléchissantes pour le rayonnement utilisé (surfaces blanches ou miroirs par exemple). Bien entendu également, de nombreux modes de réalisation de plaques peuvent être envisagés. soit en adoptant des variantes des dispositions ci-dessus des crites, soit en adoptant des combinaisons de ces dispositions, soit en ayant recours à d'autres dispositions encore. Par exemple, pour constituer une plaque à transparence variable, il est possible que la zone intermédiaire soit opaque et percée d'une multitude de trous traversants soit tous de meme diamètre et répartis avec une densité surfacique variable, soit répartis de façon uniforme et possédant des diamètres variables. En définitive, tous les exemples envisagés plus haut permettent de faire varier l'intensité du rayonnement reçu par le récepteur, et donc de modifier l'ampli- tude du signal électrique délivré par celui-ci. Toutefois, il est possible de constituer des plaques qui possèdent d'autres caractéristiques physiques variables qui agissent sur d'autres paramètres du rayonnement, par exemple pour modifier la phase ou la fréquence d'un rayonnement électromagnétique, modification de phase ou de fréquence qui est ensuite détectée par le récepteur 3 et le circuit de traitement des signaux 5. On comprendra également que les zones extrêmes 8 et 9 sont destinées à verrouiller le système dans ses positions extrêmes, ce qui peut présenter des avantages pour certaines applications, mais que pour d'autres applications les zones 8 et 9 devront au contraire être supprimées. On notera également que la loi de variation de la caractéristique physique de la plaque 5 peut être choisie de façon quelconque en fonction des applications retenues. En outre, on remarquera que dans la plupart des exemples ci-dessus mentionnés. la plaque 5 est ponctuellement transparente (ou refléchissante) ou opaque (ou non réfléchissante) et que c'est la répartion surfacique des zones respectives qui varie : c'est donc la valeur moyenne du paramètre influencé du rayonnement qui varie, et la surface des parties actives de l'émetteur 1 et du récepteur 3 doivent être dimensionnées de façon appropriée en rapport avec les surfaces des zones respectives de la plaque de manière que le récepteur soit etfective- ment sensible à la valeur moyenne en question. La fig. 4 représente un exemple d'application du détecteur de position conforme à l'invention. Sur la fig. 4, un dispositif de télécommande électrique du type manipulateur, désigne dans son ensemble par la référence 20. comprend un bloc d'actionnement manuel 21 (partie supérieure du dispositif 20 sur la fig. 4 > qui est agencé d'une manière classique. connue en soi par exemple pour des manipulateurs hydrauliques de commande de distributeurs hydrauliques. Succinctement, une poignée d'actionnement 22. solidaire d'une came 23. est montée pivotante autour d'un axe (dans le cas d'une commande d'un seul ou de deux circuits) ou autour d'un point de basculement 24 (dans le cas d'une commande de plus de deux circuits. trois ou quatre par exemple) -cas représenté sur la figure-.Le corps 25 qui supporte la poignée 22 par l'intermédiaire de son articulation 24 comporte des alésages 26 à axes parallèles notamment symétriques par rapport à l'axe du corps 25, et dans lesquels sont disposées des tiges coulissantes ou poussoirs 27 se terminant, à leur partie supérieure (sur la figure , par des doigts 28 saillants hors du corps 25. Des ressorts de compression 29 associés aux tiges 27 repoussent celles-ci en permanence vers le haut de manière qu'un des doigts 28 soit en appui contre la came 23 lorsque celle-ci est inclinée de son côté par l'actionnement (vers la gauche ou vers la droite, par exemple. sur la fig. i) de la poignée 22. A la partie inférieure du corps 25 est prévue une chambre 30 dans laquelle font saillie les extrémités inférieures des tiges 27. A chaque tige 27 est associé un dispositif de détection de position conforme à l'agencement de la fig. 1. A l'extrémité inférieure de la tige 27 (correspondant à l'organe mobile 6 des fig. 1 et 2) est accouplée rigidement une plaque 5 d'un type approprié à transparence variable, apte à coulisser entre un émetteur 1 et un récepteur 3 de rayonnement infra-rouge disposés face à face de part et d'autre de la plaque 5 et supportés dans la chambre 30 par tous moyens mécaniques appropriés aptes à assurer la stabilité du système.Sur la fig. 4 on n'a pas représenté, par mesure de clarté, les liaisons électriques de l'émetteur et du récepteur avec les circuits électriques qui leur sont associés, certains de ces circuits pouvant du reste être eux-memes abrités dans la chambre 30. Tout actionnement de la poignée 22 provoque un déplacement concommitant de l'une des tiges 27. et donc de la plaque 5 qui lui est associée, et le récepteur 3 correspondant délivre un signal électrique dont un paramètre (par exemple l'amplitude) varie de façon équivalente. Le dispositif de télécommande 20 constitue donc une commande proportionnelle qui delivre un signal électrique représentatif d'un déplacement mécanique. lequel signal électrique peut être transmis à distance, soit par fils, soit par rayonnement. vers l'appareil commandé. Un tel dispositif de télécommande électrique est particulièrement intéressant car il peut être réalisé de façon économique à partir de composants électroniques (émetteur et récepteur à rayonnement infra-rouge) peu coûteux, d'un organe de proportionnalité (plaque 5) facile à fabriquer en grande série à faibles coûts, et d'un manipulateur 21 qui est déjà existant dans les commandes hydrauliques de distributeurs hydrauliques. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont éte plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS. 1. Dispositif de détection de la position instantahée d'un organe mobile (6)sur une trajectoire entre deux positions extrêmes, comprenant : un émetteur (1) et un récepteur (3) de signal, qui sont fixes , un élément (5) interposable sur le trajet suivi par ledit signal entre l'émetteur et le récepteur, cet élément étant lié au susdit organe mobile pour être déplacé en même temps que celui- ci ;; et des moyens (4) de traitement du signal recueilli en sortie du récepteur, caractérisé en ce que cet élément (5) possède une caractéristique physique variant entre une valeur maximale vers une de ses extremités (a) et une valeur minimale vers son extrémité opposée (b), ladite caractéristique physique étant apte à modifier de façon corrélative un paramètre du signal dans son trajet entre l'émetteur et le récepteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur sont situés du même côté par rapport à l'élément et en ce que celui-ci possède un pouvoir réfléchissant variable pour le signal utilise. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur sont situés de part et d'autre de l'élément et en ce que celui-ci possède un pouvoir d'absorption variable ou transparence variable pour le signal utilisé. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la variation de la caractéristique physique de l'élément (5A1 est continue et régulière entre ses valeurs maximale et minimale. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément (5B, 5C, 5D) présente des zones juxtaposées de caractéristique physique à valeurs maximale (12. 16, 18) et minimale (13. 15. 19). respectivement, et en ce que la variation de la répartition de ces zones est continue et régulière entre les valeurs maximale et minimale. et en ce que c'est la valeur moyenne de la caractéristique physique qui varie de façon continue. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. caractérisé en ce que le signal est un rayonnement électromagnétique. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal est un rayonnement infra-rouge. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. caractérisé en ce que le susdit élément (5) est une plaque. 9. Dispositif de télécommande électrique, du type manipulateur (20), comprenant un corps (25) muni d alésages (26) à axes parallèles dans lesquels sont montés des poussoirs (27) coulissants associés deux par deux, notamment symétriques par rapport à l'axe du corps, ces poussoirs étant actionnés par une came oscillante (23) ou analogue et étant repoussés en appui contre ladite came ou analogues par des moyens elas- tiques respectifs (29). caractérisé en ce qu'à chaque poussoir (27) est associé un dispositif (1, 3, 5? de détection de sa position instantanée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.