Brevet FR2609801A1 — publié le 19880722

La présente invention concerne un dispositif pour le codage binaire pas-à-pas d'un angle de rotation autour d'un axe. Selon l'invention, ce dispositif est remarquable en ce qutil comporte - un rotor susceptible de tourner autour dudit axe - des moyens de marquage de position, susceptibles de permettre audit rotor de prendre une pluralité de positions marquées équiangulairement réparties autour dudit axe selon un pas constant - une jupe cylindrique solidaire dudit rot or et coaxiale audit axe, pourvue d'une alternance de plages transparentes et de plages opaques à un faisceau de radiation, l'étendue curviligne de chaque plage transparente et de chaque plage opaque autour dudit axe correspondant au moins sensib'ement au double du pas de répartition desdites positions marque'es - une source de radiation, dispcsée à poste fixe et adressant un faisceau à travers ladite jupe ; et - deux capteurs sensibles audit faisceau de radiation et disposes à poste fixe de part et d'autre d'un plan axa correspondant à une desdites positions marquées pour recevoir ledit faisceau après son passage à travers ladite jupe, lesdits capteurs étant angulairement écartés l'un de l'autre d'une distance inférieure à ladite étendue curviligne desdites plages transparentes et opaques. Ainsi, selon la position relative desdites plages et desdits capteurs, chacun de ceux-ci reçoit ou ne reçoit pas le faisceau émis par ladite source, de sorte que à chaque position angulaire marquée dudit rotor peut correspondre un nombre binaire de deuxchiffres caractéristique de cette position relative, chacun de ces deux chIffres prenant soit la valeur logIque 1, soit la valeur logIque 0 et gardant cette valeur pour deux pas de rotation consécutifs. La suite des nombres binaires obtenue au cours de la rotation du rotor dépend alors du sens de rotation dudit rotor. De préférence, le dispositif selon l'invention comporte une surface conique coaxiale audit axe et solidaire en rotation dudit rotor, tandis que ladite surface conique est susceptible de réfléchir ledit faisceau de radiation et que ladite source émet un faisceau de direction générale au moins sensiblement parallèle audit axe, qui, après reflexion sur ladite surface conique traverse ladite jupe. De plus, il est avantageux que ladite source émette son faisceau par l'intérieur de ladite jupe, lesdits capteurs étant disposés à l'extérieur de celle-ci. Dans un mode de réalisation multiple, ie dispositif selon l'invention comporte - une pluralité de rotors susceptibles de tourner de façon indépendante autour dudit axe - des moyens de marquage de position susceptibles de permettre à chacun desdits rotors de prendre une pluma'mité de positions marquées équiangulairement réparties autour dudit axe selon un pas constant - une pluralité de jupes cylindriques, respectivement solidaires desdits rotors et coaxiales audit axe, pourvues chacune d'une alternance de plages transparentes (8) et de plages opaques (9) à un faisceau de radiation, l'étendue curviligne de chaque plage transparente et de chaque plage opaque d'une jupe autour dudit axe correspondant au moins sensiblement au double du pas de répartion desdites positions marquées du rotor correspondant - au moins une source de radiation, disposée à poste fixe et émettant des faisceaux incidents destinés à traverser respectivement lesdites jupes ; et - une pluralité de couples de capteurs sensibles audit faisceau de radiation, chaque couple de capteurs étant associé à l'une desdites jupes et étant disposé à poste fixe de part et d'autre d'un plan axial correspondant à une position marquée du rotor correspondant pour recevoir ledit faisceau après son passage à travers la jupe correspondante, les deux capteurs d'un couple étant angulairement ecartés l'un de l'autre autour dudit axe d'une distance inférieure à ladite étendue curviligne desdites plages transparentes et opaques de la jupe correspondante. Dans ce cas, le dispositif comporte une pluralité de surfaces coniques coaxiales audit axe et respectivement solidaires en rotation desdits rotors, tandis que chaque surface conique est susceptible de réfléchir ledit faisceau incident correspondant et que lesdits faisceaux incidents ont une direction générale au moins sensiblement parai ère audit axe et, après réflexion sur les surfaces coniques respectives, traversent chacun la jupe correspondante. 11 est avantageux que ce dispositif comporte une source de radiation unique adressant son faisceau de radiation sur a pluralte desdites surfaces coniques et que ladite source émette son faisceau par l'intérieur desdites jupes, les couples de capteurs étant disposés à l'extérieur de celles-ci et le faisceau de radiation se propageant en traversant les rotors successifs. A cet effet, lesdits rotors peuvent être réalisés en une matière transparente aux radiations émises par ladite source, les plages opaques étant rendues opaques par une opération spéciale. Avantageusement, les pas de répartition des positions marquées sont identiques pour tous les rotors La source de radiation émet avantageusement de la lumière infrarouge et lesdits capteurs sont alors des phototransistors ou analogue. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue latérale d'un dispositif de codage selon l'invention. Les figures 2 et 3 sont respectivement une vue de dessus et une vue de face du dispositif de la figure 1. Les figures 4,5 et 6 illustrent le fonctionnement du dispositif de la figure 1. La figure 7 illustre, en coupe axiale, un dispositif de codage multiple conforme à la présente invention. La figure 8 est une vue en perspective, avec arrachement, d'un mode de réalisation du dispositif de la figure 7. La figure 9 est le schéma électrique d dispositif des figures 7 et 8. Le dispositif, conforme à l'invention et montré schématiquement par les figures 1,2 et 3, comporte un tambour 1, solidaire d'un arbre 2 et susceptible de tourner autour de l'axe X-X dudit arbre. Le tambour 1 comporte - une jante 3, dont la périphérie est pourvue d'une pluralité (égale à 20) de dents identiques 4 équiangulairement réparties autour de l'axe X-X et ménageant entre elles des encoches identiques 5, réparties angulairement à un pas constant 6 - une jupe 7 cylindrique, solidaire de la jante 3 et coaxiale à l'axe X-X, ladite jupe 7 étant pourvue d'une alternance de cinq plages transparentes 8 et de cinq plages opaques 9, l'étendue curviligne de chaque plage transparente 8 et de chaque plage opaque 9 autour de l'axe X-X correspondant au double du pas 6 des encoches 5 ; et - un moyeu 11 solidaire de la jante 3 et coaxial à l'axe X-X et portant à son extrémité libre un chanfrein 12, à 850. Un dispositif de marquage de position en rotation de type connu comporte un ergot 13 susceptible de coopérer avec les encoches 5 de la jante 3 et pressé en direction de celles-ci par un ressort 14. De façon connue, lorsque l'on tourne le tambour 1, l'ergot 13 est tour à tour repoussé par les dents 4 à l'encontre de l'action 9 ressort 14 pour permettre le passage desdites dents, puis presse par ledIt ressort 14 à l'intérieur des encoches 5 pour marquer la position de rotation dudit tambour. Le dispositif selon l'invention comporte de plus une source de radiation 15, extérieure à ladite jupe 7 mais etrettant, par l'invérieu- de celle-ci, en direction du chanfrein 12 du moyeu 11, des rayons incidents de direction générale au moins sensiblement parallèles à l'axe X-X. Ces rayons incidents, après réflexion sur le chanfrein 12, traversant ladite jupe 7. A l'extérieur de la jupe 7 sont disposés deux capteurs 16 et 17 pour recueillir les rayons traversant celle-ci. La distance d séparant ces deux capteurs 16 et 17 transversalement à l'axe X-X est inférieure à l'étendue curviligne 10 des plages transparentes 8 et des plages opaques 9. De plus, ces capteurs 16 et 17 sont disposés de part et d'autre d'un axe diamétral Z-Z de la jante 3, correspondant à l'une des positions marquées du tambour 1. Un écran 24 est disposé entre la source de radiation 15 et les capteurs 16 et 17, de façon que ceux-^i ne puissent recevoir que les rayons issus de ladite source réfléchis par le chanfrein 12 et non pas des rayons qui proviendraient directement de ladite source. Ainsi, les rayons émis par la source 15 se réfléchissent sur le chanfrein 12 du moyeu 11, puis sont dirigés transversalement à la juge 7 en direction des capteurs 16 et 17. Lorsque le tambour 1 se trouve dans la position représentée sur la figure 3, ces rayons réfléchis atteignent le capteur 17, puisque celui-ci se trouve en regard d'une plage transparente 8, mais ne peuvent atteindre le capteur 16, qui se trouve en regard d'une plage opaque 9. Par suite, le capteur 16 n'émet aucun signal à sa sortie (considéré comme un zéro logique), alors que le capteur 17 émet un signal à sa sortie (considéré comme un un logique). Par suite, on peut considérer que la position angulaire du tambour 1 repré- sentée sur la figure 3 correspond au nombre binaire C. Si l'on tourne le tambour 1 d'un pas dans le sens des aiguilles d'une montre, la plage opaque 9, qui masquait le capteur 16, vient se disposer de part et d'autre de l'axe diamétral Z-Z en masquant maintenant les deux capteurs 16 et 17, comme cela est illustré sur la figure 4. Dans ce cas, la position angulaire du tambour 1 correspond au nombre binaire 00. Si l'on poursuit la rotation du tambour 1 d'un pas dans le sens des aiguilles d'une montre, la plage opaque 9 masque maintenant le capteur 17, mais dégage le capteur 16 qui se trouve en regard d'une plage transparente 8. A la position angulaire correspondante, qui est montrée par la figure 5, peut donc être associée le nombre binaire 10. De même, une rotation supplémentaire d'un pas (figure 6), amène ladite plage transparente à cheval sur l'axe Z- de sorte que les deux capteurs 16 et 17 sont atteints par les rayons réfléchis par le chanfrein. La position angulaire de la figure 6 correspond donc au nombre binaire 11. Si lton poursuivait la rotation du tambour 1 d'un pas dans le sens des aiguilles d'une montre, on reviendrait à la position angulaire de la figure 3. Ainsi, la rotation pas-à-pas du tambour 1 dans le sens des aiguilles d'une montre correspond à la suite des quatre nombres binaires suivants : 01,00,70,11,G1,0C,10,... Si par exemple la position 01 (figure 3) est choisie comme position initiale de référence, on sait que - lorsque les capteurs 16 et 17 indiquent le nombre 00, le tambour 1 2 tourné d'un pas 6 - lorsque les capteurs 16 et 17 indIquent le nombre 1C, 'e tambour 1 a tourné de deux pas 6 - lorsque les capteurs 16 et 17 indiquent le nombre 11, le tambour 1 a tourné trois pas 6 - lorsque les capteurs 16 et 17 indiquent le nombre 01, le tambour 1 a tourné quatre pas 6 - lorsque les capteurs 16 et 17 indiquent le nombre 00, le tambour 1 a tourné cinq pas 6 - etc. Par suite, si les capteurs 16 et 17 sont reliés à un dispositif de comptage (non représenté), celui-ci peut indiquer à chaque pas de la rotation du tambour 1, la valeur de l'angle de rotation de celui-ci, exprimée en nombre de pas, depuis la position initiale de référence. Bien entendu, si l'arbre 2 du tambour 1 est solidaire en rotation d'un organe rotatif (non représenté), ledit dispositif de comptage fournit la valeur de l'angle de rotation de cet organe. De plus, si cet organe rotatif est susceptible, comme cela est le cas par exemple pour un potentiomètre rotatif, d'engendrer une grandeur électrique dont l'amplitude est une fonction de l'angle de rotation dudit organe, il va de soi que ledit dispositif de comptage peut être gradué pour indiquer alors la valeur de cette grandeur électrique en fonction de la rotation du tambour 1. De manière semblable à ce qui a été montré ci-dessus en regard des figures 3 à 6 à propos d'une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, on voit aisément que, si le tambour 1 est entralné en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, les capteurs 16 et 17 délivrent (à partir de la position initiale de référence de la figure 3), la suite des quatre nombres binaires suivantes 01,11,10,00,01,11,10,... En conséquence, ia succession des quatre nombres binaires 00,11,01 et 10 est représentative du sens de rotation du tambour 1. Ainsi, ledit dispositif de comptage mentionné ci-dessus, non seulement connalt la valeur absolue de l'amplitude de la rotation du tambour 1, mais également le sens de cette rotation. Sur la figure 7, on a représenté un dispositif conforme à l'invention comportant trois tambours 1.1,1.2 et 1.3 identiques au tambour 1 des figures 1 à 6, disposés côte à côte avec leurs arbres 2.1,2.2 et 2.3 coaxiaux l'un à l'autre et à l'axe X-X. Ainsi on obtient un dispositif pouvant coder de façon binaire la rotation de trois organes rotatifs (non représentés) respectivement solidaires en rotation desdits arbres. A chaque tambour 1.1,1.2 et 1.3 est alors associé un couple de capteurs 16.1,17.1 - 16.2,17.2 et 16.3,17.3. Il est avantageux de prévoir une source 15 unique pour les trais tambours. Dans ce cas, il peut être nécessaire que les moyeux respectifs 11.1,11.2 et 11.3 soient de diamètre croissant en s'éloignant de la source 15, afin que chacun des chanfreins 12.1,12.2,12.3 puisse recevoir des rayons de la source 15 pour les réfléchir en direction du couple de capteurs associé. Il est également avantageux à cet effet que la matière des jantes 3.1,3.2 et 3.3 soit transparente aux radiations émises par ladite source. Par exemple, la source 15 peut émettre des rayons dans le proche infrarouge d'une longueur c'onde de l'ordre de 8n3 nanomètres par exemple, et les tambours 1.1,1.2,1.3 peuvent être chacun en une seule pièce d'une matière plastique synthétique transparente à cette longueur d'onde. Les plages opaques 9 correspondantes sont alors réalisées par des dépôts, des inserts, etc. Sur la figure 8, on a représenté un mode de realisation du dispositif de la figure 7, enfermé dans un bustier 1 & étanche à la lumière. La figure 9 correspond au circuit électrique du dispositif des figures 7 et 8. Dans cet exemple de réalisation - la source 15 est constituée par une diode électroluminescente infrarouge, alimentée entre un pôle positif et la masse, par l'intermédiaire d'une résistance 19 - chaque capteur 16.1,16.2,16.3 et chaque capteur 17.1,17.2 et 17.3 est un phototransistor (par exemple à l'arséniure de gallium), dont le trajet collecteur-émetteur est monté en série entre un pôle positif et la masse, respectivement par l'intermédiaire d'une résistance 20.1,20.2,20.3 ou 21.1,21.2,21.3 - les sorties 22.1,22.2 et 22.3 des capteurs 16.1,18.2 et 16.3 et les sorties 23.1,23.2 et 23.3 des capteurs 17.1, 17.2 et 17.3 sont formées par les collecteurs respectifs desdits phototransistors. Les niveaux logiques 0 et 1 apparaissant à ces sorties sont respectivement adressés à des dispositifs électroniques de traitement 25.1,25.2 et 25.3 susceptibles de délivrer la valeur et le sens de rotation imprimés respectivement auxdits arbres 2.1,2.2 et 2.3. Bien que l'on ait représenté ci-dessus des exemples de réalisation comportant cinq plages transparentes 8, cinq plages opaques 9 et vingt encoches 5 de marquage de position, il va de soi que ces nombres pourraient être différents. Ils dépendent uniquement du nombre de pas désiré pour le codage de la rotation. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour le codage binaire pas à pas d'un ange de rotation autour d'un axe, caractérisé en ce qu'il comporte - un rotor (1) susceptible de tourner autour dudit axe - des moyens de marquage de position (4,5,13,14), susceptibles de permettre audit rotor de prendre une pluralité de positions marquées équiangulairement reparties autour dudit axe (X-X) selon un pas constant - une jupe cylindrique (7) solidaire dudit rotor et coaxiale audit axe, pourvue d'une alternance de plages transparentes (8) et de plages opaques (9) à un faisceau de radiation, l'étendue curviligne de chaque plage transparente et de chaque plage opaque autour dudit axe correspordant au moins sensiblement au double du pas de répartition desdites positions marquées - une source de radiation (15), Disposez È poste fixe et adressant un faisceau à travers ladite jupe ; et - deux capteurs (16,17) sensibles audit faisceau de radiation et disposés à poste fixe de part et d'autre d'un plan axial correspondant à une desdites positions marquées pour recevoir ledit faisceau après son passage à travers ladite jupe, lesdits capteurs étant angulairement écartés l'un de l'autre d'une distance inférieure à ladite étendue curviligne desdites plages transparentes et opaques. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une surface conique (12) coaxiale audit axe et solidaire en rotation dudit rotor (1), en ce que ladite surface conique (12) est susceptible de réfléchir ledit faisceau de radiation et en ce que ladite source (15) émet un faisceau de direction générale au moins sensiblement parallèle audit axe, qui, après réflexion sur ladite surface conique traverse ladite jupe (7). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite source (15) émet son faisceau par l'intérieur de ladite jupe (7), lesdits capteurs (16,17) étant disposés à l'extérieur de celle-ci. 4 - Dispositif pour le codage binaire pas-à-pas d'une pluralité d'angles de rotation autour d'un même axe, caractérisé en ce qu'il comporte - une pluralité de rotors (1.1,1.2,1.3) susceptibles de tourner de façon indépendante autour dudit axe (X - des moyens de marquage de position susceptibles de permettre à chacun desdits rotors de prendre une pluralité de positions marquées équiangulairement réparties autour dudit axe selon un pas constant - une pluralité de jupes cylindriques, respectivement solidaires desdits rotors et coaxiales audit axe, pourvues chacune d'une alternance de plages transparentes (8) et de plages opaques (9) à un faisceau de radiation, l'étendue curviligne de chaque plage transparente et de chaque plage opaque d'une jupe autour dudit axe correspondant au moins sensiblement au double du pas de répartition desdites positions marquées du rotor correspondant - au moins une source de radiation (15), disposée à poste fixe et émettant des faisceaux incidents destinés à traverser respectivement lesdites jupes ; et - une pluralité de couples de capteurs (16.1,17.1 16.2,17.2 - 16.3, 17.3) sensibles audit faisceau de radiation, chaque couple de capteurs étant associé à l'une desdites jupes et étant disposé à poste fixe de part et d'autre d'un plan axial correspondant à une position marquée du rotor correspondant pour recevoir ledit faisceau après son passage à travers la jupe correspondante, les deux capteurs d'un couple étant angulairement écartés l'un de l'autre autour dudit axe d'une distance inférieure à ladite étendue curviligne desdites plages transparentes et opaques de la jupe correspondante. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de surfaces coniques (12.1,12.2,12.3) coaxiales audit axe et respectivement solidaires en rotation desdits rotors, en ce que chaque surface conique est susceptible de réfléchir ledIt faisceau incident correspondant et en ce que lesdits faisceaux incidents ont une direction générale au moins sensibiement parallèle audit axe et, après réflexion sur les surfaces coniques respectives, traversent chacun a jupe correspondante. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé e ce qu'il comporte une source ce radIation unique (15) adressant son faisceau de gradation sur lo pluralité desdites surfaces coniques. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite source émet son faisceau par l'intérieur desdites jupes, les couples de capteurs étant disposés à l'extérieur de celles-ci et le faisceau de radiation se propageant en traversant les rotors succes sifs. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications X à 7, caractérisé en ce que les pas de répartition des positions marquées sont identiques pour tous les rotors. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la source de radiation (15) émet de la lumière infrarouge. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications à 9, caractérisé en ce que lesdits capteurs sont des phototran sisters