Brevet FR2714173A1 — publié le 19950623

INCLINOMETRE INDIQUANT LA PENTE ET LE DEVERS et utilisé comme INTERRUPTEUR. La présente invention concerne un dispositif qui indique en une seule lecture la plus grande pente d'une surface sur laquelle il est posé ainsi que son orientation , et , le dévers de celle-ci par rapport à une direction donnée . Ce dispositif avec des aménagements simples fonctionne comme un interrupteur ou un initiateur d'automatismes Le niveau à bulle classique indique l'horizontale ou la verticale , pour mesurer une position intermédiaire il est nécessaire de réaliser un montage complexe ou avoir recours pour tout ce qui est génie civil à des appareils sophistiqués du genre théodolites qui sont utilisés sur des grandes superficies Les appareils décrit dans les brevets donnent la pente pour la surface avec laquelle ils sont en contact dans une direction donnée mais jamais dans tout un plan comme le propose le dispositif décrit ci-dessous DESCRIPTION DE L'APPAREIL: Le dispositif selon l'invention permet de répondre aux besoins décrits cidessus . I1 comporte un réservoir, divisé en deux parties 1 et 2, dont la cavité interne 3 de forme sphérique , ou autre , est remplie d'un liquide 4 transparent et isolant électrique , dans lequel un index 5 réalisé en matériau léger flotte et un autre index 6 du fait de son poids se trouve au fond de la cavité . Les deux index sont reliés entre eux par un fil 7 conducteur et souple . Sur les parois (1 et 2) du réservoir sont imprimées en superposition deux échelles de graduations 8 et 9 ; l'une 8 indique la pente et l'autre 9 le dévers par rapport à l'axe aa' Sur ces mêmes parois sont fixés des micro contacts électriques 10 utilisés pour l'arrivée et le départ d'un courant . Celui-ci est utile à l'initiation du fonctionnement de divers appareils asservis au montage . Lorsque , la position de l'inclinomètre est-elle que le circuit est fermé du fait de la position des index et du fil de liaison; le courant circule entre les index 6 et 5 de la partie basse, qui est toujours sous tension (le courant arrive en 11 ) , vers la partie haute du réservoir ( le courant ressort en 12 ) il déclenche les automatismes branchés . Les deux pièces 1 et 2 sont fixées entre elles par les vis de fixation prévues en 13 . Elles sont isolées électriquement l'une de l'autre par un joint cylindrique 14 qui assure aussi l'étanchéité . Une entrée du liquide 15 permet le remplissage du réservoir . Les trous filetés en 16 permettent la fixation sur un support avec ou sans collier . Les axes des échelles de graduations imprimées sont gradués finement 17. --La figure 1 est une coupe de l'appareil --La figure 2 est une vue de dessus de l'appareil --La figure 3 est une coupe d'un appareil simplifié qui peut être appliqué aux engins du génie civil --La figure 4 est la vue de dessus de l'appareil simplifié de la figure 3 --La figure 5 schématise une règle multitâches décrite ci-dessous --La figure 6 est une coupe de la figure 5 selon l'axe cc' --La figure 7 est l'équivalent mécanique de l'appareil décrit par la figure 1 --La figure 8 est le schéma d'un montage électrique avec inclinomètre --Les figures 9 et 10 sont les schémas simplifiés d'un inclinomètre qui fonctionne en jouant sur le niveau d'un liquide --La figure 11 est le schéma d'un chariot pour mal voyant. Le réservoir , figure 1 , est constitué de deux parties 1 et 2 dont la forme externe est parallélépipédique et la forme interne est de préférence sphérique Le matériau constitutif de ce dispositif est transparent et non conducteur électrique L'index 5 est en matériau léger de densité > 1, il est au fond du réservoir . Ces deux index sont immergés dans un liquide ; celui-ci maintien l'index léger à la position la plus élevée du liquide et l'index lourd à l'endroit le plus bas du réservoir . Ces deux index sont reliés entre eux par un fil 7 souple et conducteur . La forme des index est sphérique ou autre . Une forme cylindrique d'un diamètre d'environ Smm et de un cm de longueur , avec une génératrice du cylindre qui a le même rayon de courbure que celui du réservoir permet un bon contact électrique avec la surface du réservoir . La paroi de ces index est conductrice . L'index léger peut-être creux . Les positions des index (léger et lourd) indiquent la plus grande pente du plan sur lequel l'inclinomètre est posé et le dévers de ce même plan , par rapport à une direction donnée . Ces deux index s'ils sont aimantés s'orientent vers le nord magnétique . Une troisième grille de graduations indique , alors, l'inclinaison entre la direction de référence et le nord magnétique . Dans certaines application un seul index est utilisé . Parfois il peut être remplacé par une bulle d'air Le liquide 4 dans lequel sont immergés les deux index est transparent et isolant électrique La cavité 3 dans laquelle se trouve le liquide est , de préférence , de forme sphérique ; elle peut être dans des applications cylindrique ou torique Les parois internes (de 1 et de 2 ) du réservoir sont imprimées ou gravées. Le dessin imprimé ou gravé est une grille de graduations qui indique la pente (l'unité peut-être en pour-cent , en degrés , en grade ) et en surimpression une autre grille de graduations donne le dévers , par rapport à une direction donnée. Les deux index sont dans le même plan vertical ,ils se situent sur deux points des grilles de graduations pente-devers (P et D) et sont diamétralement opposées par rapport au centre du réservoir . Chaque index donne les mêmes informations (P et D) L'emplacement des index peut-être repérée automatiquement par des méthodes électromagnétiques , optiques (caméras) , ou par ultrasons Pour les applications avec des asservissements tout ou une partie de la surface du réservoir du bas 2 et du haut 1 est tapissées de micro contacts électriques 10 . Les parties tapissées sont conductrices, celle du bas est sous tension au cours du fonctionnement de l'appareil (le courant arrive par le bas en 11) . Par l'intermédiaire des deux index et de leur fil de liaison , pour certaines positions de l'inclinomètre, le circuit se ferme et le courant passe et ressort par le haut 12 . Celui-ci peut alimenter un circuit d'asservissement qui permet d'initier diverses actions programmées une fois pour toutes .Figure 8 APPLICATIONS: Utilisation de visu avec un dispositif simplifié Niveau-boussole , gadgets divers , VTT , plates-formes ,véhicules quelconques, véhicules ou engins se déplaçant sur des terrains accidentés . A tout instant l'inclinomètre indique la pente et le dévers de la surface , du plan , du cadre sur lequel il est placé Chez soi l'inclinomètre donne des informations sur l'inclinaison d'un meuble , d'un plan de travail, d'un carrelage , d'un escalier et peut même servir de boussole (index aimanté) La lecture des indications données par le (ou les) index de l'inclinomètre se fait aussi bien de pardessus que de par-dessous l'appareil, si le réservoir est fabriqué avec un matériau plastique transparent Utilisation avec un repérage par contacts électriques figure 3 et 4: Avec un engin de travaux publics ,l' inclinomètre indique une zone e ,figure 3 et 4, à ne pas dépasser (sinon il y a des risques de retournement ) . Lorsque l'index arrive en contact avec la zone dangereuse ; soit le conducteur le constate, et réagit en conséquences , soit un signal visuel et/ou sonore se met en fonctionnement déclenché par l'index flottant en contact avec la zone conductrice e . Dans le cas d'une excavatrice l'inclinomètre peut être couplé aux pompes et lorsque l'index, après avoir dépassé e , arrive à un des contacts électriques a,b,c ou d le circuit ainsi créé met en fonctionnement les pompes qui agissent sur les vérins adéquats et permettent de rétablir une situation plus confortable,sinon il y a arrêt de engin lorsque l'index entre en contact avec f. Application à un engin de terrassement: Une niveleuse avec plusieurs inclinomètres sur la lame et d'autres sur le tableau de bord permet de niveler par rapport à l'horizontale, quelle que soit la position des roues de la niveleuse, de visu ou par asservissement Application sur une pièce en mouvement: Sur une pièce statique ou en mouvement on peut fixer sur un point, sur deux points (plan) ou sur ou n points (le support de l'inclinomètre ne doit pas participer au renforcement de la pièce testée ) des inclinomètres en un ou plusieurs endroits . L'agitation de l'index de l'inclinomètre, l'amplitude de ses déplacements, sa position moyenne traduisent les déformations de cette pièce dont la cause est soit une mauvaise fixation soit des contraintes subies ou soit son inadaptation à l'effort demandé , un suivi par informatique couplé à un asservissement permet d'intervenir pour atténuer ou amplifier les déformations subies par celle-ci . De même si deux pièces sont soumises à des efforts il est possible de les suivre soit indépendamment , soit l'une par rapport à l'autre Pour une pièce en rotation le suivi est le même . Dans ce cas un inclinomètre constitué d'une tranche de sphère complète suffit La règle multitâches figures 5 et 6. La règle multitâches fait office de compas de rapporteur , d'équerre, de règle et de niveau elle peut être utilisée aussi bien par les dessinateurs que par les tapissiers, les menuisiers ou les maçons. La figure 5 décrit celle-ci . Elle est constituée de deux demi tores cylindriques , contenant un liquide 4 et un index 5 , ils servent de niveau et de rapporteur (la correction du parallaxe donne une plus grande précision ; (pour que l'index flottant joue son rôle il faut un minimum de pente de quelques degrés) . Ces tores sont inclus dans un parallélépipède transparent et résistant. La coupe cc' permet de voir la forme des tores des échelles de graduations différentes sont imprimées sur chaque face des lignes de dévers sont tracées sur les côtés . Deux rainures 18 munies d'un ou plusieurs chariots 19 avec une glissière supportent un (ou plusieurs) portes crayons , les parois 20 de ces rainures sont graduées en millimètres d'un côté et en inch de l'autre . Trois pointeaux 21 avec ressort et différents crans . Celui du centre sert d'axe de rotation autour duquel pivote la règle . Les deux pointeaux des extrémités sont utiles pour fixer la règle sur un matériau (bois, plâtre) ce qui permet à l'utilisateur d'aller chercher un instrument pour le tracé ou pour la découpe. Les bords extérieurs 22 de la règle sont eux aussi gradués Inclinomètre mécanique figure 7: --Une variante mécanique de cet appareil est schématisée sur la figure 7 ,un socle , supporte une cavité demi sphérique 3 , remplie de liquide pour atténuer les coups de bélier du balancier 22 qui est suspendu à une rotule 23 maintenue en place au centre de la demi sphère par le couvercle 24 . Lorsque le socle est placé sur une surface inclinée, le balancier sous l'action de son poids a son extrémité qui indique la graduation de l'échelle qui correspond à la pente de la surface sur laquelle il est posé et à son dévers. Inclinomètre simplifié figures 9 et 10: L'appareil est constitué d'un réservoir 1 , muni de deux colonnes perpendiculaires 25 et 25' qui communiquent (réservoir et colonnes ) par deux siphons 26. Le réservoir est rempli à une hauteur de 2/3 de liquide transparent. Dans chaque colonne : il y a un index flottant 5 et 5' et des micro contacts électriques 10 . Des graduations 8 et 9 sur le réservoir et sur les colonnes permettent d'avoir des informations intéressantes : niveau du liquide , pente dévers . Lorsque cet appareil est posé sur un plan incliné , la surface du liquide se met à l'horizontale, les diverses graduations donnent des indications , les flotteurs sont eux aussi à la surface du liquide dans les colonnes et peuvent initier telle ou telle action selon les contacts électriques qui sont touchés et reliés à un système d'asservissement Application pour les malvoyants , figure 11 . Un inclinomètre placé sur un chariot à quatre roues détecte la pente et/ou le dévers de l'endroit où l'on marche . Par des signaux sonores il averti le conducteur du chariot des risques courus . Une tige placée devant le chariot permet d'assurer que sur cette hauteur il n'y a pas d'obstacle sur lequel on peut buter . Un micro ordinateur monté sur ce véhicule enregistre tous les déplacements , les distances parcourues (roues) , l'orientation (index aimanté). A tout instant l'individu peut connaître sa situation par rapport à son chez lui REVENDICATIONS: l)Inclinomètre qui indique en une seule lecture la plus grande pente d'une surface sur laquelle il est posé ainsi que son orientation , et le dévers de celle-ci par rapport à une direction donnée , il fonctionne comme un interrupteur ou un initiateur d'automatismes, il est caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir divisé en deux parties 1 et 2, dont la paroi interne 3 est de forme sphérique , ce réservoir est remplie d'un liquide 4 transparent et isolant électrique , dans lequel un index léger 5 et conducteur flotte , un autre index lourd 6 et conducteur se trouve au fond du réservoir ; ces deux index sont reliés entre eux par un fil souple 7 conducteur électrique, sur les parois (1 et 2) du réservoir sont collés des contacts électriques et deux échelles de graduations 8 et 9 sont imprimées en superposition ; l'une 8 indique la pente et l'autre 9 donne le dévers 2)Inclinomètre selon la revendication 1 caractérisé en ce que sur les parois du réservoir sont fixès des microcontacts électriques 10 , en des endroits spécifiques , qui permettent pour certaines positions de l'inclinomètre d'établir un circuit électrique par l'intermédiaire des deux index et de leur fil de liaison souple; la partie basse de ce réservoir est toujours sous tension ; le courant arrive en 1 1 et ressort en 12 quand le circuit est fermé. 3)Inclinomètre selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les deux pièces 1 et 2 du réservoir sont fixées entre elles par des vis prévues en 13 elles sont isolées électriquement l'une de l'autre par un joint cylindrique 14 qui assure aussi l'étanchéité ; une entrée du liquide est située en 15 4)Inclinomètre selon les revendications de 1 à 3 caractérisé en ce que les deux index se situent toujours dans le même plan vertical; ils sont l'un 5 fabriqué avec un matériau léger, de densité > 1 se situe au fond su réservoir ; la surface de ces deux index est métallisée, aimantée lisse et conduit l'électricité, la forme de ces index est cylindrique et incurvée de Smm de diamètre et de lcm de hauteur avec une génératrice de ce cylindre en contact avec la surface interne du réservoir 5)-Inclinomètre selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4 ci dessus caractérisé en ce que le réservoir a une surface interne avec un rayon de courbure régulier; il est réalisé dans un matériau résistant mécaniquement isolant électrique , transparent , et inerte vis à vis du liquide contenu 6)-: Inclinomètre selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5 caractérisé en ce que le réservoir est rempli d'un liquide incolore et inerte vis à vis des matériaux constituants les index et la paroi du réservoir, il est aussi isolant électrique 7)-:Inclinomètre selon l'une quelconque des revendications de 1 à 6 caractérisé par le fait que sur les parois internes du réservoir une grille 8 indiquant la pente et une autre 9 donnant le dévers par rapport à une direction donnée , sont imprimées ou gravées en superposition; ces grilles ont des échelles graduées soit en degrés soit en grades ou soit en pourcent