Brevet FR2741214A1 — publié le 19970516

DESCRIPTION Dans l'état actuel de la technique, il est connu qu'il existe deux types d'encodeurs de position pour les mouvements de rotation ou de translation. Le premier type est dit codeur incrémental, il fournit, à chaque changement de position, deux informations, dites en quadrature, qui permettent de savoir qu'il y a eu mouvement et le sens de ce mouvement. Le deuxième type d'encodeur est dit codeur absolu et fournit pour chaque position un code binaire unique qui permet de déterminer la position du système à mesurer par rapport à un référentiel fixe. Les systèmes de mesure et d'encodage numérique absolu d'une longueur ou d'un angle utilisent un ensemble de n capteurs, situés généralement sur une perpendiculaire à la droite définissant le mouvement de translation ou sur un rayon de référence, devant lesquels défilent n séquences de codes binaires afin qu'à chaque position angulaire corresponde un code de n bits permettant de coder 2n positions. Les mathématiques nous apprennent qu'il existe 2n! codes possibles. Dans les applications industrielles de ces encodeurs, on utilise uniquement un sous ensemble de ces codes, appelé code GRAY, caractérisé par le fait qu'une seule information (bit) change entre deux positions adjacentes, ce qui évite la lecture de codes erronés à la frontière entre deux positions de mesure. Exemple de code GRAY pour n = 4 POSITION CODE 0 0000 I 0001 2 0011 3 0010 4 0110 5 0111 6 0101 7 0100 8 1100 9 1101 10 1111 11 1110 12 1010 13 1011 14 1001 15 1000 On note dans le présent exemple que le passage de la position 15 à la position 0 respecte les lois de codage définies ci-dessus. La figure 1 représente un encodeur angulaire réalisé suivant ce principe et représente l'état actuel de la technique. Le dispositif, objet de la présente invention, utilise un code de type GRAY pour des valeurs de n paires et tel que l'on utilise que n/2 pistes de codage et que les ensembles capteurs ne soient plus alignés mais répartis, deux à deux sur une même droite ou sur un même cercle avec des positions particulières par rapport à la perpendiculaire ou au rayon de référence. Exemple de codage pour n = 4 POSITION CODE 0000 0001 2 0011 3 0010 4 0110 5 0111 6 0101 7 0100 8 1100 9 1110 10 1111 11 1101 12 1001 13 1011 14 1010 15 1000 Pour passer du codage de 22n positions à celui de 22(n+1) positions, on répète 4 fois le même code 0000,0000,0000,0000,0001,0001,0001,0001 .., puis on complète le code, pour les bits de poids faibles, par la séquence: 00,01,11,10,10,11,01,00,00,10,11,01,01,11,10,00. La figure 2 représente l'exemple d'un encodeur angulaire réalisé suivant la présente invention pour la mesure d'un angle par rapport au Nord magnétique. Il est constitué d'un boîtier fixe [1] sur lequel sont montés les quatre ensembles capteurs [2],[3],[4],[5] répartis sur deux cercles avec des orientations déterminées par rapport au rayon de référence comme indiquées sur la figure 3. A l'intérieur de ce boîtier tourne un disque [6] sur lequel sont fixés deux aimants [A 1-2] montés sur un pivot [7] dont on veut connaître la position angulaire par rapport au rayon de référence du boîtier [10]. La figure 4 présente un exemple de réalisation des deux pistes de codage de l'encodeur. Le capteur [2] est situé sur le cercle [8] et sur le rayon de référence, le capteur [3] est situé sur le cercle [8] et sur un rayon décalé de +90 par rapport au rayon de référence, le capteur [4] est situé sur le cercle [9] et sur un rayon décalé de 45" par rapport au cercle de référence, le capteur [5] est situé sur le cercle [9] et sur un rayon décalé de 225 par rapport au rayon de référence. La présente description n'est donnée qu'à titre de réalisation possible, d'autres réalisations étant possibles par permutation des pistes et/ou par rotation simultanée d'une piste et des ensembles capteurs associés. La figure 5 représente la réalisation d'un codeur de position linéaire utilisant le même procédé que décrit précédemment. Il est constitué: - d'un ensemble fixe[1 1] servant de rail de roulement pour la partie mobile [12] et de support aux capteurs [13],[14],[15],[16] - d'un enrouleur dérouleur [17] - d'une règle souple comportant les n pistes codées. [18] Selon des modes particuliers de réalisation, les capteurs utilisés peuvent être: - de capteurs avec contact : balais électriques frottant sur une piste alternativement isolante ou conductrice - capteurs sans contacts: - capteurs électro-optique fonctionnant en transmission, dans ce cas les pistes sont transparentes puis opaques, ou par réflexion, dans ce cas les pistes sont transparentes ou réfléchissantes. - capteurs capacitifs, capteurs magnétiques ou autres. La présente réalisation améliore les encodeurs de position angulaire connus par le fait qu'elle permet de diminuer l'encombrement du codeur, qu'elle élimine les interactions entre capteurs (réflexion parasite etc...) par leurs éloignements. La présente réalisation permet le codage angulaire de système en rotation sur un pivot en effet, la diminution du nombre de pistes par deux et l'éloignement des capteurs permet dans un encombrement donné de réaliser des pistes plus larges qui permettent de tolérer les mouvements de balancement de l'équipage mobile sur le pivot. La présente réalisation permet le codage angulaire de système en rotation amovible du systeme fixe portant les capteurs, la diminution du nombre de pistes par deux et l'éloignement des capteurs permet dans un encombrement donné de réaliser des pistes plus larges qui permettent de tolérer les erreurs de concentricité entre le systeme fixe et les supports amovibles tels que disquettes magnetiques ou disques optiques .Une application de la présente réalisation permet le repérage et ladressage des zones de stockage d'informations sur des supports magnétiques ou optiques. La présente réalisation est ,en particulier utilisée pour la réalisation d' un compas magnétique numérisé utilisé pour la réalisation d'un réveil boussole et d'une montre pour musulmans ,indiquant l'heure locale, les heures de prières et la direction de la MECQUE. La réalisation de la partie électronique du dispositif étant décrite dans un autre brevet ne sera pas reprise ici. Ce compas est constitué d'un boîtier sur lequel sont fixés quatre couples de photodiodes, phototransistors selon l'arrangement décrit précédemment. La partie mobile du compas est constituée: d'une rose composée de deux pistes alternativement transparentes et opaques, de deux aimants en barreau [A 1-2] qui onentent l'ensemble vers le Nord Magnétique, d'une pierre dans laquelle vient se loger le pivot. Cet arrangement fournit au microcontrôleur lorsqu'il commande l'allumage des diodes un ensemble de quatre bits qui sont décodés et fournissent l'orientation du boîtier par rapport au Nord magnétique. REVENDICATIONS: 1 Dispositif de codage pour la mesure numérique absolue de longueur ou d'angle, caractérisé par le fait que pour coder 22m positions ,on utilise 2m ensembles capteurs non alignés sur un rayon ou une perpendiculaire à la direction de translation,lisant des informations binaires sur m pistes. 2 Dispositif selon la revendication l,caracterisé par l'obtention d'un code binaire de type GRAY. 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le positionnement des ensembles capteurs de sorte que ces ensembles soient regroupés par paire, située sur un même cercle pour les mesures angulaires ou sur une même droite parallèle au mouvement de translation. 4 Dispositif selon les revendications 1,2,3 caracténsé par le fait d'être utilisable pour la réalisation de tous types d'encodeurs numériques et absolus de position linéaire ou angulaire fournissant des codes binaires ,en particulier ceux dont la partie en rotation est amovible du support de réference. En particulier, il peut être utiliser pour le repérage de zones de stockage d'informations sur des supports magnétiques (disque ,disquette) ou des supports optiques (CD,CD-rom,Videodisque). 5 Equipage mobile monté sur pivot dont la position angulaire est repérée par le dispositif de codage suivant les revendications 1 1,2,3 . 6 Compas magnétique dont la position angulaire de la rose par rapport au boitier est repérée par le dispositif de codage réalisé suivant les revendications 1.2,3,5 ,afin de réaliser un compas magnétique numérisé. 7 Réveil boussole de voyage indiquant la direction de La Mecque ,I'heure locale et la date ainsi que les heures de prières intégrant un compas numerisé réalisé suivant la revendication 6. 8 Montre boussole indiquant la direction de La Mecque ,I'heure locale et la date ainsi que les heures de prières intégrant un compas numerisé réalisé suivant la revendication 6.