Brevet FR2770901A1 — publié le 19990514

DISPOSITIF POTENTIOMETRIQUE DETECTEUR DE POSITION DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif potentiomètrique détecteur de position destiné à contrôler la position d'au moins un organe mobile dans un ensemble de positions bien définies. En particulier, ledit dispositif est conçu pour fonctionner (dans la boucle de contrôle) avec des servo-mécanismes de commande de position pour lesquels on contrôle automatiquement la position dans un nombre n de positions, par exemple d'un axe rotatif, ou un élément de déplacement linéaire, motorisé pour une orientation bien précise d'un organe d'un véhicule automobile comme par exemple un phare ou un rétroviseur. On connait, dans l'état de la technique, des dispositifs détecteurs de position de ce type qui comprennent un curseur dont le déplacement, commandé par un organe de commande du mécanisme, défini des tensions continues, croissantes, qui sont utilisées comme signal de contrôle recyclé sur le servomécanisme. On connait aussi des dispositifs qui définissent des tensions en escalier, croissantes, avec des sauts brusques d'une valeur à une autre, qui correspondent avec les différentes positions désirées, définissant une fonction mathématiques tension/course, discontinue, dont les tensions sont obtenues au moyen d'un réseau de résistances électriques de précision, de basse valeur ohmique, en forme de diviseurs de tensions dont les prises intermè- diaires sont reliées à des contacts distribués le long de la course dudit curseur. Ladite réalisation définit un dispositif détecteur de position qui, â chaque position bien définie, donne une valeur de tension fixe (signal de contrôle) et implique une valeur simplifiée des potentiomètres linéaires de précision commandés par l'organe de commande du mécanisme et qui exigent une linéarité absolue du dispositif. Cependant, un dispositif du type en question dont le curseur parcourt une série de contacts à potentiel fixe, souffre du fait que le curseur, dans sa course entre les zones inter-contacts, se trouve hors circuit (tension indéfinie) et ne dispose pas d'information sur la position exacte dudit curseur (et par conséquent de la valeur de la correction nécessaire) et prenant en compte le fait que les contacts sont de petite grandeur pour garantir des positions bien précises, les erreurs et les imprécisions du curseur, en passant d'un contact à un autre, introduisent également d'importantes perturbations dans le mécanisme préjudiciables à sa précision. Dans le but de résoudre ce problème, d'autres solutions ont été coçues où le curseur, entre deux contacts à tensions préfixées, en escalier, reste au contact d'une zone électrorésistive de valeur ohmique élevée, avec des zones intermèdiaires étroites où s'appliquent les différentes tensions du pont diviseur de tension. Le curseur reste donc toujours à une tension bien déterminée correspondant au palier supérieur ou inférieur des positions adjacentes désirées ce qui facilite l'exactitude du positionnement. Cependant, les sauts d'un palier de tension à un autre sont brusques et un dispositif détecteur selon cette réalisation comporte toujours le risque que le curseur, qui n'est pas réellement ponctuel et qui est soumis à l'inertie lors de son déplacement, dépasse en général la zone étroite entre les paliers de tensions ce qui le met en liaison avec les tensions supérieure ou inférieures adjacentes (zones mortes de tension durant la course inter-contacts) ce qui doit être corrigé immédiatement, en avançant ou en reculant ledit curseur (sans que l'on ne connaisse, également dans ce cas, la valeur de tension exigée pour ladite correction) et provoquant ainsi, dans de nombreux cas, des oscillations multiples autour dudit point avec des déplacements du curseur entre l'une et l'autre des zones mortes (à tension constante ou en escalier). Pour compenser cette imperfection de fonctionnement, on doit introduire de l'hystérésis dans le servo-mécanisme. Ainsi apparaît un conflit entre l'hystérésis et la résolution du détecteur. L'invention concerne, pour corriger ledit problème, un dispositif détecteur de position pour servo-mécanisme de commande de position qui se caractérise essentiellement en ce qu'il est réalisé de telle manière que a) la variation de tension entre les contacts, à tension constante, est continue et de pente très élevée de telle manière que de petites oscillations mécaniques du curseur autour des positions mécaniques désirées, provoquent de grandes variations de tension par unité de déplacement; b) la tension récupérée par ledit curseur donne une fonction mathématique continue avec des tronçons de pente élevée reliant les valeurs en escalier, de tension constante, correspondant aux différentes positions désirées. Chaque position distincte correspond de préférence à une tension intermèdiaire entre les valeurs de tensions immédiatement supérieure et inférieure, préfixées, qui déterminent les paliers de tension correspondants. Le dispositif selon l'invention se caractérise, d'une manière générale, en ce que le curseur se déplace entre les contacts, à tension constante, sur une surface électrorésistive dont les limites de tension sont fixées par un pont diviseur de tension, externe, sans que ledit curseur n'interfère avec lesdites limites dudit pont diviseur. Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés. Sur ces dessins - la figure 1 est un schéma de principe d'une configuration standard de montage du dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue à plat des contacts à tension constante sur lesquels se déplace le curseur (ligne en trait discontinu mixte gras) reliés par des zones résistives qui fixent les tension et d'autres zones résistives à variation de tension constante; - la figure 2a représente la courbe de variation de la tension qui concerne cette deuxième zone résistive et qui indique en abscisse les largeurs w et W des deux zones résistives, adjacentes, de fonctions différenciées; - la figure 3 est une variante de la figure 2 où les deuxièmes zones résistives sont remplacées par des résistances externes constituées par des composants distincts; - la figure 4 montre un graphisme illustrant la fonction tension/course obtenue par l'utilisation d'un détecteur selon l'invention pour contrôler, dans ledit exemple, trois positions; - la figure 5 montre le circuit équivalent au dispositif selon l'invention traitant d'un potentiomètre avec une loi de variation spéciale; - la figure 6 montre que les tensions des zones extrèmes de la portion résistive de variation continue de tension, demeurent influencées dans de grandes proportions par les valeurs de tension des zones électro-conductrices adjacentes, ce qui justifie les courbures d'entrée et de sortie de la fonction continue de la figure 4. Selon la figure 1, le dispositif détecteur de position (10), selon l'invention, est commandé par la sortie du servo-mécanisme de commande de position (11) qui est lui même commandé par l'une des tensions U1 à Un appliquées à son entrée. Par l'intermédiaire de son curseur, le dispositif détecteur (10) renvoie, au servo-mécanisme (11), un signal de contrôle et de régulation (10a) selon le principe bien connu dans le domaine considéré. Selon les figures 2 et 3, le dispositif détecteur, selon l'invention, comporte une pluralité de zones électro-conductrices (12), à tensions constantes, préfixées, de valeurs successives croissantes, sur lesquelles se déplace le curseur (13) et qui sont séparées par des zones électrorésistives (14), à variation continue de tension, de dimension et de géométrie convenables pour que le curseur (13) ne modifie pas les tensions rencontrées lors de son passage et qui sont fixées par des résistances électriques (15,15a), en forme de diviseurs de tension, qui relient lesdites zones électro-conductrices. Le curseur (13) se déplace linéairement le long d'un parcours qui passe sur les zones électro-conductrices (12) et à l'écart des résistances électriques (15,15a) du pont diviseur de tension (série de résistances de faible valeur ohmique). Les résistances (15,15a) se situent entre les bords mécaniques proches des zones électro-conductrices (12) de tensions constantes. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, les résistances (15) qui relient les zones électro-conductrices (12), sont de basse valeur ohmique et obtenues au moyen d'une pâte résistive déposée entre lesdites zones électro-conductrices et avec laquelle sont réalisées les zones (14) de variation continue de tension. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, les résistances (15a) qui relient les zones électro-conductrices (12), sont des composants distincts tels que des résistances de précision de basse valeur ohmique dont les prises intermèdiaires établissent la liaison. Les résistances (15) s'appliquent entre les bords mécaniques proches des zones électro-conductrices (12) et la zone de variation importante de pente comporte une portion (14) de largeur plus importante que la précédente, de manière que les lignes de courant restent confinées de manière prédominante dans lesdites zones résistives (15), plus étroites, par où ne passe pas le curseur (13). Celà est représenté à la figure 6. Ainsi, la fonction tension/course résultante est représentée aux figures 2a et 4 et la course du curseur (13) sur les zones (14) ne modifie pas la tension qu'il rencontre lors de son passage, minimisant son influence. On observe, en premier lieu, que chaque portion distincte rl,r2,r3 correspond de préférence une tension intermèdiaire U1,U2,U3 entre des valeurs de tension immédiatement supérieure ou inférieure, préfixées, qui déterminent les paliers correspondants de tension, et, en deuxième lieu, que les zones initiales et finales de la pente élevée de tension des tronçons situés entre deux zones (12) comportent des parties courbes, de courbures opposées. Les tensions desdits points proches de l'une et de l'autre zone (12) sont influencées de manière prédominante par celles-ci. Le diviseur de tension, selon la figure 5, est équivalent à celui selon 1 invention appliqué à un potentiomètre de loi de variation spéciale, mettant en oeuvre des résistances (14), à variations continues de tension, sur lesquelles glisse le curseur (13) et interposées entre les contacts (12), à tension fixe, et déterminé par un réseau de résistances (15) formant un diviseur de tension. La réalisation du dispositif selon l'invention (figures 2 et 3) est simple et d'un coût très accessible pour un résultat donnant une grande exactitude par le fait que des petits déplacements du curseur engendrent de grandes variations de tension autour du point désiré, obtenant ainsi une correction énergique du servo-mécanisme. REVENDICATIONS 1- Dispositif potentiomètrique détecteur de position (10) pour servomécanismes de position (11),dru genre comportant un curseur (13) dont le déplacement, commandé par un organe de commande dudit mécanisme, définit des tensions en escalier croissantes (U1,U2,Un), avec des sauts brusques d'une valeur à l'autre en correspondance avec les différentes positions distinctes désirées, donnant une fonction mathématique tension/course discontinue, lesdites tensions s'obtenant au moyen d'un réseau de résistances électriques en série faisant office de diviseurs de tensions dont les prises intermèdiaires sont reliées à des contacts électro-conducteurs (12), indépendants ou en relation avec des zones électro-résistives, distribuées le long de la course dudit curseur; caractérisé en ce qu'il est réalisé de telle manière que a) la variation de tension entre les contacts (12), à tension constante, est continue et de pente élevée de telle manière que de petites oscillations mécaniques du curseur (13) autour des positions mécaniques désirées, provoquent de grandes variations de tension par unité de déplacement; b) la tension récupérée par ledit curseur (13) donne une fonction mathématique continue avec des tronçons de pente élevée reliant les valeurs en escalier, de tension constante, correspondant aux différentes positions désirées. 2- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque position distincte correspond de préférence à une tension intermèdiaire entre les valeurs de tension immédiatement supérieure ou inférieure, préfixées, qui déterminent les paliers de tension correspondants. 3- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le curseur (13) se déplace entre les contacts (12), à tension constante, sur une surface électro-résistive dont les limites de tension sont fixées par un pont diviseur de tension, externe, sans que ledit curseur n'interfère sur lesdites limites dudit pont diviseur. 4- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de zones électro-conductrices, à tensions constantes, préfixées, de valeurs successives croissantes, sur lesquelles se déplace le curseur (13) et qui sont séparées par des zones électro-résistives (14), à variation continue de tension, de dimension et de géomètrie convenables pour que le curseur (13) ne modifie pas les tensions rencontrées lors de son passage et qui sont fixées par des résistances électriques (15,15a), en forme de diviseurs de tension, qui relient lesdites zones électroconductrices. 5- Dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le curseur (13) se déplace linéairement le long d'un parcours qui passe sur les zones électro-conductrices (12) et à l'écart des résistances électriques (15,15a) du pont diviseur de tension. 6- dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que les résistances (15,15a) du pont diviseur de tension se situent entre les bords mécaniques proches des zones électro-conductrices (12) de tensions constantes. 7- Dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que les résistances (15a) du pont diviseur de tension, qui relient les zones électroconductrices (12), sont des composants distincts tels que des résistances de précision de basse valeur ohmique dont les prises intermèdiaires établissent la liaison. 8- Dispositif, selon la revendication 4, caractérisé en ce que les résistances (15) du pont diviseur de tension, qui relient les zones électroconductrices (12), sont de basse valeur ohmique et obtenues au moyen d'une pâte résistive déposée entre lesdites zones électro-conductrices et avec lesquelles sont également réalisées les zones (14) de variation continue de tension. 9- Dispositif, selon la revendication 8, caractérisé en ce que les résistances (15) s'appliquent entre les bords mécaniques proches des zones électro-conductrices (12) et la zone de variation importante de pente comporte une portion (14) de dimension plus importante que la précédente de manière que les lignes de courant restent confinées de manière prédominante dans lesdites zones résistives (15), plus étroites, par où ne passe pas le curseur (13). 10- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones initiale et finale de pente élevée de tension des tronçons situés entre deux zones électro-conductrices (12), comportent des parties courbes, de courbures opposées.