Brevet FR3068788A1 — publié le 20190111

Procédé et dispositif de détermination d'une vitesse de rotation d'un objet, par exemple un arbre de moteur Des modes de réalisation de l'invention concernent les dispositifs de détermination de la vitesse d'un objet animé d'un mouvement de rotation, et notamment les dispositifs optiques de détermination de la vitesse de rotation d'un objet animé d'un mouvement de rotation, par exemple l'arbre d'un moteur électrique. Certaines utilisations d'un moteur requièrent que celui-ci fonctionne à une vitesse de rotation constante. Afin de s'assurer qu'un moteur fonctionne à une vitesse de rotation constante dans le temps, un dispositif usuel de contrôle optique est représenté à la figure 1. Il comprend un disque D relié à l'arbre A d'un moteur M et une lampe L à incandescence branchée sur un réseau R d'alimentation électrique sinusoïdale de fréquence f connue, par exemple f est égale à 50 Hz en France ou 60 Hz aux Etats-Unis. Le disque D comprend plusieurs pistes Pl, P2,.... comme illustré à la figure 2, chaque piste Pl, P2,.... comprenant des motifs optiquement opaques respectivement M19, M18, M17... Chacune des pistes Pl, P2,.... comporte un nombre N différent de motifs optiquement opaques disposés sur la piste en alternance avec des zones libres du disque, c'est-à-dire des zones ne comportant pas de motifs optiquement opaques, en d'autres termes des zones de couleur blanche. La surface occupée par les motifs optiquement opaques est égale à la surface occupée par les zones libres de chacune des pistes. Le nombre de motifs optiquement opaques N de chaque piste dépend de la vitesse de rotation du moteur à contrôler et de la fréquence f du réseau R d'alimentation électrique de la lampe L, c'est-à-dire qu'une piste est calibrée pour une vitesse de rotation définie et une fréquence f connue. 2 Le nombre de motifs N pour une piste est égal à deux fois la fréquence f exprimée en Hz du réseau R alimentant la lampe L à incandescence divisé par la vitesse de rotation w exprimée en tours par seconde supposée du moteur, N étant un nombre entier, dans le cas du 5 réseau d'alimentation sinusoïdal R. Par exemple, la piste P1 comprend 19 motifs M19 optiquement opaques. Si le réseau R fonctionne à une fréquence f de 50 Hz, la piste P1 est dimensionnée pour contrôler un moteur fonctionnant à 5.26 tr/s soit 315.8 tr/min. Si le réseau R fonctionne à une fréquence f de 60 10 Hz, la piste P1 est dimensionnée pour contrôler un moteur fonctionnant à 6.31 tr/s soit 378.9 tr/min Le disque D comprend 16 pistes, par conséquent il permet de contrôler seulement seize vitesses de rotation w différentes du moteur M à la fréquence f imposée par le réseau d'alimentation électrique R. 15 La lampe à incandescence L alimentée par le réseau R à la fréquence f éclaire le disque D mis en rotation par le moteur M. Si le moteur M tourne à w tours par seconde, les motifs de la piste dimensionnée pour la vitesse rotation w semblent être immobiles pour l'oeil humain. Dans le cas contraire, les motifs sont animés d'un 20 mouvement de rotation. Ce phénomène est connu par l'homme du métier sous la dénomination d'effet stroboscopique. Cependant bien que cette procédure de test soit simple, elle présente d'une part, l'inconvénient de nécessité une piste différente pour chaque vitesse de rotation du moteur à contrôler pour un réseau 25 d'alimentation à fréquence fixe et, d'autre part, selon les vitesses à contrôler, le nombre de motifs optiquement opaques rend la réalisation du disque complexe. Il existe par conséquent un besoin de réduire le nombre de pistes d'un disque de contrôle optique de la vitesse de rotation tout en 30 permettant de contrôler un large spectre de vitesses de rotation différentes. Selon un aspect il est proposé un procédé de détermination de la vitesse de rotation d'un objet comprenant une fixation de moyens de visualisation sur ledit objet, une mise en rotation de l'objet et des 3 moyens de visualisation à ladite vitesse de rotation, un éclairage des moyens de visualisation par des impulsions lumineuses de fréquence réglable, un réglage de ladite fréquence de façon à ce que les moyens de visualisation apparaissent immobiles, et une détermination de ladite 5 vitesse de rotation à partir de la valeur de ladite fréquence ainsi réglée. Contrairement aux dispositifs de contrôle connus de l'état de la technique, la fréquence de la lampe est réglable, par conséquent pour un même disque, l'intervalle des vitesses de rotation contrôlables par 10 le dispositif selon l'invention est plus large que celui selon le dispositif connu de l'état de la technique. Selon un mode de mise en oeuvre, les moyens de visualisation comprennent un disque comprenant au moins une piste comprenant un nombre connu de motifs optiquement opaques, ledit réglage de ladite 15 fréquence étant effectué de façon à ce que lesdits moyens de visualisation apparaissent immobiles. Selon un autre mode de mise en oeuvre, la détermination de ladite vitesse de rotation de l'objet comprend une division de ladite valeur de ladite fréquence réglée par ledit nombre de motifs. 20 Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de détermination de la vitesse de rotation d'un objet comprenant des moyens de visualisation fixés sur ledit objet, des moyens d'éclairage configurés pour éclairer les moyens de visualisation par des impulsions lumineuses de fréquence réglable, des moyens de réglage 25 configurés pour régler ladite fréquence de façon à ce que les moyens de visualisation apparaissent immobiles lorsque l'objet est en rotation, et des moyens de traitement configurés pour déterminer ladite vitesse de rotation à partir de la valeur de ladite fréquence ainsi réglée. Les moyens d'éclairage comprennent par exemple une unité de 30 traitement configurée pour piloter une lampe stroboscopique et comportant un dispositif d'affichage de ladite vitesse de rotation. Selon un mode de réalisation, les moyens de visualisation comprennent un disque comprenant au moins une piste comprenant plusieurs motifs optiquement opaques identiques alternant avec des 4 zones libres de telle sorte que la surface occupée par lesdits motifs est égale à la surface occupée par lesdites zones libres. Selon un autre mode de réalisation, les moyens de traitement sont configurés pour déterminer ladite vitesse de rotation en divisant 5 ladite valeur de fréquence réglée par le nombre de motifs. Chaque piste est par exemple configurée de façon à permettre une détermination de la valeur de ladite vitesse de rotation dans une plage de vitesses de rotation. Le disque comprend par exemple trois pistes, une première 10 piste comprenant deux motifs, une seconde piste comprenant trois motifs et une troisième piste comprenant quatre motifs, ladite fréquence variant de 40 à 600 Hz. Cet exemple de dispositif permet de déterminer une vitesse de rotation comprise dans un intervalle de 600 tr/min à 18000 tr/min avec 15 seulement trois pistes incorporées dans le disque. L'objet comprend de préférence l'arbre d'un moteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation, nullement limitatifs, et de dessins annexés sur lesquels : 20 - les figures 1 et 2, précédemment décrites, illustrent un exemple d'un dispositif optique de détermination de la vitesse de rotation d'un objet animé d'un mouvement de rotation selon l'état de la technique ; et - les figures 3 et 4 illustrent différents modes de réalisation et 25 de mise en oeuvre de l'invention. On se réfère à la figure 3 qui représente un exemple de mode de réalisation d'un dispositif optique de détermination de la vitesse de rotation d'un objet animé d'un mouvement de rotation DET. L'objet peut être par exemple l'arbre A du moteur M. 30 Le dispositif DET comprend le moteur M comprenant l'arbre A décrits précédemment. Des moyens de visualisation comprenant un disque Dl sont fixés sur l'arbre A du moteur M. Le dispositif DET comprend en outre des moyens d'éclairage configurés pour éclairer les moyens de visualisation par des 5 impulsions lumineuses de fréquence fi réglable comprenant une lampe Li et une unité de traitement UT. Les moyens d'éclairage éclairent les moyens de visualisation lorsque le moteur M fonctionne, en d'autres termes la lampe Li éclaire 5 par des impulsions lumineuses de fréquence fi le disque Dl lorsqu'il est animé d'un mouvement de rotation. La lampe Li comprend une lampe stroboscopique connue de l'homme du métier reliée à l'unité de traitement UT, elle-même reliée au réseau R d'alimentation électrique précédemment décrit. 10 Le réseau R alimente la lampe Li par l'intermédiaire de l'unité de traitement UT. L'unité de traitement UT comprend des moyens de réglage configurés pour régler la fréquence fi des impulsions lumineuses de façon à ce que les moyens de visualisation apparaissent immobiles 15 lorsque l'objet est en rotation. Cette fréquence, une fois réglée, est notée f2. Les moyens de réglage comportent par exemple un potentiomètre et un dispositif d'affichage El, par exemple un écran de visualisation. Comme on le verra plus en détails ci-après le dispositif d'affichage peut avantageusement afficher directement la vitesse de 20 rotation de l'objet qui a été déterminée, et facultativement la valeur de la fréquence f2 qui a permis d'obtenir la valeur de la vitesse de rotation. L'unité de traitement UT est réalisée par exemple à partir d'un microprocesseur, mais il peut s'agir de tout dispositif apte à régler la 25 fréquence fi des impulsions lumineuses de la lampe Li. Il peut notamment s'agir d'un microcontrôleur. Le dispositif DET comprend en outre des moyens de traitement MT qui déterminent la vitesse de rotation de l'objet à partir de la valeur de la fréquence des impulsions lumineuse fi de façon à ce que 30 les moyens de visualisation apparaissent immobiles et transmettent la valeur de la vitesse de rotation de l'objet à l'unité de traitement UT aux fins de son affichage. Le disque Dl comprend P pistes, P étant un nombre entier supérieur à 1. Chacune des pistes comprend un nombre Nm de motifs 6 optiquement opaques disposés sur la piste en alternance avec des zones libres du disque, c'est-à-dire ne comportant pas de motifs optiquement opaques, en d'autres termes des zones de couleur blanche. La lampe Li est positionnée par rapport au disque Dl de telle 5 sorte qu'un oeil humain puisse distinctement distinguer les motifs optiquement opaques et les zones libres lorsque le disque est éclairé exclusivement par la lampe Li. Les moyens de traitement MT peuvent comprendre un microprocesseur, mais il peut s'agir de tout dispositif apte à 10 déterminer la vitesse de rotation de l'objet à partir de la valeur de la fréquence f2 et du nombre Nm de motifs. Il peut notamment s'agir d'un microcontrôleur ou d'une partie de l'unité de traitement UT comme représenté ici. Dans un exemple de mode de réalisation du disque Dl, selon la 15 figure 4, le disque Dl comprend trois pistes Pa, Pb et Pc. La piste Pa comporte deux motifs Ma optiquement opaques en alternance avec des zones libres Mla, la piste Pb comporte trois motifs Mb optiquement opaques en alternance avec des zones libres Mlb et la piste Pc comporte quatre motifs Mc optiquement opaques en alternance avec 20 des zones libres M1c, la somme des surfaces occupée par les motifs optiquement opaques est égale à la somme des zones libres pour chacune des pistes Pa, Pb et Pc. La surface occupée par les motifs optiquement opaques est égale à la surface occupée par les zones libres de chacune des pistes. 25 Le nombre Nm de motifs est un nombre entier supérieur à 2 différent pour chacune des pistes incorporées sur le disque Dl. Une piste du disque Dl associé aux moyens d'éclairage permet de déterminer une plage de vitesses de rotation du moteur M comme cela sera décrit par la suite. 30 En d'autres termes, chaque piste du disque Dl est configurée de façon à permettre une détermination de la valeur de la vitesse de rotation dans une plage de vitesses de rotation. 7 La plage de vitesses contrôlée par la piste considérée est définie par le nombre Nm de motifs de la piste et la valeur de la fréquence fi des impulsions lumineuses. Le nombre de motifs Nm de la piste est égal à la fréquence fi 5 exprimée en Hz divisée par une vitesse de rotation w 1 du moteur exprimée en tours par seconde arrondi à l'entier supérieur. Comme la fréquence fi est variable, pour un nombre de motifs Nm, une plage de vitesses de rotation est déterminable. Soit flmin la fréquence minimale des impulsions lumineuses de 10 la lampe stroboscopique et flmax la fréquence maximale des impulsions lumineuses. La plage de vitesses de rotation du moteur M déterminable pour le nombre de motifs Nm est incluse dans un intervalle de vitesses défini par une borne inférieure de valeur de vitesse wlmin et une borne supérieure de valeur de vitesse wlmax 15 exprimées en tours par seconde. Les bornes wlmin et wlmax sont définies par les équations suivantes : flmin wl min = Nm (1) flmax wlmax = 20 Nm (2) L'unité de traitement UT alimente la lampe Li de telle sorte que celle-ci délivre des impulsions lumineuses à la fréquence fi comprise dans un intervalle défini par la borne inférieure flmin et la borne supérieure flmax. Par exemple flmin est égale à 40 Hz et flmax 25 est égale à 600 Hz. La lampe Li éclaire le disque D1 comprenant plusieurs pistes mis en rotation par le moteur M à une vitesse w2 inconnue. En d'autres termes, les moyens de visualisation fixés sur l'objet sont mis en rotation à la vitesse w2. 30 Soit wc la valeur cible de la vitesse de rotation du moteur M. Par valeur cible de la vitesse de rotation, on entend la valeur attendue de la vitesse de rotation du moteur M. 8 Le disque Dl comporte au moins une piste comportant un 5 nombre de motifs entier Nml flmin flmax arrondi à l'entier supérieur compris dans un intervalle fi des impulsions lumineuses de telle On règle apparaissent immobiles, et on sorte que les , WC - - WC la fréquence moyens de visualisation détermine la vitesse de rotation w2 à partir de la valeur de la fréquence ainsi réglée. Comme indiqué ci-avant, cette valeur de fréquence est dénommée f2. La vitesse de rotation du moteur w2 est égale à f2 divisé 10 par Nml et est affichée sur l'écran El. La vitesse w2 est égale à wc à une tolérance d'un tour par seconde près. En d'autres termes, la détermination de la vitesse de rotation w2 de l'objet comprend une division de la valeur de la fréquence f2 réglée par le nombre Nml de motifs. 15 Si aucune valeur de fréquence fi compris dans l'intervalle [flmin ; flmax] ne semble figer les motifs optiquement opaques, la vitesse de rotation w2 n'est pas incluse dans l'intervalle de vitesses flmin flmax Nml ' Nml Le disque Dl comporte généralement plusieurs pistes dont le 20 nombre de motifs optiquement opaques est défini selon le procédé exposé précédemment. Chacune des pistes du disque Dl est dimensionnée pour un intervalle de vitesses de rotation wc connues. Généralement une valeur de la fréquence fi rend immobile pour l'oeil humain des motifs optiquement opaques d'une ou plusieurs pistes 25 incorporée dans le disque Dl. En effet, plusieurs pistes peuvent sensiblement recouvrir une même valeur de vitesse de rotation pour une même valeur de fréquence fi à une tolérance de un tour par seconde près. La vitesse de rotation w2 pourra ainsi être déterminée à une tolérance d'un tour par seconde près. 30 En d'autres termes, les moyens de visualisation comprennent un disque comprenant au moins une piste comprenant un nombre connu de motifs optiquement opaques. Le réglage de la fréquence fi est 9 effectué de façon à ce que les moyens de visualisation apparaissent immobiles. Si la vitesse w2 n'est pas comprise dans un des intervalles de vitesses de l'une des pistes du disque Dl, aucun des motifs 5 optiquement opaques du disque Dl ne semble immobile. Selon l'exemple de mode de réalisation du disque Dl selon la figure 4 décrit précédemment, et en supposant que la fréquence fi varie par exemple de 40 à 600 Hz, la piste Pa permet de déterminer une plage de vitesses de rotation s'étendant de 1200 à 18000 tr/min, la 10 piste Pb permet de déterminer une plage de vitesses de rotation s'étendant de 800 à 12000 tr/min et la piste Pc permet de déterminer une plage de vitesses de rotation s'étendant de 600 à 9000 tr/min. Avantageusement avec le disque Dl comportant trois pistes et une lampe stroboscopique dont la fréquence d'impulsion lumineuse est 15 réglable de 100 à 200Hz, on détermine une vitesse de rotation comprise entre 1500 et 6000 tr/min Bien entendu l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation. Selon la vitesse de rotation de l'objet, on pourra choisir un autre disque. 20 La détermination de vitesses de rotation inférieures à 2000 tr/min nécessite d'augmenter le nombre de motifs optiquement opaques de la piste considérée du disque et de diminuer la fréquence fi contrairement à la détermination de vitesses de rotation supérieures à 6000 tr/min qui nécessite d'augmenter la fréquence fi et de diminuer 25 le nombre de motifs de la piste considérée du disque. Par exemple pour mesurer une vitesse de rotation de l'objet de 200 tr/min, la fréquence f2 est égale à 40Hz et le nombre de motifs de la piste considérée est égal à 12, et pour mesurer une vitesse de rotation de l'objet de 18000 tr/min, REVENDICATIONS1. Procédé de détermination de la vitesse de rotation d'un objet (A) comprenant une fixation de moyens de visualisation (Dl) sur ledit objet, une mise en rotation de l'objet et des moyens de visualisation à ladite vitesse de rotation, un éclairage (L1) des moyens de visualisation par des impulsions lumineuses de fréquence réglable (fi), un réglage de ladite fréquence de façon à ce que les moyens de visualisation apparaissent immobiles, et une détermination de ladite vitesse de rotation (wc) à partir de la valeur de ladite fréquence ainsi réglée (f2). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les moyens de visualisation comprennent un disque (Dl) comprenant au moins une piste (Pa, Pb, Pc) comprenant un nombre (Nm) connu de motifs optiquement opaques (Ma, Mb, Mc), ledit réglage de la fréquence (fi) étant effectué de façon à ce que lesdits motifs paraissent immobiles. 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel la détermination de ladite vitesse de rotation (wc) de l'objet comprend une division de ladite valeur de fréquence réglée (f2) par ledit nombre de motifs (Nm). 4. Dispositif de détermination de la vitesse de rotation d'un objet comprenant des moyens de visualisation (Dl) fixés sur ledit objet (A), des moyens d'éclairage (L1, UT) configurés pour éclairer les moyens de visualisation par des impulsions lumineuses de fréquence réglable (fi), des moyens de réglage (B1) configurés pour régler ladite fréquence de façon que les moyens de visualisation paraissent immobiles lorsque l'objet est en rotation, et des moyens de traitement (MT) configurés pour déterminer ladite vitesse de rotation (wc) à partir de la valeur de ladite fréquence ainsi réglée (f2). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les moyens d'éclairage (L1, UT) comprennent une unité de traitement (UT) 11 configurer pour piloter une lampe stroboscopique (L1) et comprenant un dispositif d'affichage (El) de ladite vitesse de rotation (wc). 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel les moyens de visualisation comprennent un disque (D1) comprenant 5 au moins une piste (Pa, Pb, Pc) comprenant plusieurs motifs (Ma, Mb, Mc) optiquement opaques identiques alternant avec des zones libres (Mla, Mlb, M1c) de telle sorte que la surface occupée par lesdits motifs est égale à la surface occupée par lesdites zones libres. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les moyens 10 de traitement (MT) sont configurés pour déterminer ladite vitesse de rotation (wc) en divisant ladite valeur de fréquence réglée (f2) par le nombre de motifs (Nm). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel chaque piste (Pa, Pb, Pc) est configurée de façon à permettre une 15 détermination de la valeur de ladite vitesse de rotation (wc) dans une plage de vitesses de rotation. 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel le disque (D1) comprend trois pistes (Pa, Pb, Pc), une première piste (Pa) comprenant deux motifs (Ma), une seconde piste (Pb) comprenant 20 trois motifs (Mb) et une troisième piste (Pc) comprenant quatre motifs (Mc), ladite fréquence (fi) variant de 40 à 600 Hz. 10. Dispositif selon l'un des revendications précédentes, dans lequel ledit objet (A) comprend l'arbre d'un moteur.