"Système de détection de déplacement d'un organe mobile"
Système de détection de déplacement d'un organe mobile
L'invention est relative à un système de détection de déplacement d'un organe mobile, comprenant un émetteur de rayonnement lumineux dont le rayonnement est transmis à un récepteur de ce rayonnement, le rayonnement transmis étant modifié par un élément couplé à l'organe mobile, le récepteur produisant un signal de sortie correspondant au rayonnement reçu.
Il existe de très nombreux domaines dans lesquels il est désirable de détecter et/ou mesurer le déplacement d'un organe mobile sans que ceci affecte de quelque façon le déplacement détecté. Il faut donc éviter dans toute la mesure du possible les contacts et frottements et ceci exclut les moyens mécaniques, palpeurs, etc.
En outre, il faut que le signal de détection obtenu soit aussi linéaire que possible, sans distorsion et avec un bruit de fond ou des composantes parasites aussi réduites que possible.
Une première solution qui vient à l'esprit est de déceler le mouvement en faisant intercepter un rayonnement lumineux par un élément couplé à l'organe mobile, mais jusqu'à présent on s'est contenté d'utiliser comme signal de détection celui résultant des variations du rayonnement à l'entrée du moyen détecteur. Ceci a pour conséquence fréquemment quand les variations sont importantes, que le détecteur travaille au moins à certains moments, dans la partie non linéaire de sa courbe de réponse et il peut aussi en résulter des distorsions du signal de sortie quand on travaille à la limite supérieure de la courbe de réponse et des distorsions et du bruit de fond quand on travaille à la limite inférieure de cette courbe.
Il est donc nécessaire de concevoir un système permettant de travailler dans la partie linéaire de la courbe de réponse d'un détecteur de rayonnement lumineux, tel qu'une diode photo-sensible.
A cette fin, suivant l'invention, le signal de sortie du récepteur de rayonnement est appliqué à un comparateur recevant d'autre part un signal de consigne fixant le point de fonctionnement de l'ensemble émetteur-détecteur de manière à faire travailler le récepteur dans la partie voulue de sa courbe de fonctionnement, le signal résultant de la comparaison étant renvoyé à l'émetteur de rayonnement pour faire varier le rayonnement produit par celui-ci de telle sorte qu'après avoir été modifié par l'action de l'élément couplé à l'organe mobile, ce rayonnement reste constant à l'entrée du récepteur, le signal résultant de la comparaison constituant un signal de mesure des déplacements de l'organe mobile qui peut être utilisé à des fins de commande et/ou de contrôle.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le comparateur est constitué par un amplificateur opérationnel.
Dans un cas d'application de l'objet de l'invention, l'organe mobile est la membrane d'un haut-parleur et le signal de mesure résultant est utilisé pour appliquer une contre-réaction de correction à l'amplificateur attaquant ce hautparleur.
Dans une autre application, l'organe mobile est un élément d'un mécanisme, tel que celui d'un robot, dont la position doit être détectée sans frottement.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le signal de mesure provenant du comparateur subit un conditionnement préalable avant d'être utilisé à des fins de commande et/ou de contrôle.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant au dessin annexé, dont la figure unique est un schéma de blocs d'une forme de réalisation du système de détection suivant l'invention.
Dans l'exemple illustré, l'invention est appliquée à la détection des déplacements de la membrane 1 d'un hautparleur, mais ceci ne doit en aucune façon être considéré comme une limitation de la portée de l'invention.
A la membrane 1 est fixé un élément 2 en une matière opaque, dont l'extrémité pénètre dans un faisceau lumineux 5 engendré par un émetteur 3, par exemple une diode émettrice de lumière. Le faisceau lumineux 5 est reçu par un récepteur 4, par exemple une diode photo-sensible. Le signal de sortie du récepteur 4 correspond à l'intensité du faisceau lumineux frappant le récepteur 4.
Tel que décrit jusqu'à présent, le système est connu et il a comme inconvénient majeur que si l'élément mobile 2 effectue d'importants déplacements dans le faisceau lumineux 5, l'intensité de ce dernier au récepteur 4 varie dans de très larges limites, avec pour conséquence que ce dernier risque d'être amené à travailler dans des parties non linéaires de sa courbe de réponse, de telle sorte que son signal de sortie ne sera pas une fonction linéaire des déplacements détectés, ce qui le rend inutilisable ou au moins difficile à utiliser dans de nombreuses applications.
Pour remédier à cet inconvénient suivant l'invention, le signal de sortie du récepteur 4 est appliqué à un comparateur 6 qui reçoit aussi un signal de consigne 7. Le signal 8 résultant de la comparaison est appliqué, d'une part, à l'émetteur de rayonnement 3 et, d'autre part, est prélevé en tant que signal de mesure de déplacement.
Le signal de consigne 7 est choisi de telle sorte que le comparateur 6 produise un signal de comparaison qui amène l'émetteur 3 à produire un rayonnement lumineux qui, après avoir été influencé par l'élément mobile 2, aura une valeur approximativement constante au récepteur 4, valeur qui correspond à la partie linéaire médiane de la courbe de réponse ou de fonctionnement de ce dernier. Ainsi, on est assuré d'obtenir un signal de mesure 8 qui est une fonction linéaire du déplacement détecté, sans distorsion et sans bruit de fond exagéré.
Le signal de mesure 8 peut être appliqué à
<EMI ID=1.1>
avant d'être envoyé à la sortie d'utilisation en 10.
Dans le cas de l'exemple illustré, ce signal de mesure sera utilisé comme signal de contre-réaction de correction pour améliorer la linéarité de fonctionnement de l'amplificateur attaquant le haut-parleur.
Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le comparateur 6 est un amplificateur opérationnel, dont une entrée reçoit le signal de sortie du récepteur 4 et l'autre le signal de consigne 7.
Il peut être avantageux, pour obtenir une courbe de variation désirée du rayonnement lumineux en fonction des déplacements de l'organe mobile, de façonner de manière particulière l'extrémité de l'élément 2 couplé à l'organe mobile. On peut par exemple lui donner une forme en biseau.
De nombreuses autres applications peuvent être envisagées pour le système suivant l'invention, notamment dans tous les cas où la détection doit se faire sans frottement ou autre influence sur l'organe mobile détecté. On peut par exemple citer, sans que ceci constitue une limitation quelconque:
- la détection de position d'une tête de lecture phonographique;
- la détection d'un élément mobile d'un mécanisme, tel qu'un robot;
- la détection de position d'une tête d'écriture d'une imprimante ou d'un enregistreur graphique;
- la détection des déplacements de la membrane d'un microphone dynamique pour en corriger la courbe de réponse;
- la mesure de la position de la membrane d'un transmetteur de pression, afin d'appliquer à cette membrane une force équilibrant celle qu'elle subit sous l'effet de la pression mesurée, à l'aide d'un amplificateur dont le signal de sortie constitue une mesure précise de cette pression (transmetteur à équilibre de forces). Cette solution peut éventuellement aussi s'appliquer au cas d'un microphone dynamique.
Lorsque le réglage d'asservissement est effectué avec une très grande précision, on peut maintenir le point de fonctionnement exactement au même endroit de la courbe de réponse. Dans ce cas, il devient possible de travailler dans n'importe quelle partie, même non linéaire, de cette courbe.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1. Système de détection de déplacement d'un organe mobile, comprenant un émetteur de rayonnement lumineux dont le rayonnement est transmis à un récepteur de ce rayonnement, le rayonnement transmis étant modifié par un élément couplé à l'organe mobile, le récepteur produisant un signal de sortie correspondant au rayonnement reçu, caractérisé en ce que le signal de sortie du récepteur de rayonnement est appliqué à un comparateur recevant d'autre part un signal de consigne fixant le point de fonctionnement de l'ensemble émetteurrécepteur de manière à faire travailler le récepteur dans la partie de sa courbe de fonctionnement, le signal résultant de la comparaison étant renvoyé à l'émetteur de rayonnement pour faire varier le rayonnement produit par celui-ci de telle sorte qu'après avoir été modifié par l'action de l'élément couplé à l'organe mobile,
ce rayonnement reste constant à l'entrée du récepteur, le signal résultant de la comparaison constituant un signal de mesure des déplacements de l'organe mobile qui peut être utilisé à des fins de commande et/ou de contrôle.
"Movable organ displacement detection system"
Movable organ displacement detection system
The invention relates to a system for detecting the displacement of a movable member, comprising a light radiation emitter whose radiation is transmitted to a receiver of this radiation, the transmitted radiation being modified by an element coupled to the movable member , the receiver producing an output signal corresponding to the radiation received.
There are many areas in which it is desirable to detect and / or measure the displacement of a movable member without this in any way affecting the detected displacement. Contacts and friction should therefore be avoided as far as possible, and this excludes mechanical means, feelers, etc.
In addition, the detection signal obtained must be as linear as possible, without distortion and with background noise or parasitic components as reduced as possible.
A first solution that comes to mind is to detect movement by intercepting light radiation by an element coupled to the movable member, but so far we have been content to use as detection signal that resulting from variations in radiation at the input of the detector means. This often results in large variations, the detector working at least at certain times, in the non-linear part of its response curve and it can also result in distortions of the output signal when working at the upper limit. of the response curve and the distortions and background noise when working at the lower limit of this curve.
It is therefore necessary to design a system making it possible to work in the linear part of the response curve of a light radiation detector, such as a photo-sensitive diode.
To this end, according to the invention, the output signal of the radiation receiver is applied to a comparator receiving on the other hand a setpoint signal fixing the operating point of the emitter-detector assembly so as to make the receiver work in the desired part of its operating curve, the signal resulting from the comparison being sent back to the radiation emitter to vary the radiation produced by it so that after being modified by the action of the element coupled to the movable member, this radiation remains constant at the input of the receiver, the signal resulting from the comparison constituting a signal for measuring the displacements of the movable member which can be used for control and / or control.
In a preferred embodiment of the invention, the comparator is constituted by an operational amplifier.
In a case of application of the object of the invention, the movable member is the diaphragm of a loudspeaker and the resulting measurement signal is used to apply a correction feedback to the amplifier driving this loud speaker.
In another application, the mobile member is an element of a mechanism, such as that of a robot, the position of which must be detected without friction.
In another embodiment of the invention, the measurement signal coming from the comparator undergoes a prior conditioning before being used for command and / or control purposes.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description below, given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawing, the single figure of which is a block diagram of an embodiment of the detection system according to the invention.
In the example illustrated, the invention is applied to the detection of the displacements of the diaphragm 1 of a loudspeaker, but this should in no way be considered as a limitation of the scope of the invention.
To the membrane 1 is fixed an element 2 of an opaque material, the end of which enters a light beam 5 generated by an emitter 3, for example a light emitting diode. The light beam 5 is received by a receiver 4, for example a photo-sensitive diode. The output signal from receiver 4 corresponds to the intensity of the light beam striking receiver 4.
As described so far, the system is known and has the major drawback that if the mobile element 2 makes large displacements in the light beam 5, the intensity of the latter at the receiver 4 varies within very wide limits, with the consequence that the latter risks having to work in non-linear parts of its response curve, so that its output signal will not be a linear function of the detected displacements, which makes it unusable or at least difficult to use in many applications.
To remedy this drawback according to the invention, the output signal from the receiver 4 is applied to a comparator 6 which also receives a reference signal 7. The signal 8 resulting from the comparison is applied, on the one hand, to the radiation emitter 3 and, on the other hand, is sampled as a displacement measurement signal.
The setpoint signal 7 is chosen so that the comparator 6 produces a comparison signal which causes the transmitter 3 to produce a light radiation which, after being influenced by the mobile element 2, will have an approximately constant value at the receiver 4, value which corresponds to the median linear part of the response or operating curve of the latter. Thus, it is guaranteed to obtain a measurement signal 8 which is a linear function of the detected displacement, without distortion and without exaggerated background noise.
The measurement signal 8 can be applied to
<EMI ID = 1.1>
before being sent out of use in 10.
In the case of the example illustrated, this measurement signal will be used as a correction feedback signal to improve the operating linearity of the amplifier driving the loudspeaker.
In an advantageous embodiment of the invention, the comparator 6 is an operational amplifier, one input of which receives the output signal from the receiver 4 and the other of the setpoint signal 7.
It may be advantageous, in order to obtain a desired variation curve of the light radiation as a function of the movements of the movable member, to shape the end of the element 2 coupled to the movable member in a particular manner. We can for example give it a bevel shape.
Many other applications can be envisaged for the system according to the invention, in particular in all cases where the detection must be carried out without friction or other influence on the detected movable member. We can for example quote, without this constituting any limitation:
- position detection of a phonographic read head;
- the detection of a mobile element of a mechanism, such as a robot;
- position detection of a writing head of a printer or a graphic recorder;
- detecting the displacement of the membrane of a dynamic microphone to correct the response curve;
- the measurement of the position of the membrane of a pressure transmitter, in order to apply to this membrane a force balancing that which it undergoes under the effect of the pressure measured, using an amplifier whose output signal is an accurate measure of this pressure (force balance transmitter). This solution can possibly also apply to the case of a dynamic microphone.
When the servo adjustment is carried out with very high precision, the operating point can be maintained exactly at the same place on the response curve. In this case, it becomes possible to work in any part, even non-linear, of this curve.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the above embodiments and that many modifications can be made without departing from the scope of this patent.
CLAIMS
1. A system for detecting the displacement of a movable member, comprising a light emitter whose radiation is transmitted to a receiver of this radiation, the transmitted radiation being modified by an element coupled to the movable member, the receiver producing a output signal corresponding to the radiation received, characterized in that the output signal from the radiation receiver is applied to a comparator receiving on the other hand a setpoint signal fixing the operating point of the transmitter-receiver assembly so as to make the receiver in the part of its operating curve, the signal resulting from the comparison being sent back to the radiation emitter to vary the radiation produced by it so that after being modified by the action of the element coupled to the movable member,
this radiation remains constant at the input of the receiver, the signal resulting from the comparison constituting a signal for measuring the displacements of the movable member which can be used for command and / or control purposes.