CH335122A - Appareil pour la mesure des déplacements relatifs de deux corps - Google Patents

Appareil pour la mesure des déplacements relatifs de deux corps

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CH335122A
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Inventor
Eric De Neergaard Leif
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Neergaard Trust
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36Forming the light into pulses
    • G01D5/363Direction discrimination

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Description


  
 



  Appareil pour la mesure des déplacements relatifs de deux corps
 La présente invention a pour objet un appareil pour la mesure des déplacements relatifs de deux corps, comportant un organe destiné à être associé à   l'un    de ces corps et présentant au moins une graduation. L'appareil selon l'invention est caractérisé par un groupe explorateur destiné à être associé à l'autre corps et disposé de façon à explorer ladite graduation lors du déplacement relatif des deux corps, ce groupe comprenant au moins un organe explorateur tournant dans un sens unique et susceptible de transformer, en collaboration avec ladite graduation, un flux continu en un flux modulé dont la phase varie lorsque le groupe explorateur subit un déplacement par rapport à ladite graduation, par des moyens susceptibles de transformer ce flux modulé en un courant électrique alternatif,

   et par un instrument utilisant ledit courant alternatif pour indiquer visuellement, en unités de déplacement, le déphasage du courant alternatif correspondant au déplacement relatif des deux corps.



   Les dessins annexés représentent plusieurs formes de réalisation de l'appareil selon l'invention.



   Les fig. 1, 2 et 3 sont respectivement une vue en élévation, une vue de côté et une vue en plan d'une partie d'une première forme de réalisation
 les fig. 4 et 5 sont une vue schématique et une vue de détail d'un instrument indicateur faisant également partie de la forme de réalisation des fig. 1- à   3   
 les fig. 6 et 7 sont une vue en plan et une vue de détail d'une partie d'une autre forme de réalisation;
 la fig. 8 est une vue schématique se référant à la forme de réalisation des fig. 6 et 7;
 la fig. 9 représente en détail certains éléments des fig. 6, 7 et   8 ;   
 la fig. 10 représente un instrument indicateur dont il peut être fait usage dans la forme de réalisation des fig. 6 à 9;
 la fig.   1 1    est une vue en plan d'une partie d'une autre forme de réalisation;

  
 la fig. 12 représente schématiquement une autre partie de la forme de réalisation de la fig.   il;   
 la fig. 13 est une vue schématique illustrant une façon d'utiliser l'objet des figures précédentes ;
 la fig. 14 est la vue en plan correspondant à la fig. 17;
 la fig. 15 représente un instrument indicateur utilisé avec l'appareil de la fig. 12  
 la fig. 16 illustre une partie d'une autre forme de réalisation;
 la fig. 17 est une vue en plan de certaines parties de l'appareil de la fig. 16
 la fig. 18 est une vue de détail d'un des éléments utilisés dans l'appareil des fig. 20 et 21.



   On se référera maintenant plus particulièrement à la fig. 1, qui représente un premier élément de mesure 1 ayant la forme d'un organe transparent allongé et rectiligne pouvant, par exemple, consister en une longue barre de verre, et un second élément de mesure formé par un disque explorateur 2, qui est placé très près quoique légèrement espacé de la surface de la barre 1, ainsi qu'il ressort des fig. 1 et 2. La barre 1 est pourvue d'une première graduation constituée par une série 3 de zones allongées, alternativement opaques et transparentes, et généralement parallèles, d'une seconde graduation constituée par une série de zones analogues 4 et d'une troisième graduation constituée par une série de zones 5 décrite ci-après.

   On notera que les zones ou éléments de la première série 3 sont légèrement inclinés par rapport au bord de la barre, que la seconde série 4 est inclinée d'un plus grand angle que la première et que la troisième série 5 est composée d'éléments transversaux qui sont placés à un certain écartement   l'un    de l'autre le long de la barre.



   Le pas, ou entre-axes, desdites zones est le même dans chacune des séries 3, 4 et 5, et chaque zone possède une largeur égale à la moitié dudit pas    P  .    Celui-ci peut être une unité prédéterminée de la mesure linéaire, par exemple un millimètre, de sorte que, dans la série 5, il existe dix zones identiques par centimètre. L'organe explorateur 2 est pourvu de sections alternativement opaques et transparentes, formées sur lui par les convolutions d'une spirale opaque s'étendant autour de l'axe dudit organe. Ces convolutions transparentes sont placées en regard de la série de zones de la barre. Le pas   P   des convolutions est égal au pas   P   des zones opaques de la barre de mesure, et la largeur de ces zones est égale à la largeur des zones de la barre, soit 0,5   P  .



   Une source de lumière 7a, disposée audessous de la série 5, projette la lumière à travers une lentille 7 et à travers plusieurs zones transparentes   5a    de la série 5. La lumière traverse les convolutions transparentes de la spirale de l'explorateur et l'ouverture d'un écran ou diaphragme 8 qui présente une fente 9 s'étendant au-dessus de plusieurs zones de la série 5 et dans la direction longitudinale de cette série. La lumière qui traverse la série 5 et les zones transparentes de   l'ex-    plorateur 2, ainsi que la fente 9, traverse une lentille 10 et est ainsi concentrée ou mise au point sur une photocellule 11.

   On voit ainsi que la quantité de lumière reçue par la photocellule et le courant résultant transmis par cette photocellule dépendent de la position relative qu'occupent les convolutions de la spirale sur l'explorateur 2 et les zones de la série 5.



   L'explorateur 2 est entraîné par un moteur synchrone 12 toujours dans le même sens et à une vitesse prédéterminée, par exemple 60 tours par seconde. Si l'explorateur 2 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (en regardant la fig. 3), les convolutions de la spirale, dans la position que celleci occupe au-dessus de la fente 9, paraissent se mouvoir de droite à gauche à une vitesse de 60 pas par seconde. Ceci a pour effet d'accroître et diminuer, alternativement, la quantité de flux lumineux qui traverse les zones de la spirale à la vitesse d'exploration ou d'analyse, soit à raison de 60 fois par seconde. Ainsi, la photocellule reçoit un flux modulé et transmet un signal dont la fréquence correspond au taux d'analyse, soit 60 cycles par seconde.



   Si la barre de mesure 1 et le groupe explorateur 2, 7-12, et, par conséquent, l'organe explorateur 2, se déplacent   l'un    par rapport à l'autre dans une direction parallèle à la longueur de la barre 1 pendant que s'effectue l'exploration, un déphasage du signal se produit. Par exemple, si la barre 1 se meut vers  la gauche d'une distance égale à un seul pas pendant une seconde de temps, la fréquence résultante sera de 59 cycles par seconde. Si l'organe   l    se meut vers la droite, la fréquence résultante sera de 61 cycles par seconde. En d'autres termes, un mouvement relatif égal à un seul pas, soit à 1 mm, correspond à une variation de phase, ou   déphasage  , de 3600 du signal engendré.



     I1    doit être entendu qu'il n'est pas nécessaire que le mouvement relatif s'effectue au cours d'une période de temps donnée. Il peut s'effectuer graduellement ou rapidement. C'est à des fins de description que le mouvement relatif a été mentionné comme s'effectuant en une seconde. De plus, tout mouvement relatif inférieur à celui indiqué, ou plus petit que 1 mm, provoque un déphasage proportionnellement plus petit du signal engendré. Le signal transmis par la photocellule 11 est amplifié, comme indiqué en 13, et appliqué à une source de lumière stroboscopique 14, dont le rôle est d'éclairer à travers l'ouverture d'un diaphragme 15 une portion   15a    d'un disque indicateur 16 qui est mis en rotation par un moteur synchrone 17.

   Le moteur 17 reçoit son courant de la même source que le moteur 12, de sorte que le disque 16 est entraîné à la même vitesse angulaire que l'explorateur 2. La source de lumière 14 éclaire la portion du disque qui est indiquée en 15a et qui peut être graduée en centièmes de l'unité de mesure utilisée pour l'espacement des zones de la série 5. Comme le signal fourni à la source de lumière stroboscopique 14 possède la même fréquence que la fréquence d'analyse pendant les périodes au cours desquelles l'explorateur et la barre de mesure sont stationnaires   l'un    par rapport à l'autre, le disque est éclairé par la source de lumière de façon telle qu'il paraît immobile, la même portion du disque étant éclairée à une fréquence qui correspond à la fréquence engendrée.

   Toutefois, lorsque la source de lumière stroboscopique 14 est soumise à un déphasage, elle s'allume à un instant différent et, par suite, éclaire une portion différente du disque indicateur, ce qui donne une indication ou lecture différente.



   Un second écran ou diaphragme 19 est placé au-dessus des séries 3 et 4. Le diaphragme 19 comprend une première fente 20, qui s'étend transversalement à l'organe 1 et au-dessus de la série 3, et une seconde fente 21, placée au-dessus de la série 4. Des sources de lumière 22 et 23 projettent la lumière à travers des lentilles 24 et 25 placées audessous des fentes 20 et 21 et à travers les convolutions transparentes de la spirale, la lumière venant frapper les photocellules 26 et 27, respectivement. Les lentilles 28 et 29 peuvent être placées entre le diaphragme 19 et les photocellules 26 et 27, de manière à concentrer la lumière sur ces dernières. Les convolutions de la spirale de l'explorateur ont pour effet de moduler le flux de lumière transmis à travers les séries 3 et 4, de la même manière que dans le cas de l'analyse effectuée au-dessus de la série 5.

   Toutefois, dans ce cas, l'analyse s'effectue transversalement par rapport à l'organe 1; et si le disque explorateur 2 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (en regardant la fig. 3) l'analyse s'effectue radialement vers l'intérieur, ou transversalement par rapport à la barre de la fig. 3.



   Les zones de la série 3 sont inclinées par rapport a l'axe longitudinal de l'organe 1. De préférence, leur pente est égale à un pas (mesuré transversalement à l'organe 1) sur 10 cm de longueur dudit organe 1. Par contre, les zones de la série 4 ont une inclinaison ou pente égale à un pas pour 1 cm de longueur de l'organe 1. Ainsi, les distances d'axe en axe des zones des séries 3 et 4, mesurées dans la direction longitudinale de l'organe 1, sont des multiples de l'unité de mesure utilisée pour la série 5.



   Si l'explorateur 2 tourne à la vitesse de 60 tours par seconde, les signaux engendrés par les photocellules 26 et 27 auront une période de 60 cycles par seconde. Si l'explorateur 2 et l'organe 1 se déplacent   l'un    par rapport à l'autre, soit de gauche à droite, soit de droite à gauche (fig. 1), les zones de la série 3 et les zones de la série 4 sembleront se mouvoir transversalement au-dessous des fentes 20  et 21, dans une direction qui correspond à celle d'un mouvement relatif. Dans le cas de la série 3, un mouvement relatif de 10 cm est nécessaire pour provoquer un déplacement des zones (parallèlement à la direction de l'analyse) égal à un pas, et un tel mouvement modifie de 360 degrés la phase du signal transmis par la photocellule 26.

   Dans le cas de la série 4, un mouvement relatif de 1 cm entre l'explorateur 2 et l'organe 1 provoque un déplacement égal à un pas, et il en résulte un déphasage de 360 degrés du signal engendré et transmis à travers la photocellule 27. Si le déplacement était moindre, le déphasage transmis par les photocellules 26 et 27 serait diminué proportionnellement.



   Le signal engendré et transmis à travers la photocellule 27 est amplifié, comme indiqué en 30, et appliqué à une source de lumière stroboscopique 31, qui est utilisée pour éclairer une portion 32 du disque 16. Le signal engendré et transmis par la photocellule 26 est amplifié, comme indiqué en 33, et appliqué à une troisième source de lumière stroboscopique 34, dont le rôle est d'éclairer une troisième portion indicatrice 35 du disque 16.



   Chacune des portions   15a,    32 et 35 est pourvue de graduations dont les traits sont espacés suivant des cercles tracés autour de l'axe du disque 16. Les intervalles séparant les traits qui représentent les 360 degrés de la graduation des portions 15a, 32 et 35 équivalent respectivement à 1 mm, 1 cm et 1 dm.



   Comme la série 3 exige un mouvement longitudinal de 1 dm pour effectuer un déphasage de 360 degrés, on peut graduer la portion 35 en cm et mm. Comme la série 4 exige un mouvement de 1 cm pour provoquer un déphasage de 360 degrés, on peut graduer la portion 32 en millimètres et en dixièmes de millimètre.



   Ainsi, les éléments producteurs de signaux que constituent l'explorateur 2 et l'organe 1 coopèrent de manière à déphaser le signal cyclique dans une mesure qui est exactement proportionnelle au déplacement de l'organe 1 par rapport à l'explorateur 2. Dans certains cas, il peut être désirable de maintenir l'organe 1 dans une position fixe. On effectue alors le déphasage en faisant mouvoir en bloc l'ensemble explorateur, composé de l'explorateur proprement dit 2 et du moteur 12. Un déphasage prédéterminé, par exemple de 360 degrés électriques de chacun des signaux engendrés, équivaut à une unité de mesure prédéterminée ou à un multiple ou sous-multiple prédéterminé de cette unité.



   Les fig. 6 à 10 représentent une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle un flux magnétique est substitué au flux lumineux de la forme d'exécution des fig. 1 à 5. Un organe enregistreur magnétique allongé 40, formant un ruban de mesure, est pourvu de séries de zones magnétisées, généralement désignées la première par 41, la seconde par 42, et la troisième par 43. Des explorateurs 44, 45 et 46, associés respectivement auxdites séries, sont placés immédiatement au-dessus de l'organe 40. Chacun de ces explorateurs est constitué par une vis hélicoïdale représentée clairement à la fig, 7 et tous sont montés sur un arbre commun 48 entraîné par un moteur 49.

   Plusieurs zones magnétisées et non magnétisées sont prévues dans chaque série, et   l'on    peut supposer que ces zones ont été enregistrées longitudinalement, c'est-à-dire avec des pôles Nord et Sud espacés dans la direction longitudinale de l'organe 40. Le pas   P   des filets des explorateurs est égal au pas des zones magnétisées, de même que le pas   P   des convolutions de l'hélice de la fig. 3 était égal au pas des zones de cette figure. Les explorateurs 44, 45 et 46 peuvent être faits de mumétal ou d'autre matière similaire ayant une perméabilité relativement élevée par rapport à la densité de flux.



   Ainsi qu'il 1ressort plus clairement de la fig. 8, des bobines lectrices identiques 50, 51 et 52 sont disposées au-dessous de l'organe 40 et respectivement associées aux explorateurs 44, 45 et 46. Chacune d'elles comprend, par exemple, ainsi qu'il ressort de la fig. 9, une boucle magnétique, en mumétal, traversant une bobine d'induction 54. Les branches de la boucle sont espacées l'une de l'autre dans  la direction longitudinale de l'organe 40, l'une d'elles 53 étant située au-dessous de l'axe de la vis exploratrice y associée, qui peut dans ce cas être considérée comme constituant l'explorateur 44. L'autre branche est espacée de la branche 53, bien que située au-dessous de l'explorateur. Il s'ensuit qu'un circuit magnétique est établi entre les zones magnétisées, l'explorateur, la boucle et la bobine d'induction.

   Si   l'on    fait tourner la vis à une vitesse prédéterminée, par exemple 60 tours par seconde, les filets de cette vis se déplaceront en travers des zones magnétisées à la vitesse de 60 zones par seconde. Les filets de l'explorateur 44, qui forment des éléments de transmission de flux uniformément espacés, peuvent être considérés comme shuntant ou déviant le flux à partir de la zone magnétisée de l'organe 40. L'effet de shuntage maximum peut être obtenu lorsque les filets 58 de l'explorateur sont situés directement au-dessus des zones magnétisées, alors que l'effet de shuntage minimum s'obtient lorsque les filets sont situés entre les zones de transmission de flux magnétique adjacentes. Le mouvement des filets par rapport aux zones modifie le flux passant dans la boucle 53.

   Ainsi, au cours de la rotation de l'explorateur 44, cet organe module le flux et provoque l'induction d'un signal d'amplitude variable dans la bobine 54. Si l'explorateur tourne à une vitesse de 60 tours par seconde, il modulera le flux 60 fois par seconde et un signal de 60 périodes par seconde sera induit dans la bobine 54.



   Dans cette forme de réalisation, la troisième série 43 est parallèle à l'axe longitudinal de l'organe 40. Il s'ensuit que le signal engendré dans la bobine 52 aura une fréquence correspondant à la vitesse de rotation du moteur 49. Ce signal est amplifié en 56 et appliqué au moteur synchrone 57, qui fait tourner un disque indicateur 58, semblable au disque 16 de la fig. 4. Il s'ensuit que le moteur 49 peut être un moteur à courant continu à vitesse de rotation variable, le disque indicateur 58 ayant, dans ce cas, une vitesse de rotation qui correspond à la vitesse du moteur 49 et au taux de l'exploration.



   Les deux séries de conducteurs de flux 41 et 42 sont inclinées d'angles prédéterminés par rapport à l'axe de   l'organe- 40,    d'une manière semblable à l'inclinaison des séries 3 et 4 de la fig. 3. Par exemple, la série 42 peut avoir une inclinaison dont le taux ou pente par millimètre de longueur est égal à   P  . La série 41 peut avoir une pente égale à   P   par centimètre de longueur. Le mouvement du groupe d'explorateurs par rapport à l'organe 40, dans une direction parallèle à la longueur de cet organe, provoque un déphasage prédéterminé du signal engendré, qui est semblable au déphasage produit dans la construction de la fig. 3. Le signal de la bobine 50 est amplifié en 59 et peut servir à provoquer l'allumage d'une source de lumière stroboscopique 60. Le signal de la bobine 51 est amplifié en 61 et appliqué à une source de lumière stroboscopique 62.

   La lumière des deux sources 60 et 62 passe à travers un diaphragme 63 et éclaire des échelles 64 et 65 du disque 58. L'échelle 64 peut être graduée en millimètres et dixièmes de millimètre, et l'échelle 65 peut être graduée en dixièmes de millimètre et centières de millimètre.



   Il convient de noter que le fait d'entraîner le moteur synchrone 57 sous la dépendance de l'action d'analyse de l'explorateur 46 a comme conséquence que ce moteur tourne exactement à la même vitesse que l'explorateur. En fait, le moteur à courant continu 49 et le moteur synchrone 57 sont calés sur un arbre commun. De plus, on pourrait, dans certains cas, se dispenser de prévoir la série de zones espacées de transmission de flux magnétique 43 et disposer le moteur à courant continu de manière qu'il entraîne le disque 58, au lieu du moteur 57. De plus, il n'est pas nécessaire, dans cette disposition, que la vitesse soit précise et constante. On pourrait faire usage d'un moteur pneumatique pour faire tourner les explorateurs et le disque indicateur 58, pourvu que la vitesse de rotation soit approximativement constante.



  Dans le cas d'un moteur pneumatique, la vitesse de rotation varierait considérablement, mais l'appareil pourrait encore fonctionner  puisque la fréquence de base engendrée par les explorateurs 44 et 45 correspondrait à la vitesse de rotation. On pourrait adopter le même mode d'entraînement du disque indicateur 58 dans la disposition de la fig. 3 en faisant usage de zones, alternativement opaques et transparentes, parallèles à la longueur de la barre de mesure.



   Les fig. 11 et 12 représentent une autre forme de réalisation de l'invention dans laquelle une série de zones magnétisées espacées sont disposées dans la direction longitudinale d'un ruban de mesure 70. Cette série de zones est composée de petites aires transversales magnétisées 71 qui sont espacées le long de la barre de mesure 70 d'une manière semblable aux zones   5a    de la fig. 3. Ces aires sont espacées l'une de l'autre d'une distance d'axe en axe égale au pas   P  , correspondant à une unité prédéterminée de mesure linéaire, par exemple 1 mm. Les aires magnétisées individuelles 71 peuvent être considérées comme ayant un pôle Nord et un pôle Sud espacés dans la direction transversale de l'organe d'enregistrement, et les zones séparant lesdites aires peuvent être supposées comme n'ayant aucune polarité, ou comme étant de polarité différente.

   Les analyseurs 72 et 73 sont entraînés par un moteur synchrone 74 recevant l'énergie électrique d'une seule des phases d'un réseau triphasé 75.



  Deux lecteurs magnétiques 76 et 77 sont placés au-dessous des explorateurs 72 et 73, respectivement, chacun d'eux comprenant une bobine d'induction 78, 79, respectivement.



  Une des branches de la boucle magnétique du lecteur s'étend dans la direction longitudinale du ruban de mesure 70, alors que, dans la forme d'exécution des fig. 6 et 7, la branche 53 s'étendait transversalement au ruban. L'action de modulation de flux magnétique des explorateurs 72 et 73 est néanmoins semblable à celle des explorateurs 44, 45 et 46. Ces organes modulent le flux sous une fréquence prédéterminée qui correspond au taux d'analyse et induisent ainsi un signal cyclique dans les bobines 78 et 79. Comme dans le cas des formes de réalisation précédentes, le mouvement relatif du ruban et du groupe d'explorateurs   l'un    par rapport à l'autre produit un déphasage qui est proportionnel à l'amplitude de ce mouvement.



   Sur l'explorateur 73 sont formés des filets dont le pas est égal à celui des aires 71. L'explorateur 72 est toutefois une vis à 10 filets, c'est-à-dire que les filets de cet explorateur sont établis à un multiple du pas de l'aire 71, de sorte que, pendant un tour, par exemple, l'aire 71 est explorée par un certain nombre de filets de l'explorateur 73 et par un nombre dix fois plus grand de filets de l'explorateur 72. Ainsi, si ces deux explorateurs 72 et 73 tournent à la même vitesse, le premier module le flux sous une fréquence qui correspond à la vitesse de rotation, alors que le second engendre un signal sous une fréquence dix fois plus grande.



   Le signal de l'explorateur 73 est amplifié en   79' et    appliqué aux enroulements du rotor d'un analyseur d'angle de phase 80. Les enroulements du stator de l'analyseur 80 reçoivent le courant de la source triphasée 75. Le rotor 81 de l'analyseur porte un tambour indicateur 82 qui est gradué en dixièmes et centièmes de millimètre. Tant que le signal émanant de l'explorateur 73 et appliqué aux enroulements de rotor possédera la même fréquence que le signal provenant de la source triphasée 75, le rotor 81 sera stationnaire.



  Toutefois, lorsque l'explorateur et la barre de mesure 70 effectuent un mouvement relatif de manière à provoquer un déphasage, le rotor 81 tourne d'un nombre prédéterminé de degrés électriques correspondant au déphasage. Par exemple, si l'amplitude du mouvement relatif est 0,5 mm, soit la moitié d'un pas, le signal engendré à partir de l'explorateur 73 sera déphasé de 180 degrés, et ceci provoquera la rotation du rotor 81 de l'analyseur d'un angle de   1 80    degrés pour présenter le chiffre 0,5 mm sur le tambour jusqu'à ce que les deux signaux aient été ramenés en phase.



   Le signal provenant de l'explorateur 72 possède dix fois la fréquence de l'explorateur 73. Un circuit diviseur électronique, qui a été indiqué schématiquement en 83, est utilisé  pour diviser cette fréquence par 10. Le signal résultant est amplifié, par exemple en 84, et appliqué à un circuit comparateur de phase 85. Un second analyseur 86 est pourvu d'enroulements de stator excités à partir de la source triphasée 75, son rotor étant accouplé avec un tambour indicateur 87 dont l'échelle est graduée en millimètres. Les enroulements du rotor monophasé sont le siège d'un signal produit par les enroulements de stator et appliqué au circuit comparateur 85.



  Ce dernier a pour rôle de comparer les relations de phase du signal provenant de l'amplificateur 84 et du signal provenant des enroulements de rotor de l'analyseur 86. Cette comparaison des relations de phase peut être effectuée à l'aide de tubes thyratrons, d'une manière bien connue, et provoque l'application d'un signal de sortie à courant continu à un moteur à courant continu 88 relié par l'intermédiaire d'une transmission à l'arbre de rotor 89. Lorsque les signaux appliqués au circuit d'addition sont en phase, il n'y a pas de signal de sortie à courant continu. Par contre, lorsque les signaux sont déphasés, un signal de sortie à courant continu est obtenu et provoque l'excitation du moteur 88 qui fait tourner le rotor de l'analyseur 86 et le tambour 87. Si ces signaux sont déphasés de 180 degrés électriques, le rotor de l'analyseur 86 tourne de 180 degrés.

   Si ces signaux sont déphasés dans une mesure moindre ou plus grande, le rotor tourne d'un angle plus petit ou plus grand.



   90 désigne un compteur mécanique pourvu d'une fenêtre 91 à travers laquelle on peut lire le nombre de tours du rotor 89 jusqu'à un maximum de 1000. Comme un tour du rotor 89 et du tambour 87 équivaut à 1 cm, le compteur 90 peut donner une indication du déplacement en centimètres de déplacement.



   On remarquera que l'action combinée de l'explorateur à dix filets 72 et du circuit diviseur 83 a pour effet de diviser le déphasage par 10. Par exemple, si le taux d'exploration est de 60 tours par seconde, le signal engen
 dré par l'explorateur 73 possède une fréquence de 60 cycles par seconde, mais l'explorateur 72 donnera un signal d'une fréquence de 600 cycles par seconde. Un déplacement linéaire du ruban de mesure 70 sur une distance égale à un pas ou 1 mm provoquerait une fréquence momentanée soit de 59 cycles par seconde, soit de 61 cycles par seconde du signal engendré par l'explorateur 73, selon la direction de l'exploration et la direction du mouvement de la barre de mesure 70.



  Ce même mouvement provoquerait une fréquence momentanée de 599 cycles ou de 601 cycles par seconde, respectivement, du signal engendré par l'explorateur 72. Après division par le circuit diviseur électronique 83, le signal aurait une fréquence de 59,9 cycles ou de 60,1 cycles par seconde, respectivement.



  Il s'ensuit que le signal appliqué au circuit de comparaison 85 aurait la même fréquence de base que la fréquence de la source triphasée et celle des enroulements de rotor de l'analyseur 86, mais qu'un déplacement prédéterminé de la barre de mesure 70 provoquerait un déphasage du signal fourni par l'amplificateur 84 égal à un sous-multiple du déphasage correspondant du signal fourni par l'amplificateur 79'.



   On voit, par conséquent, que, dans cette forme de réalisation, il est fait usage de deux explorateurs et d'une seule série de zones magnétisées espacées, mais que chacun des deux explorateurs possède une série d'éléments conducteurs ou transmetteurs de flux qui sont espacés sur lui comme le sont les zones magnétisées de la barre 70. Une des séries des organes explorateurs est toutefois établie avec un pas qui correspond à un multiple du pas de l'autre. Il en résulte que le nombre relevé sur l'indicateur est une valeur du déplacement en termes de multiples et sousmultiples d'unités de mesure linéaire.



   Les fig. 13 et 14 représentent une façon de monter la barre de mesure et les ensembles explorateurs. La barre de mesure est représentée dans ce cas sous forme d'un organe enregistreur magnétique flexible, en acier inoxydable, semblable à celui de la forme de réalisation des fig. 6 à 11. Cette bande 110 est maintenue sous tension, généralement dans  un plan unique, par un étrier de support rigide 111, en acier. Un boîtier 112 peut renfermer les explorateurs actionnés par un moteur 113 et supportés par des glissières (non représentées) propre à éviter tout contact physique entre lesdits explorateurs et le ruban de mesure 110.

   Ainsi, le boîtier et les analyseurs peuvent se déplacer de l'une à l'autre des extrémités du support 111, comme cela est indiqué par des lignes pointillées à la fig. 18, et mesurer le degré de déplacement en un point quelconque de ce parcours en termes d'un déphasage proportionnel du signal engendré.



   La fig. 14 représente un boîtier destiné à envelopper l'indicateur de la fig. 12. Une fenêtre 91 permet de lire le déplacement en centimètres, millimètres et dixièmes de millimètre. Une poignée de remise à zéro du compteur, indiquée en 115, permet de remettre l'indicateur à zéro en tout point de la longueur de l'organe 110. Le tambour 81 est juxtaposé au tambour 82, et une fenêtre 116 est pourvue d'un réticule 117 permettant la lecture exacte du déplacement indiqué. Ce tambour indique le déplacement en dixièmes et centièmes de millimètre. La valeur relevée serait 953,333 cm.

 

   Les fig. 16, 17 et 18 représentent une forme de réalisation à flux lumineux de l'appareil utilisant un explorateur sous forme d'une spirale d'Archimède 120 semblable à l'explorateur 2 de la fig. 1. La barre de mesure 121 de cette construction est toutefois pourvue de zones opaques et transparentes qui alternent et sont espacées d'une distance d'axe en axe de 0,1 mm, comme cela est représenté à la fig. 18. Une source de lumière 122 projette la lumière à travers une lentille de collimation 123, un prisme 124 et la barre 121.



  La lumière traverse les zones transparentes de la barre et un diaphragme 125 dont la fente 126 (fig. 22) laisse passer la lumière. Une lentille grossissante 129, donnant un grossissement de 10, projette l'image reçue à travers le disque explorateur 120. L'image projetée sur le disqu lorsque ce mouvement relatif cesse, les indicateurs fournissent une indication précise du déplacement.
  

Claims (1)

  1. REVENDICATION : Appareil pour la mesure des déplacements relatifs de deux corps, comportant un organe (1; 40) destiné à être associé à l'un de ces corps et présentant au moins une graduation, caractérisé par un groupe explorateur destiné à être associé à l'autre corps et disposé de façon à explorer ladite graduation lors du déplacement relatif des deux corps, ce groupe comprenant au moins un organe explorateur (2;
    72, 73) tournant dans un sens unique et susceptible de transformer, en collaboration avec ladite graduation, un flux continu en un flux modulé dont la phase varie lorsque le groupe explorateur subit un déplacement par rapport à ladite graduation, par des moyens susceptibles de transformer ce flux modulé en un courant électrique alternatif, et par un instrument utilisant ledit courant alternatif pour indiquer visuellement, en unités de déplacement, le déphasage du courant alternatif correspondant au déplacement relatif des deux corps.
    SOUS-REVENDICATIONS : l. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce que chaque pas de la graduation de l'organe gradué comprend une zone opaque, en ce que le groupe explorateur comprend un disque transparent (2) pourvu d'une spirale opaque et tournant au-dessus de cette graduation pour transformer en un flux lumineux modulé un flux lumineux constant engendré par une source de lumière appartenant au groupe explorateur et associé à ladite graduation.
    2. Appareil selon la sous-revendication 1, dans lequel l'organe gradué est un organe allongé rectiligne, caractérisé en ce que cet organe (1) comporte plusieurs graduations de même pas (P), mais dont les zones transparente et opaque de chaque pas ont des pentes différentes par rapport à la direction de l'organe allongé rectiligne lui-même, en ce que les convolutions successives de la spirale opaque du disque (2) sont à une distance égale audit pas et en ce que le groupe explorateur comprend une source de lumière (7a, 23, 22) associée à chacune desdites graduations, une fente (9, 21, 20) associée à chacune de ces sources et à travers laquelle le flux lumineux passe après avoir traversé l'organe gradué (1) et le disque (2), pour être recueillie par une cellule photoélectrique correspondante (11, 27, 26),
    au moins quelques-uns des courants alternatifs fournis par ces cellules étant utilisés pour commander des sources de lumière (14, 31, 34) correspondantes de façon à créer un éclairage stroboscopique d'échelles (15a, 32, 35) prévues sur au moins un organe (16) tournant en synchronisme avec ledit disque (2), ces échelles indiquant en unités de déplacement le déphasage des courants alternatifs respectifs, l'unité de chacune de ces échelles étant un multiple, respectivement un sous-multiple, de l'unité de chacune des autres échelles.
    3. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce que l'organe gradué (40, 70) est constitué, au moins en partie, en un matériau magnétisable, chaque pas (P) de la graduation comprenant deux zones, qui diffèrent entre elles par leur état de magnétisation, et en ce que le groupe explorateur comprend une vis hélicoïdale en matériau magnétique dont deux spires successives sont disposées à une distance égale au pas (P) de ladite graduation, cette vis tournant à proximité de la graduation pour engendrer un flux magnétique modulé dans une boucle magnétique disposée à proximité de l'organe gradué et associée à ladite vis.
    4. Appareil selon la sous-revendication 3, dans lequel l'organe gradué est un organe allongé rectiligne, caractérisé en ce que cet organe (40) comporte plusieurs graduations de même pas, mais dont les zones de magnétisation de chaque pas ont des pentes différentes par rapport à la direction de l'organe allongé rectiligne lui-même, et en ce que le groupe explorateur comprend une vis hélicoïdale (44, 45, 46) associée à chacune desdites graduations, la boucle magnétique associée à cette vis étant entourée par une bobine (50, 51, 52) transformant le flux magnétique modulé en un courant électrique alternatif, au moins quelques-uns des courants alternatifs fournis par ces bobines (50, 51) étant utilisés pour commander des sources de lumière correspondantes (60, 62) de façon à créer un éclairage stroboscopique d'échelles (64, 65) prévues sur au moins un organe (58)
    tournant en -synchronisme avec lesdites vis hélicoïdales (44, 45, 46), ces échelles indiquant, en unités de déplacement, le déphasage des courants alternatifs respectifs, l'unité de chacune de ces échelles étant un multiple, respectivement un sousmultiple, de l'unité de chacune des autres échelles.
    5. Appareil selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le courant fourni par l'une (52) desdites bobines est utilisé pour commander un moteur synchrone (57), qui fait tourner un disque (58) muni desdites échelles (64, 65) en synchronisme avec les vis hélicoïdales (44, 45, 46).
    6. Appareil selon la sous-revendication 3, dans lequel l'organe gradué est un organe allongé rectiligne, caractérisé en ce que l'organe gradué (70) comporte une seule graduation dont les zones de magnétisation de chaque pas sont disposées transversalement par rapport à la direction de l'organe allongé rectiligne lui-même, et en ce que le groupe explorateur comprend deux vis hélicoïdales (72, 73) en matériau magnétique associées à cette graduation, l'une (73) étant à un seul filet et l'autre (72) à n filets, le pas de chacun de ces filets étant égal à n fois le pas de ladite graduation, chacune de ces vis (72, 73) tournant à proximité de la graduation pour engendrer un flux magnétique modulé dans une boucle magnétique disposée à proximité de l'organe gradué et associée à ladite vis, chacune de ces boucles magnétiques étant entourée par une bobine (78, 79)
    transformant le flux magnétique modulé en un courant électrique alternatif.
    7. Appareil selon la sous-revendication 6, caractérisé en ce que le courant alternatif fourni par la bobine (78) entourant la boucle magnétique associée à la vis (72) à n filets, est utilisé pour commander un diviseur de fréquence (83), divisant par n la fréquence dudit courant alternatif, le courant de sortie dudit diviseur de fréquence commandant un comparateur de phase (85) qui produit un signal dépendant de la phase de ce courant de sortie par rapport à celle d'un courant fourni par un variateur de phase (86), ce signal commandant un moteur (88) qui fait tourner un organe (89) du variateur de phase (86) jusqu'à ce que la phase entre les deux courants amenés au comparateur de phase soit annulée, un compteur mécanique (90) permettant de lire le nombre des tours dudit organe (89) du variateur de phase, et un élément gradué (87)
    permettant de lire les fractions d'un tour de cet organe, ce tour correspondant à une unité de déplacement.
    8. Appareil selon la sous-revendication 7, caractérisé en ce que le variateur de phase (86) comporte un stator alimenté par une source (75) de courant triphasé, et un rotor (89), dont le courant de sortie est amené au comparateur de phase (85), au moins une phase de ladite source (75) de courant triphasé alimentant également un moteur (74) qui entraîne les deux dites vis (72, 73).
    9. Appareil selon la sous-revendication 6, caractérisé en ce que le courant alternatif fourni par la bobine (79) entourant la boucle magnétique associée à la vis (73) à un seul filet alimente un amplificateur (79') dont le courant de sortie est amené au rotor (81) d'un variateur de phase (80), dont le stator est alimenté par une source (75) de courant triphasé, de sorte que ledit rotor tourne jusqu'à prendre une position déterminée par la phase du courant fourni par ladite bobine (79) par rapport à la phase de ladite source (75), une phase au moins de cette source alimentant également un moteur (74), qui entraîne les deux dites vis (72, 73), et un élément gradué (82) permettant de lire les fractions d'un tour dudit rotor (81), dont un tour correspond à une unité de déplacement.
    10. Appareil selon les sous-revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le nombre n est égal à dix et en ce que lesdits éléments gra dués (87, 82) sont disposés l'un à côté de l'autre.
    11. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce que l'organe gradué est constitué par un ruban (110) maintenu sous tension.
    12. Appareil selon la sous-revendication 11, caractérisé en ce que ledit ruban (110) est en acier inoxydable.
    13. Appareil selon la sous-revendication 10, caractérisé en ce que ledit compteur mé canique (90) comporte un dispositif de re mise à zéro.
    14. Appareil selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les convolutions succes sives de la spirale opaque du disque tournant transparent (120) sont à une distance égale à n fois le pas de la graduation de l'organe gradué (121), le groupe explorateur comprenant un dispositif optique (129) projetant une image de ladite graduation grossie n fois sur le disque, le flux modulé lumineux traversant ce disque étant concentré sur une cellule photoélectrique (128) qui transforme ce flux en un courant électrique alternatif.
CH335122D 1955-08-12 1955-08-12 Appareil pour la mesure des déplacements relatifs de deux corps CH335122A (fr)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1208898B (de) * 1959-04-23 1966-01-13 Nat Res Dev Vorrichtung zum Erzeugen modulierter elektrischer Signale
US3249692A (en) * 1960-06-06 1966-05-03 Rca Corp Reader employing optical fibers

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