CH413403A - Appareil de détection ou de commande de la position d'un organe mobile - Google Patents

Description

  
 



  Appareil de détection ou de commande de la position   d'un    organe mobile
 La présente invention a pour objet un appareil de détection ou de commande de la position d'un organe mobile. Un tel appareil peut être utilisé pour des mesures très précises d'un mouvement ou pour commander de manière très précise le mouvement d'une pièce mobile.   I1    peut être utile dans le domaine de la métrologie et dans celui de la commande de machines-outils, par exemple.



   L'appareil faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend une série d'éléments agencés de manière à former une ligne, des moyens pour appliquer une tension alternative à ces éléments, une électrode d'interpolation mobile relativement à la ligne d'éléments de manière qu'une tension soit induite par capacité sur cette électrode, et des moyens pour modifier la distribution de la tension existant le long de la ligne d'éléments, le tout étant agencé de manière que ladite tension induite soit fonction de la position relative de l'électrode et des éléments.



   Cet appareil peut être agencé de manière que l'intensité du champ dans une région le long de la ligne d'éléments soit supérieure à l'intensité du champ dans une région différente le long de cette ligne, et il peut comprendre des moyens de commutation pour modifier l'application de la tension aux éléments de la ligne de manière à modifier la position le long de cette ligne de la région de plus grand champ.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention et deux variantes, ainsi qu'un diagramme explicatif.



   La fig. 1 est le schéma de cette forme d'exécution
 la fig. la est le diagramme explicatif, et
 les fig. 2 et 3 représentent respectivement les deux variantes.



   L'appareil représenté comprend un transducteur consistant en une série d'éléments 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f constituant des électrodes et disposés de manière à former une ligne. Si le transducteur doit répondre à un mouvement angulaire ou effectuer un tel mouvement, les éléments peuvent être disposés selon une ligne arquée, par exemple comme des segments d'un disque ou d'un anneau, tandis que si le transducteur concerne un mouvement linéaire, il est avantageux que les éléments soient de courts cylindres métalliques de section circulaire ou autre et disposés bout à bout pour former un ensemble semblable à une tige. On suppose dans la description qui suit qu'il s'agit d'un mouvement linéaire.

   Une électrode d'interpolation 11 coopère avec les éléments 10, cette électrode étant cylindrique, entourant la ligne d'éléments et pouvant être guidée afin de se déplacer à proximité de la surface des éléments 10 sans les toucher. Des électrodes de garde peuvent être associées à l'électrode d'interpolation 11. Les éléments sont électriquement isolés les uns des autres et de l'électrode d'interpolation.



   Si une tension alternative est appliquée à deux éléments adjacents de la série, un champ électrostatique alternatif s'établit entre les électrodes et est induit sur l'électrode d'interpolation quand celle-ci se trouve dans ce champ, ce qui produit une tension qui dépend de la position dans l'espace de ces deux éléments. On a décrit déjà une disposition de ce type dans laquelle des potentiels successivement croissants sont appliqués aux éléments successifs d'une série, produisant un champ qui s'étend pratiquement sur toute la longueur de la ligne d'éléments. En utilisant  des moyens capables d'indiquer la tension existant sur l'électrode d'interpolation, il est possible d'obtenir une indication de la position de cette électrode le long de la ligne d'éléments.

   La tension induite peut être indiquée ou déterminée de manière très précise au moyen d'un pont ou d'un circuit semblable à position zéro.



  Pour une commande de position, la tension sur les éléments peut être établie de manière très précise par rapport à un potentiel de référence et l'électrode peut être déplacée par rapport aux éléments jusqu'à ce que la tension induite soit nulle par rapport au rapport à un potentiel de référence et l'électrode trode peut être indiquée aussi directement et fournir une indication de la position, mais cette disposition, par elle-même, est moins précise que la méthode du zéro.



   La tension alternative disponible est effectivement appliquée à un nombre d'éléments inférieur au nombre total. Ainsi, pour une tension alternative donnée appliquée aux éléments, l'intensité du champ et par conséquent la tension induite sur l'électrode d'interpolation augmentent. Cela augmente la sensibilité et la précision de l'appareil. L'intensité du champ sera plus grande dans le voisinage des éléments adjacents à l'électrode, et afin que tous les éléments de la série puissent être utilisés à volonté, on emploie des moyens permettant de modifier la distribution de la tension le long de la ligne d'éléments selon les nécessités.

   La tension alternative est appliquée de préférence à deux éléments adjacents seulement et, afin que l'électrode d'interpolation puisse être utilisée pour donner une indication pratiquement sur toute la longueur de la ligne d'éléments, des moyens de commutation sont employés pour modifier la sélection des éléments auxquels la tension est appliquée.



   Un tel agencement est utilisé dans l'appareil représenté à la fig. 1. Chaque élément 10 est connecté respectivement au contact mobile d'un commutateur simple   lla... llf.    Les contacts fixes de chaque commutateur sont connectés aux bornes d'une source de courant alternatif 12. Dans le conducteur relié à chaque élément est monté un enroulement secondaire 19a à 19f, respectivement, d'un transformateur dont l'enroulement primaire 19p est aussi connecté aux bornes de la source 12. Un tel arrangement peut être utilisé de la manière décrite dans le brevet suisse   No    381307 du 27 septembre 1961, pour fournir une correction individuelle des tensions apparaissant sur les éléments de la série.

   On peut voir qu'en plaçant convenablement les commutateurs 11, toute la tension fournie par la source 12 apparaît entre deux éléments sélectionnés quelconques. Avec les commutateurs dans les positions indiquées à la fig. 1, les éléments 10a,   1 0b    et 10c sont tous trois à un premier potentiel et les autres éléments 10d,
 10e et 10f sont à un second potentiel, et un champ maximum existe entre les éléments 10c et 10d, l'électrode d'interpolation 11 étant adjacente à ces deux éléments dans la position représentée des commutateurs 11 ou n'étant efficace que dans cette position.



   Le potentiel induit sur l'électrode   1 1    est en relation avec un point fixe par rapport à la tension de la source, et des moyens permettent d'établir un potentiel de référence avec une très grande précision. On peut adopter divers moyens dans ce but, mais dans la forme simple représentée à la fig. 1, l'appareil comprend des diviseurs de tension 14, 15 et 16. Le diviseur de tension 14 peut être constitué, par exemple, par une impédance ou une résistance à prises, entre les prises successives de laquelle apparaît une tension déterminée. Le diviseur 15 est semblable au diviseur 14, mais présente aux bornes de l'impédance ou de la résistance une tension qui est une fraction seulement de celle apparaissant aux bornes du diviseur 14 et présente donc des degrés plus fins.

   Si dix degrés peuvent être obtenus sur chaque impédance, on dispose d'étages décimaux, I'interrupteur associé à chaque impédance donnant des degrés égaux au dixième de ceux de l'étage précédent. On peut disposer autant d'étages que   l'on    veut pour établir un point de référence avec la précision désirée.



  Le diviseur de tension 16 constituant le dernier étage comporte une prise 17 qui constitue le point de potentiel de référence.



   La tension entre l'électrode d'interpolation   1 1    et le point 17 au potentiel de référence est appliquée à une unité d'amplification et de comparaison 18. La tension de sortie de l'unité 18 peut être utilisée pour donner une indication de la position de l'électrode 11, ou, en utilisant un dispositif à point zéro, I'unité 18 agit soit pour entraîner l'électrode   1 1    relativement aux éléments jusque dans la position nulle en vue d'une commande de position, soit pour régler la tension au point de référence 17 pour donner une indication de position. Il est entendu que les éléments et l'électrode peuvent être couplés respectivement à des pièces mécaniques dont on veut indiquer ou commander la position.



   La caractéristique de la tension induite sur l'électrode 11, selon sa position le long de la ligne d'éléments, est indiquée à la fig. la. Quand l'électrode   1 1    est juxtaposée à des éléments, tels que 10a, lOb, au même potentiel, la tension induite est indépendante de sa position par rapport aux éléments, mais une variation bien définie se produit quand l'électrode est déplacée à travers le champ dû à des éléments adjacents de potentiels différents. Par suite du changement rapide de la tension induite qui se produit dans l'appareil, la tension de sortie est plus sensible et plus précise que ce ne serait autrement le cas.



   Afin que l'indication puisse être obtenue sur toute la longueur de la ligne d'éléments, des moyens peuvent être utilisés pour mettre les commutateurs   1 1    en relation de façon à changer les éléments entre lesquels la tension apparaît. L'actionnement des commutateurs   1 1    de cette manière assure, en fait, une commande de position ou une indication grossière. Par un choix approprié de la longueur de l'électrode   1 1    par rapport à la longueur des éléments  10 individuels, la partie linéaire de la courbe de la fig. la peut être plus grande que la longueur des éléments eux-mêmes, ce qui supprime toute ambiguïté lors de la transition quand les commutateurs   1 1    sont actionnés.

   Il est avantageux que la longueur de l'électrode d'interpolation soit approximativement égale au double de la longueur axiale de   l'un    des éléments.



   En établissant pratiquement la ligne d'éléments 10, il est vraisemblable que de petites imperfections du pas se produisent qui donneront naissance à des écarts par rapport à la linéarité le long de la ligne d'éléments.   I1    est possible d'introduire des correstions pour ces petits écarts. On utilise pour cela un transformateur 19 comprenant un enroulement primaire   19p    et une série d'enroulements secondaires couplés   19a    à 19f montés respectivement dans les connexions aux éléments 10a à 10f. L'enroulement primaire   l9p    est alimenté à partir des bornes de la source 12 et les enroulements secondaires sont réglés individuellement pour introduire des tensions de correction sur les éléments.



   La variante représentée à la fig. 2 montre une autre façon de commuter la tension entre les éléments 10a à 10f. Dans ce cas, on utilise un commutateur à plots 20 présentant deux fois plus de plots qu'il n'y a d'éléments 10. Chaque élément comporte un contact mobile   21 a    à 21f, ces contacts étant déplacés d'un bloc sur les plots du commutateur 20. Ce dernier est divisé en deux groupes connectés chacun à une borne de la source 12. Si les contacts   21 a    à 21f sont déplacés sur les plots, la tension apparaît tour à tour entre différentes paires d'éléments adjacents du transducteur. Avec un tel arrangement, il est avantageux que l'électrode d'interpolation   1 1    se déplace avec les contacts 21a à 21f.



   Dans la variante représentée à la fig. 3, un commutateur comprend des paires de contacts 22 montés en série, les contacts de chaque paire étant disposés entre des éléments adjacents 10a... En ouvrant l'une quelconque des paires de contacts 22, la tension fournie par la source 12 apparaît aux bornes d'une paire sélectionnée d'éléments adjacents.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareil de détection ou de commande de la position d'un organe mobile, caractérisé en ce qu'il comprend une série d'éléments agencés de manière à former une ligne, des moyens pour appliquer une tension alternative à ces éléments, une électrode d'interpolation mobile relativement à la ligne d'éléments de manière qu'une tension soit induite par capacité sur cette électrode, et des moyens pour modifier la distribution de la tension existant le long de la ligne d'éléments, le tout étant agencé de manière que ladite tension induite soit fonction de la position relative de l'électrode et des éléments.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce que la tension alternative appliquée aux éléments est telle que l'intensité du champ dans une région le long de la ligne d'éléments soit supérieure à l'intensité du champ dans une région différente le long de cette ligne, et en ce qu'il comprend des moyens de commutation permettant de modifier l'application de la tension aux éléments de la ligne de manière à modifier la position le long de cette ligne de la région de plus grand champ.

   2. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce que lesdits moyens de distribution sont agencés de manière que des éléments adjacents de la ligne soient à un même instant à des tensions différentes et que les autres éléments adjacents à ceux-ci soient à la même tension.

   3. Appareil selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de distribution sont tels qu'à un même instant un groupe d'éléments adjacents soit à une première tension et un autre groupe d'éléments adjacents soit à une seconde tension.

   4. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce que lesdits moyens de distribution sont agencés de manière que toute la tension alternative disponible soit appliquée à des éléments adjacentes.

   5. Appareil selon les sous-revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation comportent des organes de contact pour chaque élément à commuter et sont agencés de façon à mettre chacun de ces éléments sélectivement à l'un de plusieurs potentiels.

   6. Appareil selon les sous-revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de commutation comportent une série de contacts fixes susceptibles d'être engagés par une série de contacts mobiles coopérants qui peuvent être déplacés sur la série de contacts fixes, les contacts d'une série étant connectés respectivement auxdits éléments et des groupes de contacts de l'autre série étant connectés ensemble et à des points à potentiels différents.

   7. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour établir un point de potentiel de référence par rapport à la tension appliquée entre les éléments de la ligne, ces moyens comprenant une impédance à prises à certaines prises de laquelle la tension est appliquée et à partir d'au moins une prise de laquelle la tension de référence est prélevée.

   8. Appareil selon la sous-revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux impédances se succédant, chaque impédance suivante recevant une fraction de la tension appliquée à l'impédance précédente et provenant des prises de cette impédance précédente.

   9. Appareil selon la sous-revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commutation associés auxdites impédances pour sélection ner les prises sur une impédance à laquelle une impédance suivante est connectée et sur laquelle le point de potentiel de référence est prélevé.

   10. Appareil selon la sous-revendication 9, caractérisé en ce que les prises d'une impédance sont agencées de manière à former une sélection décimale du potentiel de référence.

   11. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour régler individuellement les tensions applicables aux éléments.

   12. Appareil selon la sous-revendication 1 i, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage sont constitués par un transformateur destiné à recevoir le courant alternatif d'une source qui fournit également le courant aux éléments et comprenant une série d'enroulement montés respectivement dans les connexions de la source auxdits éléments.

   13. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens sensibles à la tension entre l'électrode d'interpolation et un point à potentiel de référence et agencés de manière à indiquer ou produire la condition zéro de cette tension.