1 Introduction
[0001] L'invention est une règle roulante et rotative qui donne les valeurs mesurées des angles de 1[deg.] à 360[deg.] en temps réel à l'aide d'un code binaire logique ainsi que les valeurs (en cm. et en inch) de déplacements linéaires possibles grâce à une roue de translation, toutes ces valeurs étant lisibles sur un affichage digital (LCD) intégré. La règle inclut également dans l'axe de la roue, une diode laser miniature permettant de projeter un rayon sur le côté de celle-ci. Le code binaire, le circuit de décodage et la diode laser sont alimentés électriquement par une cellule photovoltaïque (énergie solaire), on prévoit aussi un emplacement pour une pile d'appoint en cas d'éclairage insuffisant de la cellule photovoltaïque.
[0002] La règle sert de:
Mesure de longueurs (règle).
Traçage de lignes parallèles (roue de translation).
Mesure d'angles et traçage de lignes formant des angles précis entre elles (rapporteur).
Contrôle et traçage direct d'angles droits en un seul tracé de crayon (équerre).
Traçage de cercles par pas prédéfinis (par exemple 10 mm, cf. Fig. 4, compas à trous).
Mesure et traçage d'angles à longue distance (laser sur châssis rotatif).
[0003] Jusqu'à présent, le système de mesure de l'angle (en degrés), s'effectue à l'aide d'un rapporteur traditionnel manuel. Les réalisations permettant une lecture sur un affichage incluent un dispositif détectant la lumière passant à travers des fenêtres. Ceci donne directement sous forme codée la position du flux lumineux. Cette façon de procéder n'est propre (fiable) qu'avec le code "Gray" logique.
[0004] Dans notre démarche, pour une réalisation robuste et économique on choisit une lecture par contact électrique direct. Cette approche permet d'économiser l'énergie de la cellule optique émettrice et de travailler en basse tension. Le disque de codage n'a donc pas besoin d'être percé de fenêtres ou d'avoir des parties transparentes pour laisser passer la lumière, ce qui permet d'utiliser un le code binaire standard dont la conversion en nombres décimaux est plus simple. Les parties conductrices du code étant directement appliquées sur un support (disque) isolant.
[0005] La présente invention porte sur la mesure de l'angle (en degrés) avec le code binaire, le courant étant fourni par une cellule photovoltaïque intégrée (énergie solaire).
[0006] L'électronique de gestion des informations code binaire logique, son élaboration, le codage, le décodage, les connexions électriques et l'affichage en temps réel de la valeur de l'angle ne font pas l'objet d'une description dans cette invention, ceux-ci faisant partie de la technologie déjà connue.
[0007] Le fait d'utiliser la cellule photovoltaïque, donne à la règle un caractère universel et écologique. Notons aussi que, une pile électrique a le même effet que une cellule photovoltaïque sur la règle. Mais elle est coûteuse, sa durée est limitée par le temps et elle est difficilement recyclable. Toutefois en cas d'urgence, une installation d'alternance de 2 sources d'alimentation électrique peut s'avérer utile.
[0008] La description et l'installation de la cellule photovoltaïque et de la pile électrique ne font pas l'objet de cette étude car c'est une technologie déjà connue.
2. Description des pièces techniques
[0009] L'invention va être exposée de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation, illustré par les figures suivantes:
[0010] La carcasse 1 a une arrête sur laquelle sont gravées les graduations 101 pour la mesure de distances en cm (standard métrique) indiqués en 104 et aussi le traçage de lignes d'une certaine longueur. En dessous des chiffres de distance en cm 104, il y a des trous 106 permettant mettre les pointes d'outils de traçage que nous appellerons par la suite " crayon ", ce qui permet de tracer des cercles ou des arcs de cercles. Un peu plus à l'intérieur de la carcasse, se trouve une ouverture rectangulaire 108 parallèle à la première arrête, ce qui donne une deuxième arrête munie elle aussi de graduations 102 pour la mesure de distances en inch ( pouces) indiqués en 105. Au milieu de la carcasse 1, il y a une troisième ouverture 109 avec trois arrêtes à angles droits sur lesquelles sont gravés les lignes d'angles 103 pour la mesure et le traçage direct d'angles.
[0011] A l'intérieur de la carcasse se trouve un disque de code binaire 3, fixé sur un disque isolant 13 tenu en place par le couvercle 2 vissé sous la carcasse par les vis 11. Le disque 13 est vissé sur un crampon adhésif 10 par les vis 12. Ce crampon 10 traverse le couvercle 2 pour entrer en contact avec le papier. A l'intérieur de la carcasse se trouve aussi un axe avec roues 4, aussi tenu en place par le couvercle 2, les roues dépassant à travers deux ouvertures pour entrer aussi en contact avec le papier.
[0012] Fig. B:
Vue générale de la règle sans repères
[0013] Fig. C:
Carcasse 1 de la règle sur laquelle est gravé un tableau qui donne la conversion des différentes unités.
[0014] Fig. DVue isométrique de la règle assemblée mettant en évidence la lecture de toutes les mesures, sur l'affichage digital ainsi que sur la roue à travers de la carcasse transparente.
[0015] Fig. ECarcasse (châssis), vues isométrique et de dessus, montrant toutes les graduations et les chiffres ainsi que la table de conversion. Toutes ces indications peuvent être phosphorescentes pour une vision dans l'obscurité. Le logement 112 pour l'installation de la cellule photovoltaïque 5, le logement 111 les affichages 6 et 7. L'ouverture 108 pour le traçage de mesure en inch.
[0016] Fig. Fl:
Description de la structure du disque isolant 13A, avec les taraudages de fixation 1301, le pont de contact 1302 et la face d'appui 1301 pour le disque binaire 1.
[0017] Fig. F2:
Détail du pont de contact 1302 avec ses trois points de liaison électrique A', B' et C
[0018] Fig. F3:
Description du disque isolant 13B avec pont de contact 1302 une fois assemblé.
[0019] Fig. G:
Couvercle inférieur de fermeture 2, avec le trou circulaire 22 pour le passage de la roue à crampon 10, le diamètre 24 correspondant au diamètre 1003 de la roue à crampon, (Fig. M). Les ouvertures rectangulaires 21 permettant le passage des roulettes 4003 de la roue de translation 4. Les trous lamés 20 servant de passage des vis 11 à l'intérieur de la section 23.
[0020] Fig. H:
Disque à crampons 10 , coupe A-A 10A montrant les trous lamés 1005 de vis et le trou conique central 1006 servant à mettre le crayon (stylo) pour tracer le point central. La face 1001 venant en appui contre le disque isolant 13B avec le diamètre 1003, et le diamètre 1004 qui est à l'extérieur de la règle.
[0021] Fig. I:
Roue de translation 4 (similaire aux roues existantes dans les règles roulantes classiques), servant à l'avancement et au traçage de lignes parallèles. Avec la roulette 4003 en contact avec le papier, l'axe de liaison 4002 entre les 2 roues, le tambour de mesure 4001 permettant de lire en temps réel la longueur de la distance parcourue en translation avec les 2 unités en inch et en mm. La diode laser 4004 comme option avec la pile d'appoint 4005.
[0022] Fig. J:Illustration 307 du code binaire logique de 0 à 360 avec 9 bits, les parties en noir correspondent au contact électrique (1 logique) les parties blanches aux zones sans contact (0 logique).
[0023] L'utilisation du code binaire sur le disque binaire logique avec une épaisseur d'environ 1 mm. Avec les 9 pistes pour la position, la dixième piste 306 pour l'arrivée électrique,. Les lettres A, B et C indiquent la séparation de 3 zones 301, 302 et 303 sans contact électrique entre elles pour donner le disque binaire logique circulaire 304.
[0024] Fig. K:
Description des 3 zones conductrices, Zone 301 : Pistes 1 à 9 des angles 1 à 257, piste 9 des angles 258 à 359 et piste d'alimentation électrique. Zone 302 : Pistes 1 à 7 des angles 257 à 352 et pistes 6 et 7 des angles 268 à 359. Zone 303 : Pistes 1 à 3 des angles 353 à 359. 304 : Ensemble des zones assemblées.
[0025] Fig. Ll:
Ensemble des zones conductrices avec zéro à droite.
[0026] Fig. L2:
Ensemble des zones conductrices en position de montage dans la règle (zéro en bas)
[0027] Fig. M:
Disque binaire assemblé après montage XI de l'ensemble des zones conductrices décrites en Fig. Ll et du disque isolant décrit en Fig. F3.
[0028] Fig. N:
Assemblage des pièces. Le disque isolant 13 avec les pistes de contact binaire 3 assemblé selon Fig. L est fixé à travers du couvercle de fermeture 2 sur le disque à crampons 10 à l'aide des vis à têtes coniques 12. Le couvercle 2 avec les pièces fixées est ensuite fixé sur la carcasse 1 grâce aux vis à tête cylindrique fendue 11, permettant de maintenir la roue 4 à l'intérieur de la carcasse 1. La cellule photovoltaïque 5 peut être fixée sur la carcasse 1 depuis l'extérieur, les affichages 6 de l'angle de rotation et 7 de la mesure de translation peuvent aussi être fixés depuis l'extérieur. Une autre variante consiste à fixer 5, 6 et 7 depuis l'intérieur de la carcasse qui peut être transparente.
[0029] Fig. O:
Vues isométriques de la règle assemblée, vue supérieure et inférieure, montrant la roue de déplacement transversal et le disque à crampons servant à la rotation de toute la structure de la règle.
[0030] Fig. P:
Vue isométrique similaire à la Fig. S illustrant les mouvements de translation et de rotation.
[0031] Fig. Q:
Schéma du principe de décodage binaire logique, illustré pour l'angle de 60[deg.], avec quelques exemples de valeurs binaires.
[0032] Fig. R:
Principe de décodage pour l'angle de 60[deg.] selon Fig. Q. La cellule photovoltaïque 5 alimente électriquement la piste 10 (symbole T) en courant 150, à travers la tête de lecture 15, le courant circule sur le disque binaire 3 et remonte en 152 sur la tête de lecture 15, le code binaire est transmis par 153 à l'unité de traitement 14 qui convertit (154) le code binaire en décimal pour l'affichage digital 7.
3 Mode d'emploi
[0033] Fig. l:
Fonction règle:
[0034] La fig. 1 illustre le traçage d'une ligne droite 153 d'une certaine longueur mesurée en cm ou en inch (154). Grâce au mouvement de translation 9, on peut tracer des lignes parallèles de différentes longueurs comme 151 et 152.
[0035] Fig. 2Fonction rapporteur digital:
Grâce au mouvement de rotation 8, illustré pour l'angle de 60[deg.], on peut tracer des lignes parallèles 151, 152 et 153 par rapport à une ligne de référence.
[0036] Fig. 3:
Fonction équerre:
Description de la fonction équerre de la carcasse 1 de la règle. Les 2 côtés de la règle peuvent être utilisés pour tracer des angles droits.
[0037] Fig. 4:
Fonction compas:
Un outil de traçage 15a (crayon ou stylo) est introduit dans un trou à choix 156 et maintenu avec une main 14a, un deuxième outil de traçage 15b manoeuvré avec la deuxième main 14 b et introduit dans un autre trou à choix 157 à une distance d'un certain nombre de pas du trou 157, le pas représenté sur la figure 4 est de 10 mm, éventuellement il y a lieu qu'on ale des pas de 3,4 ou 5 mm. En maintenant le crayon (stylo) 15a fixe sur le papier, on peut faire tourner le crayon 15b pour tracer un cercle ou un arc de cercle.
[0038] Fig. 5:
Fonction mesure manuelle d'angle
S'assurer que l'intersection 158 des lignes 156 et 157 se trouve sur le point 158 , aligner le trait de référence sur l'angle 0, et lire l'angle formé par le deuxième ligne 157 sur les graduations. Pour l'illustration nous avons défini l'angle de 50[deg.]. Fonction traçage manuel d'angle.
[0039] Placer le crayon (stylo) sur le point 158 pour tracer le premier point, aligner le trait de référence sur l'angle 0, puis marquer un point 159 (sur l'angle choisi). Ensuite on peut tracer une ligne entre 2 points à l'aide de la règle comme expliqué à la fig. 1.
1 Introduction
The invention is a rolling and rotating rule which gives the measured values of the angles of 1 [deg.] To 360 [deg.] In real time using a logical binary code and the values (in cm and in inches) of linear movements possible thanks to a translation wheel, all these values being readable on an integrated digital display (LCD). The rule also includes in the axis of the wheel, a miniature laser diode for projecting a ray on the side of the wheel. The binary code, the decoding circuit and the laser diode are electrically powered by a photovoltaic cell (solar energy), there is also a location for a backup battery in case of insufficient illumination of the photovoltaic cell.
The rule serves as:
Length measurement (rule).
Tracing of parallel lines (translation wheel).
Measure angles and draw lines forming precise angles between them (protractor).
Direct control and tracing of right angles in a single pencil stroke (square).
Tracing of circles in predefined steps (for example 10 mm, see Fig. 4, compass with holes).
Measurement and tracing of long-range angles (laser on rotating chassis).
So far, the angle measurement system (in degrees) is carried out using a traditional manual protractor. Achievements for reading on a display include a device detecting light passing through windows. This gives directly in coded form the position of the luminous flux. This way of proceeding is clean (reliable) only with the logical "Gray" code.
In our approach, for a robust and economical realization we choose a reading by direct electrical contact. This approach saves the energy of the emitting optical cell and works at low voltage. The coding disk thus does not need to be pierced with windows or to have transparent portions to allow the light to pass, which makes it possible to use a standard binary code whose conversion into decimal numbers is simpler. The conductive parts of the code being directly applied on an insulating support (disc).
The present invention relates to the measurement of the angle (in degrees) with the binary code, the current being provided by an integrated photovoltaic cell (solar energy).
The logical binary code information management electronics, its development, coding, decoding, electrical connections and the real-time display of the value of the angle are not the subject of a description. in this invention, these being part of the already known technology.
The fact of using the photovoltaic cell gives the rule a universal and ecological character. Note also that an electric battery has the same effect as a photovoltaic cell on the ruler. But it is expensive, its duration is limited by time and it is difficult to recycle. However, in case of emergency, an alternating installation of 2 power sources can be useful.
The description and installation of the photovoltaic cell and the battery are not the subject of this study because it is a technology already known.
2. Description of the technical parts
The invention will be explained in more detail with the aid of an exemplary embodiment, illustrated by the following figures:
The carcass 1 has a stop on which are engraved the graduations 101 for the measurement of distances in cm (metric standard) indicated in 104 and also the tracing of lines of a certain length. Below the distance digits in cm 104, there are holes 106 for putting the tips of plotting tools that we will call later "pencil", which allows to draw circles or arcs of circles. A little further inside the carcass, there is a rectangular opening 108 parallel to the first stop, which gives a second stop also provided with graduations 102 for the measurement of distances in inches indicated in 105. In the middle of the carcass 1, there is a third opening 109 with three edges at right angles on which are engraved the lines of angles 103 for the measurement and the direct drawing of angles.
Inside the carcass is a binary code disk 3, fixed on an insulating disc 13 held in place by the cover 2 screwed under the carcass by the screws 11. The disc 13 is screwed on an adhesive crampon 10 by the screws 12. This crampon 10 passes through the cover 2 to make contact with the paper. Inside the carcass is also a wheel axle 4, also held in place by the cover 2, the wheels protruding through two openings to also come into contact with the paper.
FIG. B:
General view of the rule without marks
FIG. VS:
Carcass 1 of the rule on which is engraved a table which gives the conversion of the different units.
FIG. Isometric DVUE of the assembly rule highlighting the reading of all the measurements, on the digital display as well as on the wheel through the transparent carcass.
FIG. ECarcasse (chassis), isometric and top views, showing all the graduations and figures as well as the conversion table. All these indications can be phosphorescent for a vision in the dark. The housing 112 for the installation of the photovoltaic cell 5, the housing 111 displays 6 and 7. The opening 108 for the measurement plot in inch.
FIG. fl:
Description of the structure of the insulating disc 13A, with the fixing threads 1301, the contact bridge 1302 and the bearing face 1301 for the binary disc 1.
FIG. F2:
Detail of the contact bridge 1302 with its three points of electrical connection A ', B' and C
[0018] FIG. F3:
Description of the insulating disc 13B with contact bridge 1302 once assembled.
FIG. BOY WUT:
Bottom closure lid 2, with the circular hole 22 for the passage of the cleated wheel 10, the diameter 24 corresponding to the diameter 1003 of the cleat wheel, (Fig. M). The rectangular openings 21 allowing the rollers 4003 of the translation wheel 4 to pass through. The blind holes 20 serving to pass the screws 11 inside the section 23.
[0020] FIG. H:
Spike disc 10, cut A-A 10A showing the screw holes 1005 and the central conical hole 1006 used to put the pencil (pen) to trace the center point. The face 1001 bearing against the insulating disc 13B with the diameter 1003, and the diameter 1004 which is outside the rule.
[0021] FIG. I:
Translation wheel 4 (similar to existing wheels in conventional rolling rulers), used for the advancement and tracing of parallel lines. With the wheel 4003 in contact with the paper, the connecting pin 4002 between the two wheels, the measuring drum 4001 to read in real time the length of the distance traveled in translation with the 2 units in inches and mm. Laser diode 4004 as an option with the 4005 booster battery.
FIG. J: Figure 307 of the logical bit code from 0 to 360 with 9 bits, the black parts correspond to the electrical contact (1 logic) the white parts to the non-contact areas (logical 0).
The use of the binary code on the logical binary disk with a thickness of about 1 mm. With the 9 tracks for the position, the tenth track 306 for electric,. The letters A, B and C indicate the separation of 3 zones 301, 302 and 303 without electrical contact between them to give the circular logic binary disk 304.
[0024] FIG. K:
Description of the 3 conductive zones, Zone 301: lanes 1 to 9 of the angles 1 to 257, lane 9 of the angles 258 to 359 and electrical supply track. Area 302: Tracks 1 to 7 of the angles 257 to 352 and tracks 6 and 7 of the angles 268 to 359. Area 303: Tracks 1 to 3 of the corners 353 to 359. 304: Set of the assembled zones.
[0025] FIG. LI:
Set of conductive areas with zero on the right.
[0026] FIG. L2:
Set of conductive areas in mounting position in the ruler (zero at the bottom)
FIG. M:
Binary disk assembled after assembly XI of all the conductive zones described in FIG. Ll and the insulating disc described in FIG. F3.
[0028] FIG. NOT:
Assembly of parts. The insulating disk 13 with the binary contact tracks 3 assembled according to FIG. L is fastened through the closing cap 2 to the stud disk 10 by means of the conical head screws 12. The cover 2 with the fixed parts is then fixed on the casing 1 by means of the slotted cylindrical screw 11, to maintain the wheel 4 inside the carcass 1. The photovoltaic cell 5 can be fixed on the carcass 1 from the outside, the displays 6 of the angle of rotation and 7 of the translation measurement can also be fixed from the outside. Another variant is to fix 5, 6 and 7 from the inside of the carcass which can be transparent.
[0029] FIG. O:
Isometric views of the assembled ruler, top and bottom view, showing the cross wheel and the spike disc used to rotate the entire ruler structure.
[0030] FIG. P:
Isometric view similar to FIG. S illustrating the translation and rotation movements.
[0031] FIG. Q:
Diagram of the logical binary decoding principle, illustrated for the angle of 60 [deg.], With some examples of binary values.
[0032] FIG. R:
Decoding principle for the angle of 60 [deg.] According to FIG. Q. The photovoltaic cell 5 electrically feeds the track 10 (symbol T) in current 150, through the read head 15, the current flows on the bit disk 3 and goes back to 152 on the read head 15, the binary code is transmitted by 153 to the processing unit 14 which converts (154) the binary code into decimal for the digital display 7.
3 Instructions for use
[0033] FIG. l:
Rule function:
FIG. 1 illustrates the tracing of a straight line 153 of a certain length measured in cm or inch (154). Thanks to the translational movement 9, parallel lines of different lengths such as 151 and 152 can be drawn.
[0035] FIG. 2Digital protractor function:
Due to the rotational movement 8, illustrated for the angle 60 [deg.], Parallel lines 151, 152 and 153 can be drawn with respect to a reference line.
[0036] FIG. 3:
Square function:
Description of the square function of carcass 1 of the rule. Both sides of the ruler can be used to draw right angles.
[0037] FIG. 4:
Compass function:
A tracing tool 15a (pencil or pen) is introduced into a choice hole 156 and held with a hand 14a, a second tracing tool 15b operated with the second hand 14b and introduced into another choice hole 157 at a distance a number of steps of the hole 157, the pitch shown in Figure 4 is 10 mm, possibly it is necessary to have steps of 3.4 or 5 mm. By keeping the pen 15a fixed on the paper, the rod 15b can be rotated to draw a circle or an arc.
[0038] FIG. 5:
Manual angle measurement function
Make sure that the intersection 158 of lines 156 and 157 is on point 158, align the reference line with the angle 0, and read the angle formed by the second line 157 on the graduations. For the illustration we defined the angle of 50 [deg.]. Manual angle tracing function.
Place the pencil (pen) on the point 158 to draw the first point, align the reference line on the angle 0, then mark a point 159 (on the chosen angle). Then you can draw a line between 2 points using the ruler as explained in fig. 1.