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~2Z;ZQ~
-- 1 --
La présente invention concerne un dispositif pour
déterminer la position d'un organe mobile et plus particuliè-
rement un tel dispositif du type comportant un capteur
entralne par ledit organe, ce capteur etant agence pour
fournir deux signaux dephasés prenant chacun alternativement
une valeur 1l 0 1l et une valeur 1 1" lorsque le capteur est
entraîne dans l'une ou l'autre direction.
On connait de tels capteurs comportant generalement
un disque de verre imprime de parties opaques entraine
en rotation par l'organe mobile entre une diode electro-
luminescente, par exemple a arseniure de gallium, et un
phototransistor relie à un amplificateur à seuil qui detecte
le passage d'une zone transparente à une zone opaque.
Ce type de capteur comporte l'inconvenient que,
lorsque la vitesse de rotation est très lente et que le
disque est de plus soumis à des vibrations, des anomalies
apparaissent En effet, lorsque la position du disque est
telle que la diode electroluminescente se trouve près du
passage d'une zone transparente a une zone opaque, l'ampli-
2~ ficateur à seuil a tendance à osciller, ce qui entraîne lagenération d'impulsions supplémentaires conduisant à fausser
le resultat de la mesure.
La presente invention vise a pallier cet inconvé-
nient en utilisant le fait que les deux signaux sont dephases
et que par consequent, lorsque l~un des signaux est suscepti-
ble d'osciller du fait que la diode electroluminescente
correspondante se trouve a la frontière entre une zone trans-
parente et une zone opaque, l'autre diode electroluminescente
se trouve soit dans une zone opaque soit dans une zone
transparente et fournit par consequent un signal constant.
A cet effet, la presente invention a pour object
un dispositif pour determiner la position d'un organe mobile,
du type comportant un capteur entraîne par ledit organe, ce
capteur etant agence pour fournir deux signaux dephases
~2~V5Z
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prenant chacun alternativement une ~aleur " O" et une
valeur il 1" lorsque le capteur est ent~aine dans l'une ou
l'autre de deux directions, ce ~ispositi~ comprenant en outre
des moyens pour fournir des premières impulsions, corres-
pondant chacune à un pas d'avance du capteur, quand lecapteur se déplace dans une première desdites deux direc-
tions, des moyens pour fournir des deuxiemes impulsions,
correspondantchacune audit pas d'avance, quand le capteur
se deplace dans la deuxième desdites deux directions, une
unite de comptage~decomptage, des moyens pour transmettre
lesZites deuxièmes impulsions à une entrée de comptage de
l'unite de comptage/decomptage, des moyens pour transmettre
lesdites premieres impulsions à une entree de decomptage
de l'unité de comptage/decomptage si ladite unite n'est pas
a zero et pour bloquer lesdites premières impulsions vers
ladite entree de decomptage de l'unite de comptage/décomptage
si ladite unite est à zéro, et des moyens pour transmettre
lesdites premières impulsions vers un dispositif utilisateur
si l'unite de comptage/decomptage est à zero et pour bloquer
lesdites premières impulsions vers ledit dispositif utilisa-
teur si l'unité de comptage/decomptage n'est pas a zeror
dispositif de determination de position caracterise par le
fait que lesdits moyens pour fournir les premieres impulsions
comprennent des moyens pour appliquer un premier A desdits
deux signaux dephasës à une entree d'un premier ensemble de
deux circuits monostables de sorties respectives QMAl et
QMA2, des moyens pour applique~ le deuxieme B desdits deux
signaux dephases a une entree d'un deuxième ensemble de deux
circuits monostables de sorties respectives QMBl et QMB2,
et un circuit logique agencé pour fournir un signal de sortie
ZD defini par les equations logiques suivantes:
ZD = XA . YB où
XA = ~QMAl.B) + (QMA2.B) et
YB - (QMBl.A) + tQMB2.A)
.,~ ~.,
" :
~Z~2()5~'
-- 3
~n pas d'avance du capteur correspond dans le cas
particulier mentionne ci-dessus à une fr~ction ou un multi-
ple de la distance angulaire entre deux zones opaques ou
entre deux zones transparentes.
On comprend que, tant que le capteur est entraine
sans vibrations, les premières impulsions sont transmises
au dispositif utilisateur. Si par contre à la suite de
vibrations le capteur oscille ou revient en arrière, ces
premières impulsions sont bloquées et les secondes impul-
sions sont comptees dans l'unite de comptage/decomptage.
Lorsgue le capteur repart en avant, les premières impulsions
sont décomptées dans l'unité de comptage/décomptage
~usqu'à ce que celles-ci reviennent à xero. Les premières
impulsions peuvent alors être de nouveau transmises au
dispositif utilisateur.
La présente invention peut egalement être definie
comme suit: dispositif pour determiner la position d'un
organe mobile, du type comportant un capteur entraîne par
ledit organe, ce capteur etant agence pour fournir deux
signaux dephases prenant chacun altexnativement une valeur
" O" et une valeur " 1" lorsque le capteur est entraine
dans l'une ou l'autre de deux directions, ce dispositif
comprenant en outre des moyens pour fournir des premieres
impulsions, correspondant chacune à un pas d'avance du
capteur, quand le capteur se deplace dans une première
desdites deux directions, des moyens pour fournir des
deuxièmes impulsions, correspondant chacune audit pas d'avan-
ce, quand le capteur se déplace dans la deuxième desdites
deux directions, une unité de comptage/décomptage, des
moyens pour transmettre lesdites deuxièmes impulsions à une
entrée de comptage de l'unite de comptage/décomptage, des
moyens pour transmettre lesdites premières impulsions a une
entree de decomptage de l'unite de comptage/decomptage si
ladite unite n'est pas à zero et pour bloquer lesdites
~22:2052
- 3a -
premières impulsions vers ladite entrée de décomptage de
l'unite de comptage/décomptage si ladite unite est à zéro,
et des moyens pour transmettre lesdites premieres impulsions
vers un dispositif utilisateur si l'unité de comptage/dëcomp-
tage est à zéro et pour bloquer lesdites premieres impulsions
vers ledit dispositif utilisateur si l'unité de comptage/
decomptage n'est pas a zero, dispositif de determination de
position caracterise par le fait que lesdits moyens pour
fournir Ies deuxièmes impulsions comprennent des moyens pour
appliquer un premier A desdits deux signaux déphasés à une
entree d'un premier ensemble de deux circuits monostables
de sorties respectives or~l et QMA2, des moyens
pour appliquer le deuxième B desdits deux signaux dephasés
a une entrée d'un deuxième ensemble de deux circuits mono-
stables de sorties respectives QMBl et ~Ms2, et un
circuit logique agencé pour fournir un signal de sortie ZC
defini ~ar les equations logiques suivantes:
ZC = YA . XB où
YA = (QMAl.B) + (QMA20B) et
XB = (QMBl.A) + (QMB2.A)
Les moyens pour transmettre ou bloquer lesdites pre-
mieres impulsions vers l'entree de decomptage de l'unité de
comptage~decomptage peuvent par exemple comprendre un circuit
NON OU ayant des entrées reliées a des sorties de ladite
unité, et un circuit OU ayant une entree reliée a une sortie
dudit circuit NON OU, une autre entrée reliee en sortie des
moyens pour fournir lesdites premieres impulsions, et une
sortie reliée a ladite entrée de decomptage de l'unité de
comptage/décomptage.
Les moyens pour transmettre ou bloquer lesdites
premieres impulsions vers le dispositif utilisateur peuvent
de leur côté comprendre un circuit NON OU ayant des entrees
reliees a des sorties de l'unite de comptage/decomptage, et
une porte disposée entre une sortie desdits moyens pour
fournir les premières impulsions et une entrée du dispositif
1222~S2
- 3b -
utilisateur, ladite porte comportant une entrée de commande
reliee a une sortie dudit circuit NO~ OU.
La presente invention a egalement pour objet une
machine de forage, caractérisée par le fait qu'elle comporte
un dispositif de détermination de position tel que décrit
ci-dessus pour mesurer la profondeur atteinte par un outil
de forage.
On décrira maintenant a titre d'exemple non limitatif
un mode de realisation prefére de l'invention en réference
aux dessins schématiques annexes dans lesquels:
- la figure 1 represente une machine de forage
selon l'invention,
- la figure 2 illustre un capteur de type connu
pouvant être utilise dans le dispositif selon l'invention,
- la figure 3 est un schema electronique du dispo-
sitif selon l'invention, et
- les figures 4, 5 et 6 representent d~ns trois cas
differents les signaux rencontrés dans le schema de la
figure 3.
La machine représentee a la figure 1, comporte un
bâti 1 monte par exemple sur chenilles, supportant une
glissiere 2 et qui reçoit le train de tige 3 a la partie
inferieure duquel est monte un outil 4. Un verin non
representé exerce sur le train de tige 3 une poussée de bas
en haut et des moyens également non representes sont prevus
pour entralner le train de tige 3 en rotation. Ainsi
actionne, l'outil 4 perfore dans le sol 5 un trou 6.
. ,,
~L2'220S;Z
~n câble 7 a ure de ses extremites rcliée à la tête & du train de
tie et est enroule à son autre ~xtremit~ sur le tambour 9 d'un treuil. Ce
tambour 9 re~oit un capteur tel que celui reprtsenté à la figure 2.
Le capte~lr de la figure 2 comporte essentiellement un disque
transparent 10 fixe coaxialemcnt sur le tambour 9. Ce disque transparent
comporte à sa périphérie des zones opaques 11 alternées avec des zones
transparer.tes 12. Deux diodes électroluminescentes 13a et 13b sont disposées
d'un côté du disque 10 au ni~eau de la rangée de zones opaques 11 et
transparentes 12. I.es diodes 13a et 13b sont décalées angulairement de sorte
]o que, lorsque qu'une des diodes se trouve au niveau de la llmite entre deux
zones, l'autre diode se trouve sensiblement au centre d'une des zones
adjacentes à cette limite.
De l'autre côté du disque 10, en face des diodes 13a et 13b, sont
disposés deux phototransistors 14a et 14b sensibles à la lumière
éventuellement resue des diodes 13a et 13b respectivement à travers une zone
transparente 12 du disque 10. Les sorties des phototransistors 14a et 14b sont
appliquées à l'entrée de l'amplificateur à seuil 15a et 15b respectivement
dont les sigr.aux de sortie A et B sont appliqués aux entrees du circuit
represente à la figure 3.
Les signaux A et B ont la valeur logique "1" lorsque la diode
correspondante se trouve en face d'une zone transparente 12 et la valeur
logique "0" lorsque la diode correspondante se trouve en face d'une zone
opaque 11.
Le signal A est applique a une première voie du circuit de la
figure 3 par l'intermediaire d'un etage d'adaptation comportant
essentiellement un transistor TA. La sortie du transistor TA est inversée par
une porte NON 16 dont la sortie est appliquée aux entrées de deux monostables
MAl et MA2.
Le monostable MAl est agencé pour fournir une impulsion a sa
sortie QMAl sur un front montant du signal A appliqué a son entrée. Le
monostable MA2 est agencé pour fournir une impulsion a sa sortie QMA2 sur un
front descendant du signal A appliqué a son entree.
De la même manière, le signal B est appliqué a l'entree du circuit
de la figure 3 par l'intermediaire d'un etage d'adaptation comportant un
transistor TB dont la sortie est inversée par une porte NON 17. La sortie B de
la porte 17 est appliquee sur l'une des voies d'un des elements l8' d'un
double commutateur à deux voies 18. L'autre voie de l'element 18' recoit le
signal de sortie B du transistor TH et la sortie de l'element 18' est inversee
par une porte ~ON 19.
:122;~S~
Une pr7rte ~0~ ET 20 re~oit sur ses deux entrees respectivement le
signal ae sortie Q~l du monostable ~5AI et le .signal de sortie de la porte
NON 19. Une autre porte NON ET 2I re~oit sur ses entrees respective-r.ent le
si~nal de sortie Q~2 du monostable M~2 et le signal de sortie de
S l'élément 18' du commutateur 18. Une porte NnN ET 22 resoit sur ses entrees
respectivement le signal de sortie Q~l du monostable MAI et le signal de
sortie de l'élément 18'. Enfin, une porte NON ET 23 resoit sur ses entrées
respectivement le signal de sortie de la porte NON 19 et le signal de sortie
Q~2 du monostable ~2.
Une porte NON ET 24 resoit sur ses entrées respectivement les
sorties des porees NON ET 2n et 21 et sa sortie X.~ est inversée par une
porte NON 25. Une porte NON ET 26 resoit a ses entrées respectivement les
sorties des portes NON ET 22 et 23 et sa sortie YA est inversée par une
porte NON 26'.
]5 La deuxième voie du circuit de la figure 3 est simi].aire a la
première voie qui vient d'être décrite.
Le deuxieme élément 18" du double commutateur a deux voies 18 resoit
sur ses deux voies respectivement le signal A et le signal A.
Le signal B est appliqué aux entrées de deux monostables MBl et MB2.
Le monostable MBl est agencé pour fournir a sa sortie QMBl une impulsion sur
un front montant de son entrée B et le monostable MB2 est agencé pour fournir
a sa sortie QMB2 une impulsion sur un front descendant de son slgnal
d'entrée B.
La sortie de l'élément 18" est inversée par une porte NON 27.
Ure porte NON ET 28 recoit sur ses entrées respectivement le signal
de sortie QMBl du monostable MBl et le signal de sortie de la porte NON 27.
Une porte NON ET 29 reçoit sur ses entrées respectivement le si&nal de sortie
QMB2 du monostable MB2 et le signal de sortie de l'élément 18". Une porte
NON ET 30 resoit sur ses entrées respectivement le signal de sortie QMBl du
monostable MBl et le signal de sortie de l'element 18". Enfin, une porte NON
ET 31 resoi~ sur ses entrees respectivement le signal de sortie de la porte
NON 27 et le signal de sortie QMB2 du monostable MB2.
Une porte NON ET 32 resoit sur ses entrees respectivement les
~ signaux de sortie des portes NON ET 28 et 29 et une porte NON ET 34 resoit sur
ses entrees respectivement les signaux de sortie des portes NON ET 30 et 31.
Le signal de sortie XB de la porte NON ET 32 est inverse par une
porte NON 33 et le signal de sortie YB de la porte NON ET 34 est inverse par
une porte NON 35.
~ZZZ052
Les sorties des portes NON 25 et 35 sont appliquees aux entrées
d'une porte ET 36 et les sorties des porres ~ON 26' et 33 sont appliquees aux
entrees d'une porte ET 37.
Si l'on appelle d'une manierc genérale ~ (I) le signal S lorsque le
S double commutateur à deu~ voies 18 est en position l et S (2) le si~nal S
lorsque le commutateur 18 est sur la position 2 ZC ]a sortie de la porte ET 37
et ZD la sortie de la porte ET 36, on deduit immediatement du schema logique
de la fi~ure 3 les equations logiques suivantes :
XA ( 1 ) = (QMAl . B) + (QMA2 . B)
XA (2) = (QMAl.B) + (QMA2.B)
YA (1) = (QMAl.B) + (QMA2.B) = XA (2)
YA (2) = (QMAl.B) + (Q21A2.B) = XA (1)
XB (1) = (Ql`IBl.A) + (QMB''.A)
XB (2) ' (QMBl.A) + (QMB2.A)
YB (1) = (QMBl.A) + (QMB2.A) = XB (2)
YB (2) = (OMBl.A) + (QMB2.A) = XB (1)
ZD (1) = XA ~1). YB (1)
ZD (2) = XA (2). YB (2)
ZC (1) = YA (1). XB (1)
ZC (2) = YA ~2). XE (2)
Le signal de sortie ZC de la porte ET 37 est appliqué à l'entree de
comptage d'un compteur/decompteur 38 dont chacune des sorties est appliquee à
une des entrees d'une porte NON 011 39. La sortie de la porte NON OU 39 est
appllquée à une des entrées d'une porte OU 40 qul resoit sur son autre entree
le signal de sortie ZD de la porte ET 36 et dont ]a sortie est appliquee à
l'entree de décompta~e du compteur/decompteur 38.
2Z(~2
La sortie de la porte ~0~ nl~ 39 est egalement appliquee a l'entree
de commande d'une porte 40' susceptihle de fonctionner en mode suiveur lorsque
son entree de commande est à 1 et en mode memoire lorsque son entrée de
commande est a z~ro. L'entr~e de la porte 40' est reliée a la sortie de la
porte ET 36 et re~oit donc le sigllal ZD. Lorsque la porte 40' est en mode
suiveur, sa sortie est identique à son entrée et lorsque la por~e 40' est en
mode memoire sa sortie conser~e une valeur fixe.
Enfin, la sortie de la porte 40' est appliquee a l'entrée d'un
diviseur par quatre 41 dont la sortie est appliquee 2 l'entree 42 du
dispositif utilisateur. Un signal de remise à zero applique à l'entree 43 du
circuit permet la remise à zero du compteur/decompteur 38 et du diviseur 41.
On decrira maintenant en reference aux figures 4 à 6 le
fonctionnement du circuit de la figure 3.
Ces figures 4 à 6 representent les signaux indiques, dans divers
modes de fonctionnement, lorsque ~e double com~utateur à deux voies 1& est
dans sa position 1. I.e com~utateur 18 est positionne, lors de l'installation
du dispositif sur la machine, de telle sorte qu'après remise à zero, des
impulsions apparaissent en 42 lorsque le train de tige se deplace dans le sens
de la flèche F de la figure 1 et que le disque est entraîne en rotation dans
le sens de la flèche F1 de la figure 2. Comme le montre les equations logiques
enoncees ci-dessus, ce fonctionnement est identique lorsque la machine est en
cours de ramonage, c'est-a-dire lorsque le train de tige se deplace dans le
sens de la flèche R de la figure 1 et que le disque 10 est entraînee en
rotation dans le sens de la fleche R1 de la figure 2, le double commutateur de
voie 18 etant alors dans sa position 2.
La figure 4 represente les signaux references sur la figure 3
lorsque la machine est en cours de forage regulier sans retour en arriere ni
vibrations.
On voit les signaux A et B dephases, les impulsions QMA1 sur les
fronts montants de A, les impulsions QMA2 sur les fronts descendants de A, les
impulsions QMB1 sur les fronts montants de B, et les impulsions QMB2 sur les
fronts descendants de B.
Les signaux XA(1), YA(1), XB(1) et YB(1) decoulent immediatement du
schema de la figure 3 ou des equations logiques ci-dessus. On constate que
XA(1) presente des impulsions a chaque front montant ou descendant de A, que
YB(1) presente des impulsions a chaque front montant ou descendant de B, et
que YA(1) et XB(1) restent egaux a zero.
ZC(1) reste par consequent en permanence egal a 1, et ZD(1) presente
une impulsion pour chaque front montaIlt ou descendant de A ou B, c'est-à-dire
quatre il~pulsions p~r chaque periode de A ou de B correspondante. ZD(l)
:122;20SZ
presente par cons~quent quatre i~pu]sions pour chaque pas d'avance de
l'outil ~ correspondant par e~emple du début d'une zone opaque 11 au d~;but de
la zone opaque suivante.
Si l'on se reporte mainten~nt au schtma de la figure 3, on constate
que, si l'on a actionné la remise à zéro 43 et que l'on se trouve dans une
phase de forage telle qu'illuscrée à la figure 4, le compteur/décompteur 38
est à zéro donc la sortie de la porte 39 est à 1. Il en résulte, d'une part
que la sortie de la porte nu 40 est a 1 quel que soit le signal ZD de sorte
que l'entrée de décomptage du compteur/décompteur 38 est inhibée, et d'autre
part que la porte 40' est validée de sorte que les impulsions ZD traversent la
porte 40', sont divisées par quatre par la porte 41, et sont ensuite
transmises au dispositif utilisateur 42 aui dispose par conséquent d'une
impulsion pour chaque pas d'avance de l'outil.
Comme de son côté l'entrée de comptage du compteur/décompteur 38 à
laquelle est appliqué le signal ZC reste égale à 1, le compteur/décompteur 38
reste à zéro. Ce mode de fonctionnement se poursuit par conséquent aussi
longtemps que ne se produit aucun retour en arrière ou aucune vibration de
l'outil.
Si, en cours de forage, l'outil est ramené en arrière pour une
raison quelconque, le disque 10 tournant alors en sens inverse mais le
commutateur 18 restant dans la même position 1, on se trouve dans le cas
représente à la figure 5 où les signaux A et B sont déphases en sens inverse
de la figure 4.
Les signaux QMA(l), ~MA(2), QMB(l), QMB(2), ,~(1), YA(l), XB(l) et
YB(l) se deduisent comme précédemment des equations ci-dessus.
Or constate par contre que, maintenant, ZD(l) reste égal à 1 alors
que ZC(l) présente quatre impulsions pour chaque periode de A ou de B.
Si l'on se reporte maintenant à la figure 3, on constate que, des la
premiere impulsion apparaissant a la sortie de la porte ET 37, le
compteur/decompteur 38 commence a compter de sorte que sa sortie prend une
valeur non nulle. La sortie de la porte ~ON ou 39 devient alors égale a zéro,
inhibant la porte 40'. Par contre l'entrée de décomptage du
compteur/décompteur 38 est alors validée par l'intermédiaire de la
porte OU 40.
Lorsqu'après qu'un certain nombre d'impulsions sont apparues à
l'entrée de comptage du compteur/décompteur 38, l'outil repart en direction du
forage, on se retrouve de nouveau dans le cas de la figure 4. Des impulsions
apparaissent à l'entree de 12 porte OB' 40 et ces impulsions sont transmises à
l'entree de décomptage du compteur/d co~pteur 38 du fait que la sortie de la
porte 39 est a zéro. I;ar contre, du fait que cette sortie de 1a por~e 39 est à
11222052
z.~ro, la porte 40' est bloqu~e de sorte que les impu]sions zn ne sont pas
transmises au dispositif utilisateur 42.
Ceci reste le cas jusqu'à ce que le compteur/decompteur 38 repasse a
zéro, ce qui se produit lorsqu'un nombre d'impulsions ZD égal au nombre
d'impulsions ZC precedemment enregistrées lors de la remontée de l'outil sont
apparues a la sor~ie de la porte ET 36, c'est-a-dire lorsque l'outil 4 a
repris sz position à laquelle a débuté sa remontée.
Le compteur/decompteur 38 se retrouve alors bloqué alors que la
porte 40' est valid~e de sorte que le dispositif utilisateur 42 reçoit de
~ nouveau les impulsions ZD. On se retrouve donc par conséquent dans le cas
décrit ci-dessus.
La figure 6 représente les différents signaux dans le cas où se
produisent des vibrations alors que la diode 13b et le phototransistor 14b se
trouver.t à la limite entre une zone opaque et une zone transparente, la
~5 diode 14a et le phototransistor 14b se trouvant par contre de part et d'autre
d'une zone opaque.
On constate que, dans ce cas, A reste égal à O, alors que B fournit
un signal indiquant que l'on passe alternativement d'une zone opaque à une
zone transparente. Dans un dispositif du type connu on déduirait du signal B
que le disque 10 continu à tourner et l'outil 4 à forer.
On constate par contre que, dans le dispositif de l'invention, les
sorties QMAl et QMA2 des monostables MAl et MA2 restent à zero de sorte que
les signaux XA(l) et YA(l) restent egalement à zero.
Les signaux ZD(l~ et ZC(l) presentent alors chacun une i~pulsion
pour chaque période de B, ces impulsions étant dephasees.
~n constate alors immediatement sur la figure 3 que le
compteur/decompteur 33 oscille entre la valeur 0 et la valeur 1, cette valeur
etant egale à 1 lorsqu'apparaît une impulsion ZD, qui n'est par consequent pas
transmise au dispositif utilisateur 42.
Le dispositif selon l'invention permet par consequent de connaître
avec precision, quelles qu'aient été les vibrations ou les retours en arrière
éventuels de l'outil de forage, la profondeur atteinte par celui-ci. En
placant le commutateur 18 en position 2 on peut de la même manière connaître
en cas de ramonage la hauteur de remontée à partir d'une position quelconque
de l'outil.
Diverses variantes et modifications peuvent être apportées au
dispositif décrit ci-dessus sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de
l'invention.
C'est ainsi en particulier que le montage de la figure 3 pourrait
etre applique à tout autre usage qu'a une machine de forage et qu'il pourrait
zzos~
rece~oir des si~naux provenant d'un capteur d'un autre type 4ue celui de la
figure ~.
