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Sinu
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522164A1
Family ID 22163184
Probable Assignee Ferranti Plc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title MOYENS OPTIQUES POUR FORMER UN SIGNAL SINUSOIDAL A FAIBLE
TAUX D'HARMONIQUES, APPAREIL ET CODEUR DE POSITION S'Y RAPPORTANT
Description
_________________________________________________________________
On emploie souvent des moyens optiques pour former des signaux
electriques qui sont ensuite traites par des circuits electroniques
Les codeurs de position ne constituent qu'un exemple d'appareils
utilisant de tels moyens, ils sont habituellement constitues de deux
elements mobiles l'un par rapport a l'autre et portant chacun un
diagramme d'un type quelconque Une source lumineuse et un dispositif
photo- sensible cooperent avec les deux elements pour former un signal
electrique qui peut servir a determiner la direction et l'amplitude du
mouvement relatif des deux elements. Dans la plupart des applications,
un signal electrique carre convient, en particulier s'il est utilise
pour faire fonctionner des circuits numeriques Il y a cependant des
cas o des circuits electroniques analogiques complexes sont employes
pour utiliser les signaux Dans de telles circons- tances, il est
preferable que le signal electrique forme par la methode optique soit
sinusoidal avec un taux d'harmoniques aussi faible que possible. La
presente invention a donc pour objet de proposer des moyens optiques
de formation d'un signal sinusoidal ayant un faible taux
d'harmoniques, comprenant un premier element porteur d'un diagramme
dont la transmissivite optique varie le long d'un axe de maniere
sinusoidale, un second element porteur d'une ouverture ayant une
largeur le long dudit axe comprise entre un quart et trois-quarts de
la longueur d'onde dudit diagramme sinusoidal, un dispositif
photo"sensible repondant a la lumiere qui traverse ladite ouverture et
ledit diagramme en provenant d'une source lumineuse et des moyens
d'etablissement d'un mouvement relatif entre le premier et le second
element dans une direction parallele audit axe. La presente invention
a egalement pour objet de proposer un codeur de position comprenant
des moyens identiques a ceux qui ont ete specifies dans le paragraphe
ci-dessus, le premier element etant porte par l'une de deux pieces
mobiles -l'une par rapport a l'autre dans une direction parallele
audit axe. et le second element etant porte par la seconde des deux
pieces. On va maintenant decrire l'invention en se reportant aux
dessins annexes dans lesquels: la figure 1 represente la forme du
diagramme du premier element; la figure 2 illustre le montage optique;
la figure 3 represente une forme de realisation pratique de
l'invention; la figure 4 represente un detail d'une variante de la
forme de realisation de la figure 3; et la figure 5 represente une
partie d'un codeur d'arbre utilisant l'invention. En se referant
maintenant a la figure 1, on voit que le premier element 10 en
materiau opaque ou porteur d'un revete- ment opaque porte un diagramme
en forme de fente 11 de largeur variable avec des bords sinusoidaux Un
second element 12 porte une ouverture 13 ayant une largeur egale a
environ une demi-longueur d'onde du diagramme sinusoidal Si les deux
elements se deplacent l'un par rapport a l'autre, dans une direction
parallele a la longueur de la fente 11, comme l'indique la fleche 14,
la quantite de lumiere qui traverse a la fois le diagramme et la fente
variera selon une sinusoide. La figure 2 represente les autres
composants necessaires a la formation d'un signal electrique
sinusoidal Les deux elements 10 et 12 sont places cote a cote et
paralleles l'un a l'autre avec une source lumineuse 15 d'un cote et un
dispositif photo-sensible 16 de l'autre cote Des montages de ce type
sont bien connus et les elements optiques comme des lentilles n'ont
pas ete indiques. Pour former le signal necessaire, il faut etablir le
mouvement relatif entre les deux elements Ceci se fait tres facilement
en realisant l'un d'eux en forme de disque, que l'on peut ensuite
faire tourner tandis que l'autre element est fixe Etant donne que
l'ouverture 13 est plus facile a former, il est commode de construire
un disque portant un certain nombre d'ouvertures tandis que l'element
fixe porte le diagramme sinusoidal La figure 3 represente un tel
montage, avec un element stationnaire ou repere, illustre - en 17 et
le disque rotatif ou echelle en 18. En pratique, afin d'eviter les
erreurs provenant de l'irregularite de la source lumineuse ou de la
reponse de l'element photo-sensible dans sa zone sensible, il est
commode d'avoir un certain nombre d'ouvertures sur l'echelle
recouvrant un certain nombre de diagrammes sinusoidaux du repere Les
centres des ouvertures doivent etre espaces de la longueur d'onde du
diagramme de facon a ce que les variations de la lumiere traversant
chaque ouverture soient en phase Dans le cas d'un echelle tournante,
les ouvertures doivent etre disposees radialement et ne doivent pas
etre exactement paralleles les unes aux autres, et de la meme maniere
les diagrammes sinusoidaux doivent etre disposes avec des longueurs
d'onde adaptees a l'espacement des ouvertures La figure 4 represente
une partie d'une telle echelle et d'un tel repere Comme l'indique la
figure 4, le repere 17 porte trois diagrammes sinusoidaux 11 disposes
parallelement l'un a l'autre L'echelle 18, dont on ne voit qu'une
partie, comprend un certain nombre d'ouvertures 13, quatre dans le cas
illustre,-dont chacune s'etend sur un demi-cycle de chaque diagramme
sinusoidal Un seul dispositif photo-sensible repond a la lumiere
traversant la totalite des quatre ouvertures C'est une technique
connue pour l'elimination de certaines erreurs Il est egalement
possible d'appliquer des techniques connues pour eliminer les tensions
continues de decalage de la sortie sinusoidale Une premiere technique
consiste a employer le meme dispositif photo- sensible pour repondre
egalement a la lumiere traversant un second jeu de raies variables
selon une sinusoide Ces elements cooperent avec un jeu de fentes
disposees de facon a ce que les variations de la lumiere recue par le
dispositif photo-sensible en provenance des deux jeux de raies soient
en opposition de phase. La largeur des ouvertures 13 n'est pas
necessairement egale exactement a une demi-longueur d'onde du
diagramme sinusoidal Des largeurs comprises entre un quart et trois
quarts de longueur d'onde sont convenables, mais les centres des
ouvertures doivent etre separees d'une longueur d'onde. L'avantage
particulier de l'ouverture egale a une demi- l O longueur d'onde est
l'annulation complete des harmoniques paires de la sortie du detecteur
et la reduction des harmoniques impaires d'un facteur egal a leur
numero d'harmonique La presence des harmoniques est due aux
imperfections dans la forme du diagramme sinusoidal D'autres largeurs
des fentes reduisent le taux d'harmoniques, mais dans une moindre
mesure. Comme cela a deja ete suggere, les moyens generateurs de
signaux sinusoidaux definis ci-dessus peuvent etre utilises comme
dispositifs codeurs de position Dans le cas de la forme de realisation
des figures 3 et 4, ces moyens peuvent etre utilises comme codeurs
d'angle de rotation d'un arbre, en utilisant des circuits
electroniques appropries Mais, pour determiner la direction de la
rotation du disque, il est necessaire d'ajouter un autre diagramme ou
un autre jeu de diagrammes Il y a aussi des enveloppes sinusoidales
mais elles sont decalees d'un quart de longueur d'onde de facon a
constituer, en liaison avec un jeu distinct d'ouvertures et un
dispositif photo-sensible distinct, une sortie cosinusoidale
L'association-des signaux sinusoidaux et cosinusoidaux permet de
determiner la direction de rotation du disque La figure 5 represente
les pieces interessantes de l'echelle et du repere dans le cas d'un
codeur d'arbre delivrant des sorties sinusoidales et cosi- nusoidales
Un montage du meme type est utilisable pour un codeur lineaire de
position, auquel cas l'echelle est un element rectiligne allonge avec
des ouvertures paralleles et non plus un disque portant des ouvertures
radiales. La transmissivite optique variant selon une sinusoide qui
est necessaire peut etre obtenue par d'autres moyens que la bande
transparente avec des bords sinusoidaux Il est par exemple possible
d'obtenir le meme effet en utili- sant un certain nombre de lignes
paralleles avec des rapports marque/espace variables On peut aussi
utiliser a titre de variante un film ou un revetement ayant une
densite variant selon une sinusoide. On admettra que la specification
necessaire a la production d'une sinusoide a faible taux d'harmoniques
depend du mouvement relatif entre les deux elements cites, quel que
soit celui d'entre eux qui est mobile ou stationnaire. L'onde
sinusoidale (ou cosinusoidale) produite a un tres faible taux
d'harmoniques et peut etre traitee electronique- ment avec peu ou pas
de distorsion.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Moyens optiques de formation d'un signal sinusoidal a faible taux
d'harmoniques caracterises par un premier element porteur d'un
diagramme a transmissivite optique variable sinusoidalement le long
d'un axe, un second element porteur d'une ouverture ayant le long de
cet axe une largeur comprise entre le quart et les trois-quarts de la
longueur d'onde du diagramme sinusoidal, un dispositif photo-sensible
repondant a la lumiere provenant d'une source lumineuse et traversant
ladite ouverture et ledit diagramme, et des moyens d'etablissement
d'un mouvement relatif entre le premier et le second elements dans une
direction parallele audit axe.
2 Moyens optiques selon la revendication 1, caracte- rises en ce que
le diagramme de transmissivite optique variable selon une sinusoide
est constitue d'une bande transparente de largeur variable ayant des
bords formes par deux ondes sinusoidales de meme longueur d'onde et en
opposition de phase.
3 Moyens optiques selon l'une des revendications precedentes
caracterises en ce que l'un des premier et second membres a la forme
d'un disque tournant, l'autre membre etant fixe par rapport au disque.
4 Moyens optiques selon la revendication 3, caracte- rises en ce que
l'element stationnaire est le premier element porteur dudit diagramme,
le disque tournant portant une pluralite d'ouvertures dont les centres
sont separes les uns des autres d'une longueur d'onde dudit diagramme.
5 Appareil optique selon l'une des revendications precedentes,
caracterise en ce que chaque ouverture a le long de l'axe une largeur
egale a la moitie de la longueur d'onde du diagramme sinusoidal.
6 Appareil optique selon l'une des revendications 1 a, caracterise en
ce que le premier element porte un certain nombre de diagrammes
sinusoidaux en phase, une partie de chaque diagramme etant alignee
simultanement avec lesdites ouvertures.
7 Codeur de position comprenant des moyens optiques selon l'une
quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que le
premier element est porte par l'une de deux pieces mobiles l'une par
rapport a l'autre, dans une direction parallele audit axe et en ce que
le second element est porte par la seconde des deux pieces.
8 Codeur de position selon la revendication 7, caracterise en ce que
le premier element porte aussi un second diagramme de transmissivite
optique variable sinu- soldalement le long dudit axe, le premier et le
second diagramme etant dephase de 90 l'un par rapport a l'autre.
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