Il ne s'agit en fait pas d'un comptage des billes mais d'une mesure du pourcentage du débit maximum (ce débit maximum dépend en fait la vitesse du convoyeur mais cette dernière est censée être constante et un peu au-delà de 1 bille/s).
Autrement dit, c'est le rapport entre la durée pendant laquelle le capteur est activé (quand des billes lui passent dessous) et la durée pendant laquelle on considère la mesure.
Par exemple :
- S'il y a tout le temps des billes alors l'aiguille ira se stabiliser vers 100% (tout en haut)
- S'il n'y a jamais de billes alors l'aiguille ira se stabiliser vers 0% (tout en bas)
- S'il y a en moyenne 1 bille pour 2 emplacements alors l'aiguille ira se stabiliser vers 50%, avec une oscillation résiduelle +- importante selon la répartition des billes cf explication ci-dessous
- Avec 3 billes pour 4 emplacements, stabilisation de l'aiguille vers 75%
- Etc...
L'oscillation résiduelle de l'aiguille dépend de la façon dont s'enchaînent les places pleines et vides sur le convoyeur. En reprenant notre exemple de 50% :
- Si on a une parfaite alternance plein, vide, plein, vide... alors l'oscillation sera minimale
- Si par contre on alterne entre 10 pleins et 10 vides alors l'oscillation sera plus importante
- Si on alterne entre 100 pleins et 100 vides alors on ne pourra peut-être plus parler d'oscillation résiduelle de l'aiguille : elle a des chances de passer à 100% puis à 0%. Mais alors un débit moyen a-t-il encore du sens dans ce cas puisqu'on veut aussi que notre aiguille suive les changements de débit
- Et ainsi de suite pour tout cas intermédiaire, enchaînement irrégulier...
Mon mécanisme est en fait un filtre passe-bas : il lisse alternances très rapides entre places occupées et libres (c'est-à-dire arrive à en faire une moyenne) mais doit refléter les variations de cette moyenne selon leur lenteur.
Il n'y a pas de limite franche en terme de rapidité/lenteur entre durée où on lisse et durée dont on laisse passer les variations ; c'est progressif avec la composante fréquentielle de l'enchaînement des pleins et des vides. On peut ajuster cette limite floue (qu'on appelle cependant fréquence de coupure dans le jargon des filtres), dans notre cas en changeant la vitesse de rotation du disque ou bien le rapport d'engrenages du chariot. Il faut juste faire un compromis :
- En allant + vite, l'aiguille réagira rapidement aux changements de débit, mais oscillera davantage
- En allant + lentement, l'aiguille oscillera moins mais mettra davantage de temps à refléter un changement
On peut expérimenter tous ces phénomènes à l'aide de la simulation animée, interactive du circuit électronique suivant (parce qu'il existe des analogies entre grandeurs mécaniques et électriques ; ici par exemple, courant et vitesse, tension et position).
Le modèle est à télécharger ici :
http://www.mgtx.fr//LEGO/GBC/DeBilleMet ... cuitjs.txt
... puis il faut l'ouvrir dans le simulateur situé ici (libre service ; pas besoin de s'inscrire) :
http://www.falstad.com/circuit/
Le générateur de signaux en haut à gauche ne simulera que des enchaînements réguliers de passages de billes (un certain nombre de pleins suivi d'un certain nombre de vides). Une fréquence lente ou rapide représentera un nombre total d'emplacements respectivement élevé ou faible. Le rapport cyclique représentera le pourcentage d'emplacements pleins (qui seront consécutifs).
Les signaux de sortie et d'entrée s'affichent dans l'oscilloscope en bas (ne pas oublier de lancer la simulation si elle est arrêtée).
Si l'on veut que le filtre réagisse + rapidement alors il faut baisser la valeur de la résistance ou du condensateur, et inversement si on veut qu'il soit + lent.
Thierry C.
(également Thierry-GearsManiac chez EuroBricks)