Machine à calculer

[Nico71]

Pour faire suite à ce viiiieeeeuuux topic : post58351.html#p58351 Je me relance dans la fabrication d'une machine à calculer de type pascaline avec quelques ajouts.

Le but étant de reproduire un mécanisme de type pascaline avec sautoir et report de la retenue, 6 digits. D'y adjoindre ensuite un mécanisme de clavier par appui et d'autre chose ensuite.

Je suis au stade du mécanisme de base, fonctionnel, et bientôt du système de clavier.

Pour commencer une vue du cœur de la bête :





Le mécanisme est assez simple, basé sur celui de la pascaline original, et des travaux de Thiago pour le mécanisme en lego, bien que adapté au niveau des systèmes à dents. (son idée des dents bionicle pour le sautoir est parfaite, bien mieux que tout mes prototypes).



En faisant avancer un digit (de 0 à 9), on tourne l'axe principal qui fait tourner une poulie avec deux pins. Ceux ci lève progressivement le sautoir du digit d'à coté, jusqu'à le relâcher. Ce sautoir est équipé d'un mécanisme à dent autorisant la rotation que dans un sens, lorsqu'il se lève, l'axe du second digit ne bouge pas car bloqué par un autre mécanisme à dent (celui du dessus), mais le sautoir se déplace et parcourt 2 dents sur une 20t. Lorsque le sautoir est relâché, celui ci tombe, et entraîne l'axe d'1/10 de rotation vu que les dents bloquent, et on a notre système de retenue.



Pas assez clair ? Voici une vidéo qui explique mieux que moi ^^



Ainsi que le fonctionnement de la vraie pascaline ici :



Détail du système de sautoir :





Le système est fiable, fonctionne bien, mes imprimés de cadran ne sont pas parfaits mais ils seront remplacés par des rouleaux pour montrer les chiffres, avec deux lignes pour ajouter et soustraire avec la méthode du complément (on verra ça dans une prochaine vidéo).

Dans le principe, se système permet d'avoir des sautoirs indépendants, permettant un report en cascade facile et sans contrainte, chaque digit charge le sautoir d'à coté et le relâche. Cela ne nécessite pas plus de force pour faire une retenue que pour 100, par rapport au mécanisme à dent mutilée. La clé étant que le charge de se sautoir nécessite moins d'effort que le sautoir en fourni lorsqu’il tombe. Simplement le sautoir est lourd, et le bras de levier des poulies avec pins et de 1t, maximisant le couple de relevage. Je vais néanmoins alourdir encore un peu les sautoirs car avec le reste de la mécanique autour, il y a des pertes par frottement, que je veux compenser.

Voila, ça peut paraître simple mais le fonctionnement est précis et a nécessité beaucoup de prototype ! N’hésitez pas si vous avez des questions, prochaine étape, le système de clavier

[Anto]

Super efficace comme système !
(pas étonnant vu son créateur )

Comment tu vas t'y prendre pour le clavier ?
Déjà, je pense que tu vas faire varier le nombre de tours faits en sortie grâce à un positionnement différent des touches sur un espèce de levier (plus la touche est loin (8 ou 9), plus ça fait de tours). Avec un séquenceur en sortie permettant de récupérer des dixièmes de tours (de 1/10 à 9/10). Du coup, tu pourrais faire des additions (et soustractions) à l'infini ?

Est-ce que tu comptes mettre des nombres négatifs pour les soustraction ? Pour pouvoir faire des soustractions du genre 3-9=-6.

Pour les soustractions, tu vas faire un système similaire inverse ? (ou carrément un truc qui n'a rien à voir )

[Kwear]

Je suis admiratif. C'est propre, c'est clair et simple (dans le sens pas de superflu) et donne forcément envie de voir la suite.

[Nico71]

Pour le clavier, j'ai tenté un clavier à 9 touches mais avec les engrenages lego et les jeux dans tout les sens, ça ne fonctionne pas assez bien, ce n'est pas fiable. J'avais tenté un proto il y a longtemps mais c’est moyen :



Tu coup je suis revenu à un clavier à une touche seulement, chaque clic rajoute 1 au digit, il y donc 6 boutons. Si on veut ajouter 1234, on appui 1 fois sur le millier, 2 fois sur la centaine, 3 fois sur les dizaines, et 4 fois sur les unités.

Pour la soustraction, non ça ne fonctionne pas dans les deux sens, à cause du principe des mécanismes à cliquet, la solution est de faire la soustraction par le complément comme sur la vrai pascaline (je détaillerais), ainsi les tambours tournent toujours dans le même sens et on a pas de problème de jeu.

[Vinz]

Ca fait quelques semaines que je m'intéresse aux Pascalines, notamment avec les MOC de Thiago, et j'avais un peu de mal à voir comment elles étaient conçues.
Merci pour tes photos, vu que ton système est compact et efficace, je le ré-utiliserai certainement

[beni]

Comme d'habitude avec toi, on a une réalisation superbe et propre.

Ton travail est même relayé jusque sur VK (le facebook russe) avec des commentaires comme "impressionner....."

[Gandalf]

+1 avec beni, c'est impressionnant de simplicite, d'efficacite et de proprete

Fallait y penser, et le rendu est juste superbe !

[ted1057]

simple, net, efficace

WHAT ELSE

[Nico71]

Hello !

La suite de la pascaline. Aujourd'hui le système de clavier !





Au début je voulais faire une touche pour chaque nombre de 1 à 9, chaque appuis ajouterai au tambour reliée le nombre indiqué, un peu comme sur les premières FACIT :



Sauf que voila, en lego c'est compliqué, et même les versions qui marchaient pas trop mal était pas vraiment fiables, à cause du fait qu'il n'y ai pas de roue dentée de 10 dents (20 seulement) et à cause des jeux, jeux découplés par la précision nécessaire avec un engrenage de 20 dents. Du coup j'avais un prototype mais il fallait constamment vérifier sur les tambours finals que les compte étaient bon (qu'on avait bien ajouté les bonnes valeurs sans entre-valeurs). Du coup pas vraiment top !



Je suis revenu à un système plus simple, avec un seule bouton pression, chaque appuis ajoute 1 au tambour. Si l'on veut ajouter 2, on appuie deux fois et ainsi de suite. Le système à l'avantage d'être simple, en direct sur la roue dentée d'entrainement donc quasi sans jeu, et avec butées contrôlées, donc quand on appuis, ça ajoute deux dents sur la 20t d'entrainement donc 1/10 de tour.



Le fonctionnement est assez simple, le bouton monté sur ressort et guidé en translation, tire une bielle, qui vient actionner une autre bielle. Sur celle ci est monté un cliquet à dent lui même sur pivot. Lorsque on appui on fait descendre l'ensemble, le cliquet arrive en contact avec la roue de 20t, puis la fait tourner de 2t, lorsque le système remonte, l'articulation du cliquet permet de ne pas bloquer, et son poids le remet en place, et comme on l'a fait tourner de 2 dents / 20, on fait 1/10 de rotation, soit 1 de plus



Chaque système de bouton est démontable et indépendant, facilitant la construction et les opérations de maintenance.

Petite vidéo pour expliquer :



Depuis la vidéo, j'ai changé quelques petites choses, j'ai alourdi le retour des cliquets (l'appui frénétique de 0 à 9 pouvait le faire sauter) et modifier la butée haute pour une attaque moins franche de la roue dentée (avec un angle un peu en direction de son axe mais plus sur le coté).

Voila c'est tout, la je travaille sur le système de visualisation du résultat avec la possibilités de faire des soustractions par complément et un système d'overflow qui indique lorsque le résultat dépasse la capacité de la machine (à savoir 999999).

[method]

C'est du beau travail ! Bravo, je suis toujours émerveillé de voir tout le potentiel des Lego et les créations de certains en deviennent même simplement géniales. La mécanique, la réflexion pour arriver à un tel travail. Vraiment chapeau !!

[Nico71]

La suite !

Aujourd'hui, le mécanisme d'overflow (dépassement de capacité) et la méthode du complément pour soustraire avec cette machine.



Le dépassement de capacité, appelé overflow se produit lorsqu'on ajoute de trop grand nombre et que la machine ne peut pas les afficher. C'est la même chose qui se passe dans les calculatrices électriques (bien que la limite soit bien plus loin). Ici, étant donné qu'il n'y a que 6 digit, l'écriture de 999 999 ne pose aucun souci, mais si on ajoute un, alors la machine affiche 000 000, et non 1 000 000 car il manque un 7ème digit. Le mécanisme d'overflow est là pour indiquer que la machine a atteint son maximum.



Elle se présente sous la forme d'une petite pancarte qui jaillit lorsque l'overflow est détecté. Le mécanisme de détection est relativement simple. La pancarte est maintenu en bas grâce à une roue dentée et un cliquet, lorsque le 6ème digit à fait un tour (passe de 9 à 0), il pousse le cliquet ce qui libère la roue, un élastique assure alors la levé de la pancarte.





La remise à 0 se fait manuellement, en repoussant la pancarte et en verrouillant le cliquet.

Passons à la méthode du complément pour soustraire des chiffres. La pascaline fonctionne grâce à des systèmes à cliquet (deux par digit), de ce fait il n'est pas possible de faire tourner les tambours numérotés dans les deux sens, ils ne tournent que dans un sens, et ne peuvent donc que additionner. Pour faire des soustractions, on utilise alors la méthode du complément qui revient à faire en fait des additions de complément et donc avoir des soustractions.

Chaque chiffre sur le tambour possède son complément suivant l'ordre suivant :
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Le complément de 451 et par exemple 548.



Pour le confort visuel, un panneau se déplaçant à l'aide des leviers bleu permet de faire apparaître la ligne des chiffres normaux, ou leur complément.



La technique pour faire une soustraction est la suivant. Par exemple 15 -7
1/basculer le panneau sur les compléments
2/faire apparaître le chiffre 15 sur l'afficheur en appuyant sur les digits associés (vous remarquerez qu'on rentre en faire le complément de 15 : 84)
3/ajouter ensuite 7 en appuyant 7 fois sur le premier digit
4/le résultat apparaît alors dans la fenêtre : 08
(les chiffres 9 à gauche de comptent pas car équivalent à des 0).

Cette technique à l'avantage de ne pas avoir à calculer le complément des nombres associés. On pourrait très bien rester sur le panneau d'addition et rentrer le complément du premier chiffre 15 soit 84, puis rajouter 7, et basculer l'affichage pour voir le résultat. On aura fait en fait 84 + 7 = 91, et le complément de 91 est bien 08 ce qui donne au final la soustraction de 15 par 7.

L'affichage des nombres compléments permet d'éviter d'avoir à les calculer.



La méthode marche aussi s'il y a des retenues à faire. Par exemple 459 - 276
1/on baisse la fenêtre pour voir les compléments
2/on fait apparaître 459 ce qui revient à ajouter 540 (on saisie en fait 540)
3/on ajoute 276 en ajoutant 2 fois sur le troisième digit, 7 fois sur le second, et 6 fois sur le premier
4/le résultat apparaît : 183

On vient de réaliser en fait l'addition de 540 + 276 ce qui donne 816 et on lit son complément soit 183 ce qui est bien la soustraction de 459 - 276.

Pour mieux comprendre tout ça, la vidéo explicative !



N'hésitez pas si vous avez des questions

La prochaine vidéo sera la dernière est présentera la machine en entier

[Anto]

La méthode du complément c'est assez simple, mais hyper efficace !

Est-ce que tu penses pouvoir faire des multiplications et des divisions en utilisant ce genre de méthode ?

[tewi]

Nico, fantastique réalisation, j'overkiff. Le fonctionnement est un réel plaisir des yeux. Parfait jusque dans les choix esthétiques.

Anto, google est ton ami des fois La machine de Pascal est une additionneuse! donc pas de multiplication; il y a cependant une méthode pour multiplier des nombres, la même que quand tu poses ta multiplication sur le papier: tu multiplies les chiffres 1 par 1 et tu entres les résultats intermédiaire à éditionner dans la pascaline. Pas top, mais ça marche. Et pour ça, la machine de Nico est déjà prête évidemment.

[Kwear]

pfioou c'est prodigieux, beau, bien construit... la video apporte son aide à la compréhension du tout. Bon point supplémentaire (s'il en fallait encore un) pour le côté démontable en 2 clics pour la maintenance.

L'évolution et la pancarte overflow, c'est la cerise sur le gâteau et c'est même assez rigolo (le pan des tex avery). Tu n'auras pas volé les félicitations.

[Tofe59]

Merci pour ton travail, belle réalisation.

Chaque chiffre sur le tambour possède son complément suivant l'ordre suivant :
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Le complément de 451 et par exemple 540.

si j'ai bien suivi, le complément de 451 ne devrait il pas être 548?