Brevet FR2108971A1 — publié le 19720526

La présente invention est relative à un dispositif photoéleotrique d'exploration séquentielle des informations portées par des pistes codées, notamment applicable à la lecture des totalisateurs de compteurs. Dans la transmission automatique à distance des indications de compteurs, le problème se pose de disposer d'un capteur qui convertisse les indications des totaliseurs, généralement codées en binaire sur des pistes de codage adjacentes aux chiffres portés par les rouleaur, en signaux électriques correspondants. Selon le type de capteur utilisé, la réalisation de ces pistes peut faire appel à des caractéristiques mécaniques, électriques, magnétiques ou optiques pour différencier les informations binaires O et 1. les caractéristiques mécaniques ou électriques ont l'inconvénient de mettre en oeuvre des palpeurs ou des balais générateurs de couples résistants parasites et sujets à usuresd'ot en résulte une fiabilité assez faible. L'utilisation de caractéristiques magn- tiques risque aussi d'introduire des complets parasites et ne protège qu'imparfaitement le capteur contre les fraudes. La transmission sans contact des informations par des moyens photoélectriques est ainsi préférable, les pistes codées présentant alors deux caracté tiques optiques de réflexion (ou de transmission) différentes grâce à la variation d'intensité ou de couleur de la lumière réfléchisou transmise. Cependant, les dispositifs connus de balayage optique mis en oeuvre pour explorer les pistes, le plus souvent au nombre d'au moins quatre par rouleau , codées en codage binaire, des quatre ou cinq rouleaux d'un totalisateur nécessitent généralement des miroirs tournants ou des moyens équivalents. Cette solution a encore l'inconvénient de conduire à un ensemble mobile lourd et oncombrant; de plus, l'influence des lumières parasites n'est pas éliminée et des fraudes sont possibles. L'invension vise un dispositif de lecture du type photoélectrique dans lequel ces inconvénients sont en majeure partie éliminés. le dispositif, suivant l'invension, comporte une sonde coopérant avec au moins une source de lumière et un détecteur photoélectrique, et il est caractérisé en ce que la sonde est constituée au moyen de faisceaux émetteur et récepteur en fibres optiques, et que des moyens sont prévus pour commuter l'un au moins desdits fais ceaux par rapport aux pistes codées. Un premier avantage résultant de cette disposition est une protection efficace contre les lumières parasites et les risques de fraude : en effet, du fait que les faisceaux de fibres peuvent être maintenus à une distance très faible des surfaces codées par exemple de l'ordre du m m, le détecteur photoélectrique est influencé exclusivement par la caractéristique, par exemple blanche ou noire, (réfléchissante ou non), de la piste présente en face de la sonde. En outre, ce dispositif présente des avantages de fiabilité accrue et d'encombrement réduit, la sonde pouvant être réalisée sous une forme entièrement statique. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description suivante et au dessin annexé qui représente, à titre d'exemples non limitatifs, différents modes de réalisation conformes à l'invention. Sur ce dessin La fig. 1 est le schéma d'une sonde élémentaire dont des exemples de face terminale sont représentés fig. 2. La fig. )A représente le schéma d'une sonde avec commutation mécanique à l'émission0 La fig. 33 est un diagramme des signaux obtenus. les fig. 4 et 5 représentent le schéma d'une sonde avec commutation statique à la réception et à l'émission. On a représenté schématiquement sur la fig. 1 une sonde élémentaire 10 constituée par un faisceau rectiligne de fibres optiques émettrices 11, par exemple encadré par deux faisceaux de fibres optiques réceptrices 12 et 13. L trdmité de cette sonde 10, destinée à explorer aéqaentiellement les pistes codées 2 des rouleaux 3,4..., d'un totalisateur 1, est représentée par la fig.2L L'autre extrémité du faisceau émetteur 11 est éclairée par une sous ce de lumière 14, telle qu'une lampe à incrandescence.ou une diode électroluminescente. les extrémités des faisceaux récepteurs 12 et 13 sont réunies pour aboutir à un récepteur photoélectrique 15, par exemple une photodiode ou une photo-riistance. les fibres optiques constituant les conducteurs de lumière 11, 12, 13 peuvent être des fibres de verre ou de plastique. Une telle disposition est appropriée pour détecter par réflexion ltexistené d'une surface réfléchissante ou absorbante, ou encore blanche ou noire, sur la piste codée en face de laquelle la sonde se trouve dispose. Un déplacement de la sonde par aS. moyens convenables pour explorer séquentiellement les pistes codées de chaque rouleau du totalisateur i en maintenant sa face terminale à une distance approximativement constante des pistes, permet ainsi de recueillir à la sortie du photo-récepteur des signaux électriques S à deux niveaux logiques O et 1, représentatifs en code binaire du chiffre affiché par chaque rouleau.Ce déplacement peut être réalisé par exemple au moyen d'une lame souple mise en mouvement par un élément moteur électrique ou électromagnétique, ou encore au moyen d'une bilame. Cette disposition a toutefois, les inconvénients d'être encombrante et d'exercer sur les fibres optiques des contraintes mécaniques nuisibles. Il est préférable, moyennant un nombre plus important de faisceaux de fibres optiques à mettre en oeuvre, d'utiliser une disposition "pseudo-statique" dans laquelle les fibres restent immobiles, comme par exemple suivant le mode d' exé- cution schématisé fig. 3A. La sonde 20 comporte autant de faisceaux élémentaires de fibres optiques, par exemple du type indiqué fig. 2A, qu'il y a de pistes codées à lire. Les faisceaux récepteurs élémentaires 12, 13 sont réunis en un faisceau unique 22 pour aboutir devant le récepteur photoélectrique 25, alors que les faisceaux émetteurs élémentaires 11 relatifs à chaque piste forment un faisceau 21 et aboutissent respectivement dans les intervalles ménagés entre les dents d'un peigne 23. Le peigne est éclairé par la source lumineuse 24 à travers un orifice en forme de fente mobile 26 qui, au cours de son déplacement, passe ainsi successivement devant chaque faisceau émetteur élémentaire 11. On réalise alors une illumination séquentielle des différentes pistes codées 2 dés rouleaux 3, 4... du totalisateur 1, les informations étant reçues par le photorécepteur 25 qui fournit sous forme série, les signaux électriques codés correspondants S. Dans une variante de la disposition précédente, la commutation est réalisée à la réception au moyen d'un peigne et d'une fente mobile au lieu d'être réalisée à l'émission. Dans ce cas, les pistes codées sont illuminées en permanence par les faisceaux élémentaires de fibres émettrices, mais le récepteur n'est influencé que par les seuls faisceaux élémentaires qui sont séquentiellement découverts par la fente mobile lors de son déplacement. Ce déplacement peut par exemple être obtenu en ménageant la fente sur un élément mobile entrainé par un petit moteur électrique, électromagnétique, une bilame, etc... Dans ces divers modes de réalisation, au lieu d'une fente de commutation unique, on peut encore prévoir des fentes étagées, en nombre égal au nombre de rouleaux à explorer, le peigne devant lequel elles se déplacent nlayant alors que quatre intervalles respectivement affectés aux quatre pistes d'un rouleau et les fibres, sélectivement étagées, aboutissant à leur autre extrémité devant les pistes du rouleau correspondant. Dans les dispositifs utilisant une fente mobile, il peut être intéressant, si la vitesse de déplacement de la fente n'est pas constante, d'élaborer simultanément des signaux de référence servant de signaux d'horloge pour identifier plus facilement par la suite les niveaux logiques des signaux S obtenus et le rouleau auquel ils correspondent. A cet effet, une disposition complémentaire de l'invention consiste, par exemple dans le mode dé réalisation indiqué fig. 3A, à brancher sur le peigne 23 utilisé à l'émission un faisceau de fibres émettrices supplémentaires 27 aboutissant à un photodétecteur auxiliaire 25' de manière à obtenir des signaux S' synchrones du déplacement de la fente. Les signaux S issus du photodétecteur 25 et les signaux S' sont ensuite sommés dans un circuit 28. De cette manière, les signaux de sommation fournis par le circuit 28 présentent deux niveaux N1, N2 comme l'indique le diagramme de la fig. AE où' le déplacement D de le fente est porté en abscisse, chaque niveau correspondant au niveau logique O ou 1. Les intervalles entre rouleaux ne fournissant en principe qu'un signal nul ou relativement faible, il est ainsi faciale d'éliminer ce signal parasite en ne conservant que les signaux d'amplitude supérieure à un niveau N0 En vue du passage de l'interrogation du-totalisateur de rang n à celle du totalisateur de rang n + 1, on peut prévoir à une des extrémités du peigne 23 un intervalle supplémentaire 36 transmettant par un faisceau de fibres la lumière à un photodétecteur auxiliaire 29. Celui-ci élabore un signal de fin de lecture FL permettant de déclencher l'interrogation du totalisateur suivant par son dispositif de lecture associé. les dispositifs précédents nécessitent, pour la commutation, le déplacement matériel d'un élément, la sonde elle-même ou un obturateur mobile. il est encore possible de réaliser cette commutation par des moyens entièrement statiques. La fig. 4 représente une sonde de ce genre où la commutation est obtenue par des moyens électroniques0 Comme dans la variante précédente, les pistes codées du totalisateur sont illuminées en permanence au moyen d'une sonde 30 comportant des faisceaux élémentaires Il de fibres optiques émettrices, réunis à leur autre extrémité en un faisceau commun 31 éclairé par la source lumineuse 34. A la réception, les faisceaux slementaires dé fibres réceptrices 12, 13 forment un > -; 72 et aboutissent sur des photodétecteurs 551 à 35n 5 en nombre n égal au nombre de pistes codées que comporte l'ensemble des rouleaux du totalisateur.Les signaux S1 à 5n sont alors disponibles pour una transmission suivant le mode parallèle sur n sorties. Dans le cas où lton préfb- re une transmission sur une seule voie suivant le mode série, les photo-détecteurs 35 sont normalement bloqués, et seulement débloqués l'un après l'autre par un signal d'horloge extérieur de manière à être rendus sensibles séquentiellement. Un dispositif auxiliaire de multiplexage, réalisé par exemple au moyen d'un dis-ribu- teur ou d'un registre à décalage progressant sous l'action de si- gnaux d'horloge, permet d'effectuer la commutation des différents photo-détecteurs ou leur interrogation séquentielle. Les signaux S1, S2 ....Sn recueilis à la sortie sont ainsi disponibles sur une même voie suivant le mode de série. il est encore possible de réaliser cette commutation à l'émission plut8t qu'à la réception, comme il est indiqué dans le schéma de la fig.5. On utilise, de préférence, des diodes électroluminescentes 441 à 44n comme sources lumineuses et un dispositif auxiliaire de multiplexage 46 injecte successivement dans chaque diode un courant déterminant leur émission lumineuse. Les faisceaux élémentaires récepteurs sont groupés en un faisceau 43 aboutissant à un photo-détecteur unique 45 qui fournit les signaux codés S sous forme série. Comme dans les dispositifs pseudo-statiques, un signal de fin de lecture peut Qtre élaboré électroniquement, par exemple en comptant les signaux d'horloge au moyen d'un compteur d'impulsions à présélection qui, à la réception du Kième signal d'horloge, déclenche l'exploration du totalisateur suivant. Les photo-récepteurs 35 (fig.4) ou les diodes électroluminescentes 44 (fig.5) peuvent etre sous forme d'éléments discrets, ou de préférence intégrés en réseau avec le circuit de multiplexage auxiliaire. L'utilisation de diodes électroluminescentes et de photodétecteurs sensibles à la longueur d'onde de la lumière émise permet de neutraliser l'influence de l'éclairage ambiant au moment de la lecture et d'obtenir un rapport signal/bruit amélioré. Au besoin, la lumière émise peut être avantageusement modulée en fréquence par une fréquence de modulation facilitant la sélection des signaux utiles par filtrage et détection synchrone de ladite fréquence de modulation. On peut par exemple utiliser le montage de la fig. 5, mais au lieu de commander séquentiellement 11 excitation des n sources, celles-ci fonctionnent simultanément et sont modulées à des fréquences différentes.A la sortie du photo-détecteur 45 sont disposés n filtres en parallèle, accordés sur chacune des fréquences de modulation et fournissant les signaux analogues à S1, S2 ..son. Ceux-ci sont alors disponibles en parallèle, ou peuvent être transmis en série par multiplexage. La transmission des indications d'un totalisateur devant être accompagnée avantageusement de celle d'une adresse correspondante, celle-ci peut-être matérialisée : -dans le cas d'une lecture pseudo-statique, comme par exemple sui vant la disposition de la fig. 3A, par une surface codée auxiliaire représentant le codage de cette adresse et explorée avant ou après les rouleaux du totalisateur; -dans le cas d'une lecture statique, suivant les dispositions des fig. 4 ou 5,soit par une surface optiquement codée, soit par une matrice fournissant des signaux d'adresse codés à deux niveaux logiques de tension, et interrogée avant ou après les rouleaux du totalisateur. Bien entendu, l'invention n1 est pas limitée aux seuls modes de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemples. Ainsi les faisceaux de fibres optiques émettrices et réceptrices peuvent être disposés autrement que représentés sur la fig. 2A, par exemple suivant une disposition alternée représentée fig. 2B, ou encore plus simplement constitués par des fibres à section allongée, la sonde de la fig. 2A n1 étant plus constituée que par trois fibres disposées en sandwich. Dans le cas où, au lieu d'être codées en binaire sur des pistes spéciales adjacentes, les informations décimales sont figurées par des chiffres stylisés, à sept segments par exemple, les dispositions de l'invention sont également applicables en considérant qu'il s'agit alors d'un code à sept bits (ou plus): on utilise à cet effet une sonde multiple, comportant un assemblage de sept sondes élémentaires (ou plus) disposées suivant les sept positions (ou plus) que peuvent occuper les segments constituant un chiffre, et on procéde à une exploration séquentielle de ces sept segments, considérés respectivement comme une piste codée en binaire, par des moyens tels que ceux décrits précédemment en relation avec les fig. 3A, 4, 5 et leurs variantes. Dans les dispositions pseudo-statiques, les extrémités des fibres des faisceaux récepteurs peuvent encore être disposées de façon circulaire permettant alors leur exploration séquentielle à l1 aide d'une fente entrainée suivant un mouvement circulairetpar exemple par un électro-aimant rotatif. REVENDICATIONS i/ Dispositif photoélectrique d'exploration séquentielle des informations portées par des pistes codées présentant deux caractéristiques optiques de réflexion différentes, notamment applicable à la lecture de totalisateurs de compteurs, comportant une sonde coopérant avec au moins une source de lumière pour illuminer les pistes et un détecteur photoélectrique, caractérisé en ce que la sonde est constituée au moyen de faisceaux émetteur et récepteur en fibres optiques, et que des moyens sont prévus pour commuter l'un au moins desdits faisceaux par rapport aux pistes codées. 2/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde comporte un faisceau élémentaire émetteur et récepteur déplacé successivement devant les pistes codées0 3/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde comporte un nombre de faisceaux émetteurs égal au nombre de pistes codées et un faisceau récepteur communs 4/ Dispositif suivant les revendications 1 et 3/ caractérisé en ce que les moyens de commutation des faisceaux émetteurs comportent un orifice mobile déplacé entre la source de lumière et l'en- trée desdits faisceaux. 5/ Dispositif suivant les revendications1 et 3, caractérisé en ce qutil comporte des sources de lumière en nombre égal à celui des faisceaux émetteurs, ces sources étant respectivement associées auxdits faisceaux et excitées électroniquement l'ur.eaprès 11 autre. 6/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la sonde comporte un nombre de faisceaux récepteurs ete étec- teurs photoélectriques égal au nombre de pistes codées, et un faisceau émetteur commun. 7/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commutation des faisceaux récepteurs comportent au moins un orifice mobile déplacé successivement entre la sortie des faisceaux récepteurs et leur détecteur photoélectrique correspondant. 8/ Dispositif suivant les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que les moyens de commutation des détecteurs photoélectriques comportent un dispositif de multiplexage. 9/ Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un faisceau émetteur supplémentaire balayé par l'orifice mobile et aboutissant à un détecteur photoélectrique auxi liaire, les signaux issus du premier détecteur photoélectrique et ceux du détecteur auxiliaire étant appliqués sur un circuit de sommation. 10/ Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractéri sé en ce qu'il comporte des sources de lumière en nombre égal à celui des faisceaux, ces sources étant modulées en fréquence par des fréquences différentes et en ce que le détecteur photoélectrique est suivi de filtres accordés sur chacune des fréquences de modulation. 11/ Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une sonde multiple ayant une configuration prédéterminiEcorrespondant aux éléments constitutifs de chiffres stylisés. 12/ A titre d'application à la lecture de totalisateurs de compteurs, dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commutation sont agencés pour explorer une adresse codée avant ou après l'exploration des pistes d'informations. 13/ Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de commutation comportent une matrice de contacts à deux niveaux de tension explorée par un dispositif de multiplex yi 14/ A titre d'application à la lecture de totalisateurs de compteurs, dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commutation relatifs à un totalisateur comportent un pas supplémentaire destiné à déclencher en fînde lecture d'un totalisateur, l'interrogation du totalisateur de rang suivant. 15/ Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de commutation comportent un faisceau émetteur de fibres optiques relié à un détecteur photoélectrique supplémentaire déclenchant la lecture du totalisateur de rang suivant. 16/ Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de commutation comportent un compteur d'impulsiom à présélection, attaqué par des signaux d'horloge et fournissant un signal de déclenchement de lecture au totalisateur de rang suivant.