Brevet FR2113895A1 — publié le 19720630

La présente invention se rapporte aux dispositifs détecteurs de rotation. L'obJet de 11 invention est un dispositif perfectionné de détection de la vitesse de rotation d'un organe rotatif tel qu'une roue de véhicule. Selon un premier aspect de la présente invention un dispositif détecteur de la rotation d'un organe rotatif comprend une source lumineuse, un dispositif photosensible, et un guide lumineux à fibres optiques agencé pour transmettre au dispositif photosensible la lumière émise par la source lumineuse, des moyens associés à l'organe rotatif étant agencés pour pouvoir entre entrainés continuellement avec l'organe rotatif et, par suite, pour interrompre de manière intermittente le trajet de la lumière de la source lumineuse au dispositif photosensible pendant la rotation de l'organe rotatif. Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif détecteur de la vitesse d'une roue de véhicule comprend une source lumineuse installée près d'un organe as socié à la roue et comportant des moyens pour interrompre de manière intermittente la lumière transmise par la source lumineuse pendant la rotation de la roue, et un guide lumineux à fibres optiques agencé pour transmettre des impulsions de lumière de la source lumineuse à interruptions à un dispositif lumineux monté sur une partie suspendue du véhicule pendant la rotation de l'organe rotatif. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de détection de la rotation selon la présente invention la figure 2 est un schéma d'un circuit électrique à utiliser avec le dispositif de détection de la rotation de la figure 4 la figure 3 est un schéma d'une variante de circuit électrique à utiliser avec le dispositif de la figure 3 les figures 4 à 10 sont des vues schématiques d'autresréalisations de dispositifs de détection de la rotation selon la présente invention. Dans le fonctionnement de certains types de systèmes électroniques anti-dérapants pour véhicules, en particulier pour les avions, il est nécessaire de contr8ler continuellement la vitesse de rotation de toutes les roues du véhicule auxquelles on peut appliquer des forces de freinage. Selon la présente invention, on peut produire un signal électrique relié à la vitesse de rotation d'une roue d'avion par l'utilisation d'un dispositif photosensible soumis à des impulsions lumineuses à une fréquence reliée à la vitesse de rotation de la roue. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 1, un dispositif photosensible 10 est logé dans le corps 11 de l'avion, et il reçoit des impulsions lumineuses transmises par un guide lumineux 12 à fibres optiques à partir d'un générateur 13 d'impulsions lumineuses associé à une roue en contact avec le sol de manière à produire des impulsions lumineuses à une fréquence reliée à la vitesse de rotation de la roue.Le dispositif photosensible 10 peut être une photo-diode D1 insérée avec une résistance R1 (voir figure 2) aux bornes de la sortie d'une alimentation réglée en courant continu pour fournir un signal de sortie à un amplificateur à la connexion entre la photo-diode D1 et la résistance Rî. Chaque impulsion lumineuse provoque un changement des caractéristiques électriques du dispositif photosensible et, par suite, l'entrée à l'amplificateur est sous forme d'une série d'impulsions reliées à la vitesse de rotation de la roue donnée de l'avion. L'amplificateur est à sortie carrée et comprend deux transistors T1 et T2 et six résistances R2 à R7 qui produisent une sortie d'impulsions canées de dimension uniforme à un condensateur C1. La sortie de l'amplificateur en C1 est couplée à un circuit intégrateur comprenant deux diodes de Zéner CR1 et CR2, un condensateur C2 et une résistance R8 afin de produire un signalde sortie en courant eontinuaux bornes de la résistance R8. Le niveau de tension du signal de sortie continu est relié à la fréquence des impulsions lumineuses reçues par la photo-diode et représente donc une mesure de la vitesse de la roue d'avion. En variante, le dispositif photosensible peut être un photo-transistor (PT1) incorporé à un circuit amplificateur de la manière représentée sur la figure 3. Pour engendrer des impulsions lumineuses dépendant de la vitesse de rotation de la roue du véhicule, un guide lumineux 14 à fibres optiques dirige la lumière provenant d'une source lumineuse 15 à l'arséniure de gallium, qui peut entre installée dans le corps 11 de l'avion près du dispositif photosensible 10, vers un c8té d'un disque 16 à fentes radiales monté dans des paliers 17 et disposé près de la roue du véhicule (non représentée), avec laquelle il peut tourner. le second guide lumineux 12 à fibres optiques est positionné de l'autre c8té du disque en alignement axial avec l'extré- mité de l'autre guide lumineux 14, et il transmet la lumière du premier guide lumineux au dispositif photo sensible 11 lorsqu'une fente 18 du disque à fentes est disposée entre les extrémités des deux guides lumineux. Bes fentes du disque peuvent être ouvertes ou remplies d'une matière transparente. En variante, le disque tout entier peut être en une matière transparente enduite d'une matière opaque de manière à former des zones transparentes appropriées sur la surface du disque. Dans un second mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 4, les deux guides lumineux ne sont pas alignés l'un par rapport à l'autre. Le guide lumineux 20 partant d'une source lumineuse 21 se termine du même cêté du disque 22 que le guide lumineux 23 allant jusqu'au dispositif photosensible 24, et dirige un faisceau lumineux au-delà de la périphérie du disque parallèlement à l'axe de rotation du disque. Un premier élément réfléchissant constitué par un miroir plan 25 est agencé pour diriger le faisceau lumineux radialement vers l'intérieur en direction de l'axe de rotation du disque, et un second miroir 26, placé du même coté du disque et disposé à angle droit par rapport au premier miroir, est agencé pour réfléchir le faisceau lumineux axialement en direction du disque à fentes, en alignement avec l'extrémité de l'autre guide lumineux 23. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 5, un dispositif détecteur de rotation 28 est construit de manière sensiblement similaire au dispositif du premier mode de réalisation, sauf que l'on utilise un seul guide lumineux 30 à fibres optiques à la fois pour transmettre la lumière d'une lampe à filament 31 vers un disque rotatif 32 et pour transmettre vers l'arrière les impulsions lumineuses à un dispositif photosensible 33. La lumière est réfléchie sous forme d'impulsions par des régions radiales 34 du disque qui réfléchissent la lumière. Selon une variante représentée sur la figure 6, la lumière peut être réfléchie par un miroir 40 sur le caté éloigné d'un disque 41 à fentes afin de réfléchir la lumière à travers les fentes jusqu'à l'extrémité du guide lumineux 43. De préférence, une extrémité du guide lumineux est divisée pour former deux branches d'un guide en forme d'Y, une branche pour la lumière de la source lumineuse et l'autre branche pour transmettre la lumière réfléchie au dispositif photosensible. En variante, les deux branches peuvent faire partie d'un groupe-guide lumineux en forme d'Y fixé à une extrémité à un seul guide lumineux. Dans un quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 7, un dispositif détecteur de la rotation est construit sensiblement comme on l'a décrit à propos du troisième mode de réalisation et représenté sur la figure 5, sauf que les fibres à l'extrémité du guide lumineux près du disque rotatif 50 sont épanouies GOUS forme b'un anràu, les fibres individuelles étant dirigées vers le disque rotatif, et qu'un masque à fentes est disposé entre l'élément rotatif et le guide lumineux. Le masque à fentes comporte plusieurs fentes radiales 52 disposées sur sa circonférence, qui correspondent à la pluralité des zones réfléchissantes du disque rotatif. Le masque est fixe par rapport à l'extrémité du guide lumineux et, pendant la rotation du disque, la lumière dirigée à travers le masque en provenance d'une source lumineuse 53 est réfléchie par chacune des zones réfléchissantesen même temps lorsque les zones réfléchissantes coïncident avec les fentes. Le guide lumineux reçoit ainsi des impulsion5 lumineuses à travers chaque fente à une fréquence qui dépend du nombre de fentes dans le masque et de la vitesse de rotation du disque rotatif. Dans une variante d'agencement représentée sur la figure 8, on peut remplacer le disque rotatif et le masque, respectivement, par un tambour rotatif 60 logé dans une enveloppe 61 et présentant des zones axiales 62 qui réfléchissent la lumière, et par un masque cylindrique 63 relativement fixe présentant des fentes axiales espacées 64 disposées sur sa circonférence. L'extrémité du guide lumineux proche du masque est à nouveau épanouie mais les extrémités des fibres individuelles sont dirigées radialement vers l'extérieur en direction du masque. Dans le cinquième mode de réalisation représenté sur la figure 9s un dispositif détecteur de la rotation est construit sensiblement comme décrit à propos de la figure 8, sauf que les zones réfléchissantes de la lumière du tambour rotatif sont remplacées par plusieurs régions qui transmettent la lumière sous forme de fentes axiales 70, et que le masque 71 est disposé autour du tambour rotatif pour définir plusieurs sources lumineuses à partir d'un émetteur lumineux continu 72 disposé circonférentiellement et logé dans l'enveloppe 73. Dans ce cas, le guide lumineux 74 ne sert qu'à transmettre la lumière au dispositif photosensible. Un avantage spécial de cette construction est que le dispositif photo sensible reçoit la lumière simulta nément d'un certain nombre de sources lumineuses et que, par suite, il n'est pas nécessaire d'utiliser des sources lumineuses qui rayonnent séparément avec une intensité suffisante pour activer le dispositif photosensible. Il est donc possible d'utiliser une source lumineuse à basse intensité à particules ss comme émetteur lumineux 72. Dans un sixième mode de réalisation représenté sur la figure 10, un dispositif détecteur de la rotation comprend un tambour rotatif 80 comportant une section cylindrique présentant des fentes axiales 81, et le tambour rotatif est logé dans une enveloppe 82 comportant une section cylindrique 83 présentant une surface réfléchissante sur sa face radialement intérieure 84. Un guide lumineux 85 à fibres optiques entre dans la section cylindrique du tambour rotatif et les fibres à itextrémité du guide sont épanouies radialement pour former plusieurs groupes 86 de fibres espacées circonférentiellement à des intervalles qui coïncident avec les fentes 81 du tambour rotatif. L'autre extrémité du guide lumineux est fixée à un groupe-guide lumineux en forme d'Y, et une source lumineuse 88 ainsi qu'un dispositif photosensible 89 sont disposés aux extrémités de deux des branches du guide en Y. Pendant-la rotation du tambour rotatif, la lumière provenant- de la source lumineuse 88 est transmise le- long du guide lumineux aux groupes 86 de fibres à l'extrémitE du guide et, à chaque intervalle de temps où les fentes 81 du tambour rotatif coïncident avec les groupes de fibres, la surface réfléchissante de l'enveloppe 82 renverra la lumière aux extrémités des fibres. Be dispositif photosensible 89 reçoit ainsi des impulsions lumineuses à une fréquence qui dépend - de la vitesse de rotation du tambour et du nombre de fentes dans ledit tambour. Comme variante de guide lumineux pour les agencements représentés sur les figures 7 à 9, on peut utiliser, ou adapter à être utilisé, un guide lumineux à fibres optiques formé à son extrémité de groupes de fibres espacées circonférentiellement. Par l'utilisation d'un tel guidc lumineux, les masques relativement fixes 51, 63 et 71 des figures respectives 7, 8 et 9 ne sont plus nécessaires. Une caractéristique particulière d'un guide lu minou dans lequel ltextrémité est épanouie et comporte des groupes de fibres espacés circonférentiellement par comparaison avec un guide lumineux dans lequel les fibres sont épanouies mais ne comportent pas de groupes espacés circonférentiellement est qu'une plus grande quantité de lumière provenant de la source lumineuse est réfléchie le long du guide lumineux pour retourner au dispositif photosensible. Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, l'élément rotatif d'interruption de la lumière est séparé de la roue, et peut être avantageusement monté dans un essieu creux de roue sur le train d'atterrissage d'un avion. En variante, la roue elle-meme peut présenter une surface interrompue comprenant des fentes, des saillies ou des miroirs agencés pour interrompre ou pour réfléchir un faisceau lumineux de ia manière déjà décrite. Il est clair que l'on peut imaginer diverses combinaisons des agencements décrits ci-dessus ; en particulier, les agencements concernant un élément rotatif du type à disque peuvent être appliqués à un élément rotatif du type à tambour, et réciproquement. Un avantage d'un dispositif détecteur de la rotation selon l'invention est que le dispositif photosensible, l'amplificateur et les connexions électriques peuvent être placés en une position éloignée de la région des roues et des freins d'un véhicule, où des états excessifs de chocs, de vibrations et de chaleur peuvent exister. La sortie de l'amplificateur détecteur de la vitesse peut autre utilisée directement pour un affichage visible de la vitesse de la roue et aussi pour entre fournie à des circuits de commande numériques ou analogiques qui peuvent être agencés pour intégrer ou différencier les signaux appropriés afin de donner une mesure respective de la distance parcouruc et de l'accélération ou de la décélération, et qu'on peut.uti- liser, par exemple, dans une installation anti-dérapante d'un véhicule. REVENPICATI0NS 1. Dispositif pour détecter la rotation d'un organe rotatif comprenant une source lumineuse et un dispositif photosensible, caractérisé en ce qu'un guide lumineux à fibres optiques est agencé pour transmettre au dispositif photosensible la lumière émise par la source lumineuse, des moyens associés à l'organe rotatif étant agencés pour pouvoir entre entrainés continuellement avec l'organe rotatif et, par suite, pour interrompre de manière intermittente le trajet de la lumière de la source lumineuse au dispositif photosensible pendant la rotation de l'organe rotatif. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'organe rotatif comporte au moins une région qui réfléchit la lumière et au moins une région qui ne réfléchit pas sensiblement la lumière, espacées circonférentiellement l'urede l'autre, de manière à interrompre de manière intermittente le trajet de la lumière de la source lumineuse au dispositif photosensible pendant la rotation de l'organe rotatif. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe rotatif comporte au moins une région qui transmet la lumière et au moins une région sensiblement opaque, espacées circonférentiellement l'une de l'autre, de manière à interrompre de manière intermittente le trajet de la lumière de la source lumineuse au dispositif photosensible pendant la rotation de l'organe rotatif. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse est montée de manière non rigide par rapport à 1' organe rotatif, un guide lumineux à fibres optiques étant installé pour transmettre la lumière de la source lumineuse à l'organe rotatif. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'organe rotatif comporte au moins une région qui transmet la lumière et au moins une région sensiblement opaque, espacées circonférentiellement l'une de liautre, caractérisé en ce que le guide lumineux associé à la source lumineuse est agencé pour transmettre la lumière vers une surface de l'organe rotatif, et en ce que le guide lumineux associé au dispositif photosensible est agencé à l'opposé et sensiblement en alignement avec le guide lumineux associé à la source lumineuse de manière à diriger vers le dispositif photosensible la lumière qui traverse l'organe rotatif à partir de la source lumineuse. 6. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'organe rotatif comporte au moins une région qui transmet la lumière et au moins une région sensiblement opaque, espacées circonférentiellement l'une de l'autre, caractérisé en ce que deux guides lumineux ne sont pas alignés l'un par rapport à l'autre à l'endroit de l'organe rotatif, et en ce qu'au moins un élément réfléchissant est prévu pour réfléchir la lumière d'un guide lumineux vers l'autre guide lumineux. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un seul guide lumineux à fibres optiques est prévu pour transmettre la lumière de la source lumineuse à l'organe rotatif et pour transmettre au dispositif photosensible la lumière réfléchie provenant de la source lumineuse. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'organe rotatif comporte au moins une région qui transmet la lumière et au moins une région sensiblement opaque, espacées circonférentiellement l'une de I1 autre, caractérisé en ce qu'un élément réfléchissant est agencé sur le c8té opposé de l'organe rotatif pour réfléchir vers le guide lumineux la lumière qui traverse l'organe rotatif. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif photosensible est monté de manière indépendante par rapport à l'organe rotatif. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse est montée près de l'or- gane-rotatif afin de diriger la lumière directement sur I1 organe rotatif. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la source lumineuse est constituée par plusieurs sources lumineuses espacées circonférentiellement à l'intérieur d'une partie axiale d'une enveloppe du dispositif détecteur de la rotation, l'organe rotatif comprenant un tamtour comportant des fentes axiales dont la répartition angulaire correspond à l'espacement des sources lumineuses afin d'interrompre de manière- intermittente le trajet lumineux de la source lumineuse au dispositif photosensible pendant la rotation de 1' organe rotatif. 12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une extrémité du guide lumineux à fibres optiques est épanouie vers l'extérieur de sorte que le guide peut recevoir la lumière d'une région circonférentielle de l'organe rotatif. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les fibres de l'extrémité épanouie du guide lumineux à fibres optiques sont disposées en groupes espacés circonférentiellement. 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un masque à fentes s'étend autour de la périphérie de l'extrémité épanouie du guide lumineux à fibres optiques. 15. Dispositif détecteur de la vitesse diune roue de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif détecteur de la rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 et des moyens pour mesurer les signaux de fréquence engendrés par le dispositif détecteur de la rotation. 16. Dispositif détecteur de l'accélération d'une roue de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif détecteur de la rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 et des moyens pour mesurer le changement de fréquence des signaux engendrés dans le dispositif détecteur de la rotation. 17 Installation anti-dérapante pour véhicule, caractérisé en ce qu'elle comprend un dispositif détecteur de la vitesse d'une roue de véhicule selon la revendication 15. 18. Installation anti-dérapante pour véhicule, caractérisé en ce qu'elle comprend un dispositif détecteur de l'accélération d'une roue de véhicule selon la revendica tion 16.