Brevet FR2224739A1 — publié le 19741031

ta présente invention se rapporte à des ensembles de lecture automatique à distance d'appareils de mesure et elle a trait plus particulièrement à un système optique pour lire des appareils de mesure renfermant des disques évidés codés. Dans le domaine de la distribution et de la mesure de courant, il est nécessaire de disposer d'appareils de mesure pouvant être lus à distance. Dans un secteur résidentiel donné par exemple, chaque habitation peut comporter un appareil de mesure de la consommation d'électricité, de gaz et d'eau mais aucun d'eux n'est la propriété du même service Public. Lorsqu'an effectue la multiplication par le nombre de résidences du secteur, il devient apparent qu'une lecture visuelle de chaque appareil de mesure augmente notablement la tâche du personnel remplissant ces fonctions particulières. En considérant comme exemple particulier le domaine de la distribution du courant électrique et des watt- heure mètres classiques, on a proposé un certain nombre de mécanismes pour lire à distance la consommation de courant électrique. Par exemple, on a proposé des disques ajourés associés à plusieurs sources lumineuses et à plusieurs détecteurs pour lire la position de rotation de chaque disque. En variante, on a suggéré de produire et de compter localement des impulsions digitales proportionnellement à l'énergie consommée. Ensuite lors de la réception d'un ordre approprié, le compte est transmis à un poste central, en par- ticulier par une liaison téléphonique. Un inconvénient des deux solutions précitées est le coût de réalisation. Un autre inconvénient de la première solution réside dans le soin qu'il est nécessaire d'apporter au montage ou au réglage de position des éléments optiques. Un autre inconvénient de la seconde solution est que l'information ne peut pas être vérifiée visuellement, c'est-à-dire que le système ne présente pas une sécurité contre des défaillances, cette sécurité ne signifiant pas que le courant est coupé mais au contraire que l'information (la lecture fournie par l'appareil de mesure) est perdue. A titre de directives, les Compagnies de distribution de courant ont suggéré que l'ensemble de lecture à distance soit d'un faible coût, d'un entretien réduit et présente une bonne sécurité contre les défaillances.En outre, il est souhaitable que l'ensemble ne soit pas plus encombrant que les ensembles connus. On connait un ensemble de lecture à distance d'appareils de mesure présentant une sécurité contre les défaillances,cet ensemble comportant un disque codé d'un type nouveau qui sert à coder la lecture fournie par un watt-heure mètre. Le disque ajouré en question nécessite un très faible supplément de valumo. En - I-cture correspondance, il est souhaitable que le système optique\ait un encombrement réduit comparable. En conséquence l'invention a pour but de fournir un système optique de lecture de plusieurs disques ajourés. L'invention a également pour but de fournir un système optique compact utilisable pour la lecture d'un grand nombre d'indicateurs de positions d'axes dans une seule installation. L'invention a en outre pour but de fournir un système optique de faible coût pour lire des positions de disques ajourés dans un appareil de mesure. L'invention a également pour but de fournir un système optique pour un ensemble de lecture à distance utilisant des disques ajourés. L'invention a en outre pour but de fournir un système optique de lecture automatique d'appareils de mesure présentant de grandes tolérances d'assemblage. On atteint les buts précités suivant l'invention en réalisant un ensemble qui comprend une source lumineuse constituée par une lampe à incandescence, un dispositif optique de collimation comprenant un réflecteur parabolique, des disques ajourés soumis à un balayage, un dispositif optique collecteur comprenant deux réflecteurs formant un dispositif optique imposant un trajet en ligne brisée aux rayons lumineux et un photodétecteur. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent Figure 1, une réalisation recommandée du système optique de l'invention, Figure 2, une vue en perspective montrant un ensemble de lecture complet comportant le système optique de l'invention. Comme indiqué sur la figure 1, le système optique 10 comprend une source lumineuse Il et un dispositif optiqué de collimation 12 formé par un corps solide annulaire 13 pourvu d'une surface parabolique 14. La surface parabolique 14 est de préférence revêtue d'argent ou d'aluminium afin de fournir ie taux de réflexion nécessaire. Le système optique 10 comprend en outre un dispositif optique collecteur 15 formé par un corps solide 16 pourvu d'une priez mière et d'une seconde surface réfléchissantes 17, 18. La surface 17 est de préférence un réflecteur parabolique et elle est également revêtue avantageusement d'argent ou d'aluminium. La surface 18 est de préférence hyperbolique et elle sert à focaliser l'image de la source lumineuse 11 sur le photodétecteur 19 qui contient de préférence une cellule photoconductrice 21 à semi-conducteur. Les surfaces réfléchissantes 17 et 18 imposent un trajet optique en ligne brisée à l'image lumineuse provenant de la source 11. La combinaison d'un réflecteur parabolique et d'un réflecteur hyperbolique forme ce qu'on appelle un système optique de Cassegrain.On peut utiliser d'autres combinaisons de surfaces réfléchissantes primaires et secondaires, comme par exemple un système optique de Dall-Kirkham dans lequel on utilise des surfaces semi-elliptiques et sphériques comme réflecteurs primaires et secondaires ou bien un système optique de Newton utilisant un réflecteur parabolique et un réflecteur plat. On interpose entre le dispositif optique de collimation 12 et le dispositif collecteur 15 plusieurs masques ou plaques comportant des ouvertures. Ces plaques, comprenant des disques codés tels que le disque 22, un disque d'exploration 23 et un masque ajouré fixe 24, assurent le codage de la position angulaire des repères prévus sur l'appareil de mesure. En bref, chaque plaque codée comporte plusieurs évidements incurvés qui sont balayés successivement par le disque d'exploration 23. ta plaque fixe 24 comporte plusieurs fentes, une pour chacune des plaques codées 22. Pour que la lumière traverse les plaques 22,23 et 24, il est nécessaire que les ouvertures ménagées dans les plaques soient alignées afin que la lumière puisse passer du dispositif optique de collimation 12 au dispositif optique collecteur 15. Les fentes ménagées dans la plaque fixe 24 servent à assurer qu'un seul disque 22 soit lu à la fois. La disposition des fentes dans le disque 22 fournit un signal de sortie codé lorsqu'elles sont balayées par les ouvertures ménagées dans le disque d'exploration 23.Lorsque le disque d'exploration 23 coupe l'arc contenant chacun des disques codés 22, plusieurs signaux de position d'arbres ou d'axe sont produits en série lorsque la lumière émise par la source 11 est interrompue ou est transmise au dispositif optique collecteur 15 puis au photodétecteur 19. On obtient par conséquent un système optique compact permettant de lire un grand nombre de disques codés en vue de produire un signal électrique représentant la position angulaire des différents arbres à l'aide d'un seul système optique comportant une seule source lumineuse et un seul photodétecteur. te système optique est fixe et est maintenu solidement en position et il est possible de balayer plusieurs disques codés en fonction du diamètre des disques par rapport au diamètre du disque d'exploration. La source lumineuse 11 est de préférence une lampe du type à incandescence ou a filament, à savoir une lampe comportant un filament relativement grand. Par exemple, il s'est avéré approprié d'utiliser une lampe du type 3026 fabriquée par la Société GENERAL ELECTRIC COMPANY et opérant avec une dissipation d'énergie de 3 watts. La puissance lumineuse fournie par cette lampe est bien supérieure à celle qui est nécessaire pour la lecture des disques. On utilise le grand filament pour obtenir une grande image du côté de détection du système optique. En opérant ainsi, on augmente grandement les tolérances d'alignement de sorte qu'on peut aisément assembler le système optique en série. Comme indiqué précédemment, les éléments réflecteurs 12 et 15 sont constitués d'une matière plastique claire telle qu'une résine acrylique (méthacrylate de méthyle) ou du polycarbonate Lexan, qui a été revêtu en surface d'argent ou d'aluminium pour obtenir la réflexion nécessaire. On donne aux surfaces réfléchissantes la courbure appropriée par moulage ou par emboutissage de la matière plastique à la forme voulue puis par revêtement des surfaces réfléchissantes. Le détecteur 19 peut avoir toute structure appropriée. Cependant il est préférable que la zone photo-sensible du détecteur soit relativement faible afin d'obtenir un détecteur de haute sensibilité et de faible bruit. Comme détecteur approprié du commerce, il s'est avéré avantageux d'utiliser une cellule photoélectrique du type 2N 5777- & également fabrique par la Société GENET ELECTRIC COP2AyY. Cette cellule photo-électriaue particulière présente une surface active d'environ 0,09 cm2. Théoriquement, on peut utiliser n'importe quelle cellule photo-électrique. En pratique, il est préférable d'employer un élément actif dont le diamètre est inférieur à 2,5mm. La combinaison d'une source lumineuse de grand filament et d'un petit détecteur permet d'adopter une large tolérance de montage tout en conservant un système de détection de haute sensibilité et de faible bruit pour produire un signal de sortie exempt d'erreur. On pourra mieux comprendre le fonctionnement d'ensemble du système de l'invention en coopération avec plusieurs disques codés en considérant la figure 2 sur laquelle on a représenté un compteur de watts-heures pourvu de plusieurs disques codés 22a à 22e qui sont chacun fixé sur des axes associés à plusieurs repères utilisés pour fournir une lecture visuelle à la sortie du compteur. Comme indiqué précédemment, un disque d'exploration 23 coopérant avec les fentes ménagées dans une plaque fixe 24 assure le balayage séparé de chacun des disques codés 22 et fournit une série d'impulsions de sortie caractéristique de la position angulaire de chacun des repères de la plaque frontale 25. Le disque d'exploration 23 peut êtreentraené en rotation par un mécanisme approprié tel qu'un moteur synchrone 26. Le système optique de l'invention présente un diamètre égal ou légèrement supérieur au diamètre utile du disque d'exploration 23, c'est-àdire le diamètre de l'évidement situé complètement à l'extérieur. En fonctionnement, la source lumineuse Il est enclenchée et le moteur synchrone 26 est actionné en réponse à un signal fourni par un poste central. A partir d'une position de repos, le disque 23 explore successivement les disques codés fixés à chacun des repères de la plaque de repérage 25. Le disque d'exploration 23 est entraîné à une vitesse appropriée, par exemple d'un tour par seconde, de façon à produire une fréquence d'interruption de trajet de faisceau qui soit bien comprise dans le temps de réponse du photo-détecteur 19, en n'étant cependant pas trop longue pour prolonger excessivement l'opération de lecture. Lorsqu'on utilise des lignes téléphoniques de transmission pour relier les ensemble de lecture à distance au poste central, il est préférable que ces ensembles de lecture fonctionnent la nuit lorsque les lignes téléphoniques sont relativement peu chargées, pr exemple entre minuit et six heures du matin. En supposant un temps de lecture d'une seconde par appareil de mesure,on peut alors effectuer la lecture de 21.600 appareils de mesure pendant la période de six heures où les lignes téléphonoques sont relativement inactives. Il est évident que, si nécessaire, on peut effectuer la lecture d'un appareil de mesure à n'importe quel moment. Bien que cela n'ait pas été indiqué sur les figures 1 ou 2, on peut prévoir un écran entourant le système optique pour éviter des lectures erronées d'appareils de mesure extérieurs pendant la période diurne. L'invention permet par conséquent d'obtenir un ensemble perfectionné de lecture d'appareils de mesure dans lequel plusieurs disques codés sont éclairés à l'aide d'une seule source lumineuse et sont analysés en fait par un seul photo-détecteur. En outre le système optique de l'invention est compact et vient se monter aisément dans le mécanisme de l'appareil de mesure et les disques codés utilisés pour la lecture à distance. L'ensemble du système optique de l'invention est immobile pendant que plusieurs disques codés tournants sont balayés à l'aide d'un disque d'exploration tournant supplémentaire. REVENDICATIONS 1 - Système optique de lecture à distance d'appareils de mesure comportant plusieurs disques ajourés, caractérisé en ce qu'il comprend une source lumineuse, un dispositif optique de collimation pour diriger de la lumière émise par la source approximativement parallèlement au travers des évidements ménagés dans les disques, un dispositif optique collecteur comprenant au moins deux réflecteurs de manière à recevoir la lumière passant par les évidements et à diriger cette lumière suivant un trajet en ligne brisée vers un foyer, et un photo-détecteur placé audit foyer de manière à convertir la lumière traversant lesdits évidements en un signal électrique. 2 - Système optique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source lumineuse est une lampe à incandescence. 3 - Système optique suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif optique de collimation comprend un réflecteur parabolique. 4 - Système optique suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif optique collecteur est un réflecteur de Cassegrain.