Brevet FR2293698A1 — publié le 19760702

La présente invention concerne un détecteur de présence d'objets par émission d'infrarouges. Plus particulièrement, ce détecteur permet de détecter le passage ou la présence d'un objet2 quelle que soit la lumière ambiante. On-connaît, en effet, des dispositifs susceptibles de détecter la présence d'objets par coupure d'un faisceau lumineux; cependant les dispositifs actuels sont très sensibles à la lumière ambiante et peuvent présenter, dans certains cas, des fonctionnements intempestifs. De plus2 ces dispositifs ne sont pas susceptibles de détecter la présence d'objets de très petites tailles, traversant le faiscèau. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs connus et se propose de créer un détecteur susceptible de détecter la présence d'objets de très faibles dimensions traversant le faisceau, cette détection ayant lieu quelle que soit l'intensité de la lumière ambiante.- A cet effet, l'invention concerne un détecteur de présence d'objets par émission d'infrarouges dans lequel l'objet détecté coupe ou réfléchit le faisceau d'infrarouges concentré émis et est détecté quelle que soit la lumière ambiante dans la zone du faisceau, détecteur caractérisé en ce qu'il se compose d'une diode électro-luminescente émettant un signal, d'un photo-transistor recevant ce signal, d'une électronique de traitement du signal reçu commandant un étage de puissance en cas d'absence à la réception du signal émis. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins ci-après, dans lesquels - La figure 1 est un schéma synoptique du détecteur de présence d'objets par émission infrarouge, selon l'invention; - La figure 2 représente un mode de réalisation particulier du schéma synoptique représenté à la figure 1; - Les figures 3a à 3d concernent le diagramme fréquence-tension du signal; - Les figures 4a à 4c concernent le diagramme dans le temps des signaux. Selon la figure 1, un détecteur de présence d'objets par émission d'infrarouges se compose d'une diode électro-luminescente 1 émettant un faisceau infrarouge 2 concentré, d'un photo-transistor 3 recevant ce faisceau en l'absence d'objets entre la diode 1 et le photo-transistor 3 et d'une électronique de traitement 4. La diode électro-luminescente émet des signaux dans l'infrarouge; la modulation de l'émission de la diode IR s'effectue en tout ou rien, une horloge 41 délivrant, après mise en forme 42, des signaux carrés. Le signal émis par la diode est reçu par le photo-transistor sensible aux longueurs d'ondes IR émises. Un filtre actif 43 limite la réception à une bande de fréquence centrée autour de la fréquence émise par la diode infrarouge Fo + F. Le signal détecté correspond à la fréquence Fo, de forme sinusoldale pure. Après amplification en 44, un comparateur de niveaux 45 sélectionne les tensions reçues supérieures au seuil Vo fixé au-dessus des parasites ambiants. Ceci a pour effet, d'une part, d'éliminer totalement les parasites infrarouges provenant de la lumière ambiante, d'autre part, de limiter les signaux reçus pour v7 Vo seuil) à une bande passante i + dF, dF étant très faible par rapport a' F. Dans le cas où la tension V est supérieure au seuil, un signal est transmis, après amplification en 46, au détecteur de coïncidence 47 dont le rôle est de comparer le signal démodulé transmis par le récepteur et le signal en provenance de l'horloge si les deux signaux sont présents, le détecteur 47 ne transmet pas d'informations à l'étage de puis- sance 48. Si le signal démodulé manque, le détecteur transmet la commande à l'étage de puissance, informant ainsi qu'un objet a coupé le faisceau infrarouge La figure 2 représente un mode particulier de réalisation du dispositif de détection de présence dont les différentes fonctions sont représentées à la figure 1. Sur la figure 2, d'ailleurs, ces fonctions électroniques sont encadrées en traits tiretés et repérées à l'aide des mêmes repères qu'à figure 1. Ces différentes fonctions sont brièvement décrites ci-après L'horloge 41 se compose d'un amplificateur opérationnel 410, dcun condensateur 411 et d'un ensemble de résistances 412, 413, 414. Les impulsions délivrées à la mise en forme 42 traversent d'abord une résistance 420 (ajustement de la tension), puis une diode 421 (passage des créneaux positifs). Les créneaux délivrés commandent la diode électroluminescente 1, disposée sur le circuit d'émission. Après réception par le photo-transistor 3, le filtre actif 43, composé des condensateurs 430-435 et des résistances 431, 432, 433, 434 délivre un signal de fréquence Fo + ss F, amplifié en 44, et comparé en 45 à la tension Vo ajustée au moyen des résistances 440-441.L'amplificateur opérationnel 46 amplifie le signal V 7 Vo qu'il délivre au détecteur 47. Les figures 3a a 3d représentent la tension des signaux en fonction de la'fréquence, aux divers stades de traitement. La figure-3a représente, d'une part, le signal émis SE et ses harmoniques (spectre de raies dans une sinusoïde harmonique) par la diode électro-luminescente 1, d'autre part, la tension de fond TF correspondant å la lumière ambiante. On remarque, sur cette figure, que le signal émis SE par la diode IR est un signal carré. La figure 3b représente la tension du signal reçu SR par le photo-transistor 3, correspondant au signal émis SE auquel est venu s'ajouter le bruit de fond TF. La figure 3b montre que le signal reçu SR en 3c présente une tension V supérieure à la tension de seuil Vo; en conséquence, le comparateur de niveaux 45 sélectionne ce signal et délivre, après traitement, un signal dans le créneau SC de fréquence représenté à la figure 3d. Les figures 4a à 4c représentent la tension des signaux en fonction du temps, aux divers stades de traitement. La figure 4a représente les signaux carrés SE émis par la diode électro-luminescente i modulée par les signaux carrés en provenance de l'horloge 41. La figure 4b correspond aux différents signaux détectés SR par le photo-transistor 3 et traités par le filtre actif 43. La figure 4c représente le signal détecté après son traitement par le comparateur de niveaux 45, dans le cas, bien entendu, où la tension V du signal reçu est supérieure au seuil Vo correspondant aux parasites ambiants. Le signal carré SC, délivré par le comparateur de niveaux 45, en figure 4c, correspond au signal de la figure 3d. Selon une variante de réalisation, 12 détecteur de présence est utilisable en commande proportionnelle; en effet, si l'on linéarise la tension en fonction de la distance, pour avoir une tension linéairement proportionnelle à la distance, ce détecteur sera utilisable pour la mesure d'épaisseur de distance ou dans des servo- mécanismes de positionnement. Bien entendu, l'invention neest pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Détecteur de présence d'objets par emission d'infrarouges dans lequel l'objet détecté coupe ou réfléchit le faisceau d'infrarouge concentré émis et est détecté quelle que soit la lumière ambiante dans la zone du faisceau, détecteur caractérisé en ce qu'il se compose d'une diode électroluminescente émettant un signal, d'un photo-transistor recevant ce signal, d'une électronique de traitement du signal reçu commandant un étage de puissance en cas d'absence à la réception du signal émis. 20) Détecteur de présence d'objets par émission d'infrarouges selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal émis par la diode électro-luminescente est modulé par des signaux carrés délivrés par une horloge. 30) Détecteur de présence d'objets par émission d'infrarouges selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électronique de traitement du signal reçu comprend un filtre actif limitant la réception à une bande de fréquence prédéterminée, un comparateur de niveaux éliminant les signaux d'intensité inférieure à un seuil de détection prédéterminé, un détecteur de colncidence comparant le signal de l'horloge et le signal reçu. 40) Détecteur de présence d'objets par émission d'infrarouges selon la revendication 3, caractérisé en ce que la présence du signal d'horloge et l'absence de signal à la réception, constatées par le détecteur de coincidence, entraînent la commande de l'étage de puissance du détecteur. 50) Détecteur de présence d'objets par émission d'infrarouges selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électronique de traitement du signal reçu comprend un filtre actif limitant la réception à une bande de fréquence prédéterminée, et un circuit de linéarisation de la tension du signal reçu en fonction de la distance entre émission et réception.