Brevet FR2392553A1 — publié le 19781222

La présente invention concerne un émerillon électrique sans contact tournant. Un émerillon électrique est un dispositif permettant d'assurer une jonction électrique entre des conducteurs liés à des éléments tournant l'un par rapport à l'autre. Dans lrart antérieur, de tels émerillons comprenaient essentiellement des dispositifs du type balai frottant. Comme on l'exposera plus en détail ci-après, quand on veut utiliser de tels émerillons en milieu marin, de tels dispositifs doivent comprendre une partie étanche qui est particulièrement délicate à réaliser, notamment quand l'émerillon doit être immergé à des profondeurs importantes. Ainsi, un objet principal de la présente invention est de prévoir un émerillon électrique ne comprenant pas de contact mobile et ne nécessitant pas l'existence d'une zone étanche. Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit un émerillon électrique comprenant une partie mâle et une partie femelle pouvant tourner l'une par rapport à l'autre et respectivement solidaires de deux câbles entre lesquels on veut transmettre des signaux électriques. Les parties mâle et femelle sont solidaires d'une cellule photo-émettrice et d'une cellule photoréceptrice disposées bout à bout et entre lesquelles se fait une transmission de signaux optiques. Un avantage important de la présente invention est que la présence d'eau de mer entre les cellules photo-émettrice et photoréceptrice ne nuit pas au bon fonctionnement de l'émerillcn électrique selon la présente invention. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail en relation avec la description ci-après de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les dessins joints dans lesquels La figure 1 représente de façon très schématique un émerillon électrique selon la présente invention; La figure 2 représente à titre d'exemple un mode de réalisation de la partie mécanique d'un émerillon selon la présente invention; La figure 3 est un schéma électrique d'un mode de réalisation de partie électrique d'un émerillon selon la présente invention; La figure 4 illustre un mode de réalisation d'une partie des éléments du circuit schématique de la figure 3; et La figure 5 illustre un mode de connexion simplifié selon la présente invention. La figure 1 représente de façon très schématique un émerillon électrique. Cet émerillon est destiné à relier mécaniquement des câbles 1 et 2 pouvant tourner l'un par rapport à l'autre tout en assurant une liaison électrique entre les conducteurs du câble 1 et les conducteurs du câble 2, par exemple entre les deux conducteurs 3 et 4 du câble I et les deux conducteurs 5 et 6 du câble 2. Pour atteindre ce résultat, les câbles 1 et 2 sont respectivement solidaires d'un premier manchon 7 et d'un deuxième manchon 8 ou manchons mâle et femelle cylindriques pouvant tourner l'un par rapport à l'autre. Il convient ici de rappeler que la structure décrite dans le paragraphe précédent était connue dans l'art antérieur mais que, dans l'art antérieur, pour résoudre ce problème de la connexion entre les fils 3 et 5 et 4 et 6, les fils 3 et 4 par exemple étaient solidaires de balais tournant avec le manchon 7 et venant frotter des pistes annulaires internes ménagées à la surface du manchon 8, ces pistes annulaires étant solidaires des conducteurs et 6. Ainsi, pour que l'émerillon électrique selon l'art antérieur présente une grande durée de vie et une fiabilité élevée, il était nécessaire que l'accouplement entre les manchons 7 et 8 soit étanche en particulier dans le cas d'une utilisation en milieu marin.Sinon, l'eau de mer pénétrant dans la cavité délimitée par les manchons 7 et 8 entraîne une corrosion des contacts et une dégradation de la liaison électrique. Selon la présente invention, il est prévu de lier à l'un des manchons un dispositif photo-émetteur 10 et à l'autre manchon un dispositif photorécepteur 11. Ces dispositifs photo-émetteurs et photorécepteurs sont disposés sel#l1axe de rotation mutuel des deux manchons. Ainsi, en reliant les fils 3 et 4 au photo-émetteur 1O et les fils 5 et 6 au photorécepteur 11, et si les fils 3 et 4 par exemple portent une information binaire, il est possible de recueillir cette information binaire au niveau des conducteurs 5 et 6 reliés au photorécepteur 11. Les photorécepteur et photo-émetteur 10 et 11 sont disposes suffisamment près l'un de l'autre pour que la présence d'un film liquide, tel que de l'eau de mer entre leurs faces avant res pectives ne nuise pas à la transmission lumineuse entre ces élé- ments. En effet les photodiodes et phototransistors courants sont en des matériaux peu susceptibles d'être attaqués par l'eau de mer et peuvent de toute manière être munis de revêtement protecteurs transparents sur les faces émettant et recevant la lumière. Les manchons 7 et 8 pourront être remplis d'une matière plastique telle que de l'araldite enchâssant les conducteurs électriques et les photo-émetteurs et photorécepteurs, comme cela est indiqué par les références 12 et 13, pourolimiter la pénétration de l'eau et la corrosion éventuelle dans le dispositif. L'un des avantages importants de la présente invention réside dans le fait que le système mécanique tournant reliant les câbles 1 et 2 peut être d'une grande simplicité du fait qu'il ne présente plus d'exigence d'étanchéité. La seule exigence est que les passages permettant la pénétration de l'eau soient suffisamment étroits pour empêcher l'introduction de particules. Quant aux algues, on notera que leur développèment ne peut se faire à l'inte- rieur des manchons pour peu que les passages soient suffisamment étroits pour empêcher l'entrée de la lumière du jour nécessaire à des développements végétaux. La figure 2 représente à titre d'exemple la partie mécanique d'un émerillon électrique selon la présente invention. Cet émerillon comprend un manchon mâle 21 et un manchon femelle 22, de forme généralement cylindrique, le manchon femelle tournant à l'intérieur du manchon mâle autour de l'axe 20 par l'intermédiaire d'un coussinet 23. Une butée 24 est fixée par des moyens de fixation 25 au manchon mâle 21 pour maintenir en place le manchon femelle 22. Des oreilles 26 et 27 sont respectivement fixées aux manchons mâle et femelle 21 et 22. Les câbles entrant et sortant sont connectés à des prises étanches 28 et 29. C'est à ces prises étanches que sont connectés vers l'intérieur de I'émerillon les fils portant le signal à transmettre d'un câble à l'autre. Il est également prévu une rondelle de butée 30 entre la pièce de butée 24 et le manchon femelle 22,de la façon représentée. Ainsi, la pièce mécanique représentée permet une rotation facile du manchon mâle par rapport au manchon femelle mais n'est néanmoins pas parfaitement étanche à l'eau, notamment dans le cas où l'émerillon est immergé à grande profondeur. La figure 1 décrivait le cas oû l'on voulait uniquement transmettre des signaux de données sous forme numérique d'un câble à un autre. La figure 3 représente un circuit électrique permettant de transmettre à la fois des signaux de données et des signaux d'alimentation entre deux câbles pouvant tourner l'un par rapport à l'autre. Les éléments représentés à la droite et à la gauche du trait pointillé 31, en figure 3, seront respectivement solidaires du manchon mâle et du manchon femelle de l'émerillon selon la présente invention. On. retrouve en figure 3 les cellules photo-émettrice et photoréceptrice 10 et 11 de la figure 2.Néanmoins, en supposant que les signaux arrivant aux bornes 32 et 33 oemprennent d'une part des signaux de données, sous forme alternative ou sous forme numérique et, d'autre part, une composante continue correspondant à un signal d'alimentation, les signaux de données sont transmis par l'intermédiaire d'un moyen de codage 34 à la cellule photo-émettrice 10 et les signaux continus sont transformés en signaux alternatifs de fréquence relativement élevée (par exemple 400 Hertz) par un oscillateur 35 et transmis au primaire 36 d'un transformateur. Les signaux du photorécepteur 11 sont transmis à une première borne de sortie 37 par l'intermédiaire d'un décodeur 38. Les signaux au secondaire 39 du transformateur sont redressés par un ensemble de diodes 40 et transmis à une deuxième borne de sortie 41.Bien entendu, on pourra prévoir que les signaux de données et les signaux d'alimentation soient transmis en sens inverse et non pas dans le même sens comme cela a été décrit précédemment. Les codeurs et décodeurs 34 et 38 ainsi que l'oscillateur 35 ne seront pas décrits en détail car de tels dispositifs sont bien connus de l'homme de l'art et commercialement disponibles. La figure 4 représente un agencement du transformateur 36, 39 et de l'ensemble de photo-émetteur et photorécepteur 10, 11 selon la figure 3. Les diodes 10, 11 sont centrées sur 11 axe 20 de ltemerillon électrique selon la presenteinvention. Les primaire et secondaire 36 et 39 scntconstitués de transformateurs cylindriques bobinés à noyau de ferrite.Comme on le comprendra en relation avec la figure 1, l'ensemble du transformateur 36 et de la diode 10 sera solidaire du manchon mâle 7, par exemple, et ltensem- ble du secondaire 39 du transformateur et du photorécepteur 11 sera solidaire du manchon femelle 8 de llemerillon. On pourra prévoir également que l'ensemble des éléments liés au manchon mâle soit noyé dans une résine thermoplastique de même que l'ensemble des éléments liés au manchon femelle. La présente invention peut par exemple être utilisée pour assurer les connexions vers la surface d'un courantomètre immergé et assurer ainsi une lecture directe en surface des indications fournies par le courantomètre. On peut également relier un automate sous-marin à un véhicule ou à une bouée de surface quelle que soit la profondeur. Bien que l'on ait plus spécifiquement visé dans la description précédente l'application des émerillons électriques selon la présente invention à des utilisations en immersion dans un milieu marin, il est clair que ces émerillons peuvent, pour toute autre application, remplacer un dispositif à balai frottant par rapport allauel ils sont plus fiables. La présente invention a été décrite précédemment dans son application à un émerillon. De façon plus générale, pour des applications en milieu marin, la prévision d'un couplage optoélectrique permet de raccorder simplement deux pièces sans nécessiter l'utilisation de connecteurs étanches qui sont toujours complexes et coûteux, Ainsi, comme le représente la figure 5, deux pièces 41 et 42 peuvent être reliées électriquement par des cellules photoémettrice et photoréceptrice 10 et 11, la liaison mécanique étant simplement réalisée par des brides sans joints étanches. La présente invention n'est pas Imitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. VENDICATIONS 1 - Emerillon électrique comprenant deux pièces pouvant tourner l'une par rapport à l'autre autour d'un axe, des conducteurs électriques étant liés à chacune de ces pièces, caractérisé en ce qu'il comprend, de façon solidaire de chacune des pièces, un photo-émetteur et un photorécepteur centrés sur ledit axe, en relation de couplage optique. 2 - Emerillon selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre de façon concentrique au photorécepteur et au photo-émetteur un primaire et un secondaire de transformateur respectivement, coopérant pour transmettre des signaux électriques par couplage électromagnétique. 3 - Emerillon selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ensemble des éléments disposés dans les pièces pouvant tourner l'une par rapport à l'autre sont noyés dans une matière plastique solidairement de ces pièces, à l'exception des faces en regard du photorécepteur et du photo-émetteur. 4 - Emerillon selon l'uneglelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les signaux fournis au photo-émetteur sont préalablement transformés sous forme numérique.