Brevet FR2394881A1 — publié le 19790112

L'invention concerne un interrupteur à contacts mouillés par un liquide conducteur, et à commande au moyen d'un électret ou autre moteur fournissant une énergie réduite. les moteurs à électret sont simples et peuvent être construits à échelle très réduite, mais la très faible énergie dont ils sont capables, les rendaient inaptes à d'autres usages que la commutation optique ou similaires. Les interrupteurs à contacts mouillés ne nécessitent qu'une énergie faible puisqu'ils n'ont pas besoin de pression de contact, toutefois les interrupteurs mouillés disponibles actuellement à commande magnétique demandent pour leur mise en oeuvre une énergie encore trop grande pour être commandés par des moteurs à électret, surtout si on ne dispose pour les alimenter que d'une tension faible, de l'ordre de quelques dizaines de volts connue dans les installations téléphoniques. L'objet de l'invention est un interrupteur à contacts mouillés au mercure, adapté à une commande au moyen d'un électret. La majeure partie de lténergie-nécessaire à la manoeuvre d'un interrupteur à contacts mouillés est destiné à vaincre la tension superficielle de la goutte de mercure qui se forme à l'endroit de la rupture de contact. L'effort à fournir est d'ailleurs fonction d la surface des contacts. De plus, pcur obtenir un déplacejent dtune ampleur suffisante pour réaliser la rupture de contact, il faut amplifier les mouvements de l'élément mobile du moteur à électret, ce qui entrasse une diminution de l'effort disponible dans le cas d'utilisation à basse tension. Pour diminuer l'effort nécessaire à la rupture d'un contact mouillé, on diminue la surface du contact an moment de la rupture. Dans ce but, le contact est constitué par une pointe conductrice trempant dans le mercure d'une surface de contact. L'interrupteur selon l'invention est composé d'une cavité dont la surface intérieure n'est ras mouillable et contenant des surfaces de contact mouillées re'tmies-à des électrodes se-prolongeant vers l'extérieur, un ruban conducteur solidaire de l'élément mobile d'un moteur à électret, le mouvement dudit ruban étant perpendiculaire aux surfaces de contact, lesdites surfaces de contact étant pourtues de concavités, le ruban conducteur étant muni de pointes conductrices venant plonger dans lesdites concavités mouillables. Un autre procédé pour diminuer l'effort nécessaire à la rupture d'un contact mouillé est d'effectuer les mouvements de rupture de contact parallèlement au plan des contacts et non perpendiculairement. Selon une autre forme de réalisation de l'invention les surfaces de contact situées à l'intérieur de la cavité sont disposées vis-àvis l'une de l'autre à une distance inférieure à la somme des épaisseurs des couches de liquide conducteur qui les recouvre, un ruban isolant non mouillable permettant un contact localisé étant placé entre lesdites surfaces de contact, et dotant solidaire de l'élément mobile d'um moteur à électret, le mouvement dudit ruban étant parallèle aux surfaces de contact, l'orifice dudit ruban se déplaçant en face desdites surfaces. D'autres caractéristiques apparaitront au cours de la description de réalisations particulières donnée ci-après, avec l'aide des figures qui représentent schématiquement - la figure 1 la coupe d'un interrupteur à pointes plongeant dans une cavité remplie de mercure - la figure 2 la coupe d'un interrupteur à déplacement latéral de molécules de mercure en position fermée ; - la figure 3 la coupe précédente en position ouverte ;; - la figure 4 la coupe d'un interrupteur à déplacement latéral de la pièce mobile de contact, et - la figure 5 la vue en perspective d'une partie d'un interrupteur avec pièce mobile de contact en forme d'arete se déplaçant parallèlement aux surfaces de contact. Dans ce qui suit il sera entendu que le mercure pourra etre remplacé par tout liquide conducteur susceptible autre utilisé pour former des contacts, et en particulier par les différents amalgames. On voit sur la figure 1 deux électrodes 1 et 2 fixées dans une plaque isolante, telle que du verre 5 formant une paroi de la cavité 6. Ces électrodes sont terminées parades concavités 7 et 8 remplies de mercure, et formant surface de contact. La cavité 6 est formée entre la plaque 5 et une autre plaque 9 fixée à la plaque 5 par une entretoise 11 scellée par un matériau adhérent 12 par exemple un email. Un moteur à électret 13 est situé sur la partie droite de la cavité dont l'extrémité, identique à la partie gauche, n'a pas été représentée. Un élément de ruban conducteur non mouillable 14 est solidaire de l'élément mobile 15 du moteur à électret 13. Cet élément de ruban conducteur 14 est muni de deux pointes 16 et 17 pouvant venir tremper en position basse dans les concavités 7 et 8 remplies de mercure.Une électrode ? au moins est munie d'un queusot 18. le diamètre des électrodes est d'environ 2 millimètres, les poirtes sont constituées par un conducteur de quelques dixièmes de millimètre de diamètre dont avantageusement ltextrémité seule sera mouillable, leur longueur étant d'environ 0,4 millimètre. On voit que lorsque l'élément mobile 15 du moteur à électret 13 est en position basse, les pointes 16 et 17 plongent respectivement dans les concavités 7 et 8 en assurant le contact entre les deux électrodes 1 et 2. Lorsque lrélément mobile 15 se déplace vers le haut les pointes se retirent des concavités 16 et 17. La quantité de mercure entraRnée par les pointes dans leur mouvement d'ouver turne, et par conséquent la section du fil ue mercure ainsi formé est beaucoup plus faible que s'il s'agissait d'un contact plan. Or l'effort nécessaire pour rompre le fil de mercure ainsi formé est fonction de la section de celui-ci. L'effort nécessaire à la rupture sera donc très faible. Ceci sera mis à profit pour amplifier le mouvement du ruban conducteur portant les pointes 16 et 17 par rapport au mouvement de l'élément mobile du moteur à électret. Ce dernier sera de très faible amplitude et il sera donc possible d'alimenter le moteur à électret avec quelques dizaines de volts seulement. Sur la figure 2 la cavité supporte deux électrodes 21 et 22 dont les surfaces de contact se font vis-à-vis. Leur écartement inférieur à la somme des épaisseurs de la couche de mercure qui les recouvre, ces couches 23 et 24 peuvent ainsi se rejoinre, Entre ces deux surfaces est placé un ruban isolant non mouillable 26 relié à l'élément mobile du moteur à électret 13, -ledit élément imprimant au ruban 26 un mouvement dans un sens ou en un sens opposé dans son plan, indiqué par la double flèche. Le ruban 26 est muni d'une ouverture 27, ou d'une partie conductrice mouillable, susceptible de se trouver, comme indiqué sur la figure 2, entre les deux surfaces de contact des électrodes 21 et 22. La figure 3 montre le même interrupteur en position circuit ouvert lorsque le ruban 27 a été déplacé de façon que l'ouverture 27 se trouve dégagée des surfaces de contact des électrodes 21 et 22. On voit qu'en position circuit fermé (figure 2) le contact est établi entre les électrodes par le mercure dont la tension superficielle l'oblige à remplir l'ouverture 27. Dans une réalisation le diamètre des électrodes étant inférieur à 1 millimètre, la course du ruban isolant étant de tordre de 0,5 millimètre, et son ouverture de 0,1 millimètre. Il est à remarquer que le ruban isolant 26 est auto-centré entre les électrodes 21, 22 par la tension superficielle des couches de mercure 23 et 24. Ce ruban peut donc être de très faible épaisseur (de 10 à 50 micromètres) et partant d'une très faible masse, ce 4-ui rend cet interrupteur particulièrement insensible aux accélérations. La réalisation illustrée figure 4 est un commutateur à trois électrodes 28, 29 et 31 maintenues en ligne sur une plaquette 32 en verre formant la cavité avec d'autres plaquettes 33 et 34 reliées par un joint 12. Les surfaces de contact 3 des électrodes sont revêtues d'une couche de mercure. Un ruban isolant non mouillable 36, relié à l'élément mobile du moteur à électret (non représenté) supporte une- pièce conductrice plate mouillable 37 perpendiculaire à son plan. Cette pièce 37 est située à une distance des surfaces de contact des électrodes 28, 29 et 31 inférieure à l'épaisseur des couches de mercure qui les recouvre.Le ruban 36 et la pièce plate 37 qui lui- est fixée, peuvent se déplacer alternativement dans le sens indiqué par la double flèche, parallèlement aux surfaces de contact, ctest-à-dire sans que la distance entre pièce 37 et surface de contact varie notablement. On voit que selon le mouvement du ruban 36 commandé parle moteur, l'électrode 29 est en contact tant6t avec l'électrode 31, tantôt avec l'électrode 28. L'effort nécessaire pour rompre latéralement le pont de mercure, qui a tendance à se former entre la pièce 37 et la surface de contact dont elle doit s'écarter, est plus faible que si le mouvement s'effectuait perpendiculairement au plan des surfaces de contact. Cet effort peut néanmoins être encore réduit en diminuant la surface de la pièce 37 en contact avec les surfaces de contact des électrodes. C'est ce qui a été réalisé dans la forme représentée en perspective figure 5. Ici le ruban isolant non mouillabe 4i solidaire de l'élément mobile du moteur à électret, se déplace dans son plan dans le sens indiqué par la double flèche. Ce plan est aligné avec le plan des électrodes 38 et 39. A l'extrémité du ruban 41 est fixée une partie conductrice mouillable 42 parallèle au plan des surfaces de contact 3. Cette pièce est en forme d'arête. Comme dans la forme de réalisation précédente, la distance de cette pièce 42 aux surfaces de contact des électrodes est inférieure à l'épais- seur de la couche de mercure qui les recouvre. Le diamètre des surfaces de contact est de 11 ordre du demi millimètre tandis que l'amplitude du mouvement de la pièce 42 est légèrement supérieure. On voit qu'en se déplaçant, le ruban 41 entraîne la partie en forme d'arête 42 au contact ou hors contact de l'une des couches de mercure. - L'effort nécessaire pour rompre le pont de mercure est ici plus faible que dans le cas de la réalisation précédente puisque la surface en contact avec le mercure, limitée à une arête, est moins importante. Il est à remarquer que' dans toutes ces réalisations, l'effet bistable des interrupteurs est assuré par le fonctionnement bistable du moteur à électret. Les interrupteurs selon l'invention se prêtent particulièrement bien à la miniaturisation, ils peuvent fonctionner sous une tension de quelques dizaines de volts, sont insensibles à leur position par rapport à la verticale et peuvent supporter, en raison de la faible masse de leurs constituants et des faibles quantités de mercure utilisées, des accélérations de l'ordre de 50 g. REVEND 10 T I 0N 1. Interrupteur à contacts mouillés par un liquide conducteur et à commande par moteur tel que à électret, composé d'une cavité dont la surface intérieure n'est pas mouillable, et contenant des surfaces de contact mouillées réunies à des électrodes se prolongeant vers l'extérieur, interrupteur caractérisé en ce que la cavité contient en outre un ruban conducteur mouillable solidaire de l'élément mobile d'un moteur à électret, le mouvement dudit ruban étant perpendiculaire aux surfaces de contact, lesdites surfaces de contact étant pourvues de concavités, le ruban conducteur étant muni de pointes conductrices venant plonger dans lesdites concavités. 2. Interrupteur à contacts mouillés par un liquide conducteur et à commande par moteur tel que à électret, composé d'une cavité dont la surface intérieure n'est pas mouillable, et contenant des surfaces de contact mouillées réunies à des électrodes se prolongeant vers l'extérieur, interrupteur caractérisé en ce que les surfaces de contact sont disposées vis-à-vis l'une de l'autre à une distance inférieure à la somme des épaisseurs des couches de liquide conducteur qui les recouvre, et en ce que la cavité contient en outre un ruban isolant non mouillable permettant un contact localisé, ledit ruban étant placé entre les surfaces de contact se faisant vis-à-vis, et étant solidaire de l'élément mobile d'un moteur à électret, le mouvement dudit ruban étant parallèle aux surfaces de contact, l'orifice dudit ruban se déplaçant en face desdites surfaces. 3. Interrupteur à contacts mouillés par un liquide conducteur et à commande par moteur tel que à électret, composé d'une cavité dont la surface intérieure n'est pas mouillable, et contenant des surfaces de contact mouillées réunies à des électrodes se prolongeant vers l'extérieur, interrupteur caractérisé en ce que les surfaces de contact sont juxtaposées sur un plan, et en ce que la cavité contient en outre un ruban isolant non mouillable perpendiculaire au plan des contacts, ledit ruban portant à son extrémité une pièce plane conductrice mouillable perpendiculaire à son plan située à une distance des surfaces de contact inférieure à l'épaisseur de la couche de liquide conducteur qui les recouvre, ledit ruban isolant étant solidaire de l'élément mobile d'un moteur à électret, et se déplaçant perpendiculairement à son plan et p allèlement au plan des contacts. 4. Interrupteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ruban isolant non -mouillable perpendiculaire au plan des contacts porte à son extrémité une partie conductrice mouillable parallèle au plan des surfaces de contact, et située à une distance de celles-ci inférieure à l'épaisseur de la couche de liquide conducteur qui les recouvre, ledit ruban isolant étant solidaire de l'élément mobile d'un moteur à électret, et se déplaçant dans son plan parallèlement au plan des surfaces de contact.