Brevet FR2466748A1 — publié le 19810410

246674& - 1 - L'invention concerne un transducteur optique pour la détection de la position angulaire d'un organe tournant relativement à une structure fixe. Une application de cette disposition, donnée à titre d'exemple non limitatif, se rapporte à l'arbre d'un moteur qui assure la sélection du caractère d'un organe porte-caractères d'une imprimante de bureau ou le mouvement de l'organe porte-caractères relativement à une ligne d'impression. Le transducteur optique selon l'invention comprend un disque relié à l'organe tournant et muni de multiples ouvertures radiales, un dispositif émetteur de lumière et des moyens de détection du passage de la lumière à travers les ouvertures du disque. On connatt un transducteur dans lequel la lumière engendrée par un premier dispositif émetteur de lumière est divisée en de multiples faisceaux lumineux par un masque fixe disposé entre le dispositif émetteur de lumière et le disque perforé et sur lequel est prévue une deuxième série d'ouvertures. Les moyens de détection de lumière comprennent de multiples phototransistors dont chacun coopère avec l'un des faisceaux lumineux formés par le masque,de manière à engendrer des signaux électriques cycliques déphasés entre eux et qui, lorsqu'ils sont convenablement traités, indiquent la position angulaire de l'organe tournant et son sens de rotation. Un deuxième dispositif émetteur de lumière coopère avec une ouverture de synchronisation du disque et avec un détecteur de lumière correspondant,de manière à déterminer une position de référence ou position zéro de l'organe tournant. Dans ce transducteur, la lumière venant du premier dispositif émetteur de lumière est divisée par le masque et donne des faisceaux lumineux qui divergent légèrement entre eux,de sorte que tout mouvement axial du disque relativement au masque fixe cause une variation de la quantité de lumière qui passe à travers les ouvertures du disque et qui atteint les moyens de détectionqui, par suite, peuvent engendrer -2 des signaux qui sont déformés et déphasés relativement à la position vraie de l'organe tournant. Un premier but de l'invention est de fournir un transducteur optique qui soit très fiable et peu co teux et dans lequel des mouvements axiaux éventuels de l'organe tournant et du disque relié à celui-ci n'aient pas d'influence négative sur la détermination de leur position angulaire. Dans ce but, l'invention propose un transducteur optique caractérisé par le fait que deux masques fixes munis d'ouvertures sont interposésl'un entre le dispositif émetteur de lumière et le disque, et l'autre entre le disque et les moyens de détection et que les ouvertures sont alignées sur le dispositif émetteur de lumière et sur les moyens de détection,de manière à recueillir la lumière en des faisceaux parallèles pratiquement perpendi- culaires au disque. Un deuxième but de l'invention est de fournir un transducteur optique qui soit peu coûteux et de petites dimensions, qui soit facile à monter sur la structure de l'organe tournant et qui, en même temps, soit pratiquement insensible aux conditions d'assemblage et aux conditions d'éclairage ambiant. Dans ce but, l'invention propose un transducteur comprenant un disque muni de multiples ouvertures, un moyeu qui peut être relié à l'organe tournant et qui est muni d'une partie de plaque pour la fixation du disque, un dispositif émetteur de lumière, des moyens de détection du passage de la lumière à travers les ouvertures du disque et une coquille qui porte le dispositif émetteur de lumière et les moyens de détection, transducteur caractérisé par le fait que la coquille comprend deux demi-coquilles assemblées au moyen de plusieurs saillies de positionnement faisant corps avec l'une des deux demi-coquilles et pouvant s'adapter avec précision à des ouvertures prévues dans l'autre demi-coquille et que l'une des deux demi-coquilles a une forme telle qu'elle -3- présente un trou passant centr&l,,capable de loger avec jeu le moyeu du disque8et une ouverture circulairecapable de loger avec jeu la partie de plaque du moyeu. Un troisième but de l'invention est de fournir un transducteur qui puisse être facilement positionné relativement à la structure fixe par rapport à laquelle tourne l'organe tournant et qui, en même temps, permette une large tolérance entre parties en mouvement et parties fixes. Dans ce but, l'invention propose un transducteur comprenant un disque relié à l'organe tournant et muni de multiples ouvertures radiales, un moyeu fixé au disque de manière à le maintenir dans un plan pratiquement perpen--- diculaire à l'axe de l'organe tournant, un détecteur servant à détecter la position angulaire du disque et une coquille servant à porter le détecteur, transducteur caractérisé par le fait que la coquille présente un trou passant central coaxial à l'axe de l'organe tournant de manière à recevoir le moyeu avec un large jeu et une ouverture perpendiculaire à l'axe de l'organe tournant de manière à loger le disque avec un large jeu, un premier dispositif de positionnement étant prévu pour positionner axialement le disque relativement à l'organe tournant, un deuxième dispositif de positionnement étant prévu pour centrer le trou passant relativement au moyeu et un troisième dispositif de positionnement étant prévu pour positionner la coquille à une distance prédéterminée de la structure fixe, le long de l'axe de l'organe tournant. Ces particularités de l'invention, ainsi que d'autres, apparaîtront dans la description suivante, portant sur un mode d'exécution préférentiel,donné comme exemple non limitatif et représenté par les dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue latérale en coupe du trans- ducteur selon l'invention; La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de - 4- la figure 1; et La figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2. Avec référence à la figure 1, le transducteur selon l'invention, indiqué par la référence générale 11, est adjoint à un arbre 12 d'un moteur 14 et comprend une coquille en matière plastique pratiquement en forme de parallélépipède, formée de deux demi-coquilles 20 et 21,respectivement adjacentes au moteur 14 et à l'extré- mité libre de l'arbre 12. Les deux demi-coquilles 20 et 21 présentent un trou central respectif 23, 24, destiné à laisser passer l'arbre 12 et sont fixées entre elles au moyen de quatre vis 26 (voir figures 2 et 3). Quatre ouvertures cylindriques 28, coaxiales aux vis 26, sont prévues dans la demi-coquille 20 et quatre tenons cylindriques correspondants 29 ou saillies de positionnement sont prévus dans la demi-coquille 21 et peuvent s'adapter avec précision aux ouvertures 28,de manière à assembler correctement les deux demi-coquilles 20 et 21. 'La demi-coquille 21 présente quatre tenons 33 qui dépassent à l'extérieur de la demi-coquille 20,à travers quatre trous passants 34. Les tiges de quatre vis 35 se logent avec jeu à l'intérieur des quatre tenons 33, le transducteur 1-étant fixé à la bride 18 du moteur 14 au moyen dès quatre vis 35. Entre les deux demi-coquilles 20 et 21 est disposé un élément d'espacement 36 muni d'un trou cylindrique central 37, à l'intérieur duquel un disque de synchronisa- tion 40 se loge avec jeu et huit trous passants 41,à travers lesquels passent les tenons 29 et 33. Le disque 40 a un diamètre de 38 mm et est fixé à une partie de plaque 42 d'un moyeu 43 bloqué relativement à l'arbre 12, par exemple au moyen d'une vis 45 (voir figure 1). La demi-coquille 21 est de forme telle qu'en plus du trou 24,dans lequel le moyeu 43 se loge avec jeu, elle - 5 - présente aussi une ouverture 47 dans laquelle la partie de plaque 42 se loge, aussi avec jeu. Le disque 40 est muni de plusieurs ouvertures de positionnement 50 dirigées radialement (voir figures 1 et 2) avec un pas constant, formées d'ouvertures pratiquement rectangulairesdont chacune a une largeur transversale légèrement inférieure à la moitié du pas et s'étend radialement sur environ 2,5 mm, tandis que le bord intérieur est espacé d'environ 3 mm du bord de la partie de plaque 42. En outre, à l'extérieur des ouvertures 50, le disque est muni d'une seule ouverture de synchronisation 51, plus large que les ouvertures 50, les bords étant déphasés relativement aux bords des ouvertures 50. Les ouvertures 50 ou bien l'ouverture 51 peuvent être formées avec des tolérances très étroites en ce qui concerne le pas et les dimensions transversales, grace à un procédé de photo- gravure, de toute façon connue. Un seul dispositif émetteur de lumière 53, formé par exemple d'une photodiode, est placé dans un logement 54 de la demi-coquille 20 et associé à la couronne d'ouvertures et 51 du disque 40. En face du dispositif émetteur de lumière 53 est placé un dispositif détecteur de lumière 55 comprenant par exemple plusieurs cellules photovoltaiques 56 montées sur une petite plaque 57. La photodiode 53 et les cellules 56 sont reliées électriquement à la plaquette d'un circuit imprimé 59 monté à l'extérieur de la demi-coquille 21. Le circuit imprimé 59 traite de toute façon connue les signaux de sortie des cellules 56. Deux masques ou écrans 60 et 61 sont prévus, l'un étant disposé entre la demi-coquille 20 et l'élément 36 et l'autre entre l'élément 36 et la demicoquille 21. Les masques 60 et 61 sont munis de multiples ouvertures 63 associées à la couronne d'ouvertures 50 du disque 40 et - 6 - d'une seule ouverture 66 associée à l'ouverture de synchro- nisation 51. Les ouvertures 63 et 66 divisent la lumière émise par la photodiode 53 de manière à la rassembler en faisceaux parallèles dirigés vers les cellules 56 qui sont aussi très proches du masque 61. Une cellule photovoltaique 67 montée sur la plaque 57 et aussi reliée au circuit imprimé 59 est disposée à l'extérieur de la périphérie du disque 40-et reçoit une partie de la lumière venant de la photodiode 53 par des ouvertures 69 et 70 prévues respectivement dans les masques et 61 et l'élément 36. La tension de la cellule 67 n'est pas influencée par le mouvement rotatif du disque et sert à maintenir constant le flux lumineux de la photodiode, de toute manière connue,non décrite ici. L'assemblage du transducteur 11 selon l'invention s'effectue comme suit: On dispose le masque 61 et l'élément d'espacement 36 à l'intérieur de la demi-coquille 21 (figure 3) en les adaptant sur les tenons 29 et 33. On introduit alors le moyeu 43 dans le trou 24 de la demi-coquille 21, de sorte que le disque 40, préalablement fixé à la partie de plaque 42, se loge dans le trou central 37 de l'élément 36. On glisse le masque 60 sur les tenons 29 et 33 et on adapte la demi-coquille 20 sur la demi-coquille 21, les tenons 29 se logeant dans les ouvertures 28. On fixe alors ensemble les deux demi-coquilles 20 et 21 au moyen des quatre vis 26. Après l'avoir assemblé ainsi, on adapte le transduc- teur à l'arbre 12 du moteur 14. En une étape préliminaire, on fixe en place le disque de blocage 46 sur l'arbre 12e à une distance prédéterminée de la bride 18. On insère l'arbre 12 dans le moyeu 43, de sorte que la demi-coquille 20 vient se placer auprès de la bride 18, jusqu'à ce que le disque 40 vienne buter contre le disque 46. On centre les demi-coquilles assemblées 20 et 21 - 7 - relativement à l'arbre 12 etpar conséquent, relativement au disque de synchronisation 40, avant de fixer les demi-coquilles à la bride 18. Afin d'assurer cette opération de centrage, une douille 70, dont le contour est indiqué sur la figure 1, est interposée entre le moyeu 43 et la demi-coquille 21. De cette manière, les demi-coquilles 20 et 21 et les autres composants qui leur sont réunis sont centrés coaxialement à l'arbre 12. Une fois que l'on a fixé le transducteur à la bride 18, on retire la douille 70. On bloque alors le moyeu 43 sur l'arbre 12 au moyen de la vis 45. Le disque 40 est ainsi positionné relativement à l'arbre 12 et à la bride 18 du moteur 14. Le mode de fonctionnement du transducteur 11 selon l'invention est de type classique et n'est pas décrit ici, pour plus de brièveté. On voit clairement par la description ci-dessus que, le disque 40 étant interposé avec jeu entre les deux masques 60 et 61, des mouvements axiaux de l'arbre 12 et du disque 40 qui lui est relié n'ont aucune influence négative sur la détermination de leur position et de leur vitesse angulaire. - On voit clairementaussi,que la liaison entre les demi-coquilles 20 et 21 est assurée par les saillies de positionnement 29, prévues solidairement sur les demi- coquilles 21 et qui peuvent être reliées avec précision aux ouvertures correspondantes 28 prévues dans l'autre demi-coquille 20,et que la demicoquille 21 a une forme comportant un trou passant central 24 pour recevoir avec jeu le moyeu 43 du disque 40.et une ouverture circulaire 47 pour recevoir avec jeu la partie de plaque 42 du moyeu 43. De cette manière, la liaison entre les organes tournants 40, 42 et 43 et la demicoquille 21, tout en permettant une rotation libre des organes tournants relativement à la demi-coquille 21, forme un parcours tortueux entre l'environnement extérieur et l'ouverture 37, -8 - empêchant la lumière extérieure de pénétrer à l'intérieur du transducteur lui-même. Cette disposition a donc pour effet que les moyens de détection de lumière 56 et 57 ne sont pas influencés par les conditions d'éclairage ambiant. Enfin, on voit clairement que,pour positionner le transducteur selon l'invention relativement à la structure fixe par rapport à laquelle tourne l'organe tournant 12, un premier dispositif de positionnement comprenant le disque 46 est prévu pour positionner axialement le disque 40 relativement à l'arbre 12, un deuxième dispositif de positionnement comprenant la douille 70 est prévu pour centrer le trou passant 24 relativement au moyeu 43 et un troisième dispositif de positionnement comprenant les tenons 33 et la bride 18 est prévu pour positionner la coquille à une distance prédéterminée de la structure fixe le long de l'axe de l'organe tournant. Il est évident que l'on peut apporter des modifications au transducteur décrit ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. - 9 - REVENDICATIONS 1.- Transducteur optique pour la détection de la position angulaire d'un organe tournant relativement à une structure fixe, comprenant un disque relié à l'organe tournant et muni de multiples ouvertures radiales, un dispositif émetteur de lumière et des moyens de détection du passage de la lumière a travers les ouvertures du disque et caractérisé par le fait que deux masques fixes , 61 munis d'ouvertures 63 sont interposés l'un entre le dispositif émetteur de lumière 53 et le disque 40, et l'autre entre le disque et les moyens de détection 56 et que les ouvertures sont alignéees sur le dispositif émetteur de lumière et sur les moyens de détection de manière à recueillir la lumière en des faisceaux parallèles pratiquement perpendiculaires au disque. 2.- Transducteur selon la revendication 1, comprenant en outre une coquille servant à oupporter le dispositif émetteur de lumière et les moyens de détection et un moyeu fixé au disque de manière à la maintenir dans un plan pratiquement perpendiculaire à 1'2e de l'organe tournant, caractérisé par le fait que la coquille 20, 21 présente un trou passant 23, 24 coaxial à l'axe de l'organe tournant 12 de manière à loger le moyeu 43 avec un large jeu et une ouverture 37 perpendiculaire à l'axe de l'organe tournant de manière à loger le disque 40 avec un large jeu, un premier dispositif de positionnement étant prévu pour positionner axialement le disque relativement à l'organe tournant, un deuxième dispositif de positionnement étant prévu pour centrer le trou passant relativement au moyeu et un troisième dispositif de positionnement étant prévu pour positionner la coquille à une distance prédéterminée de la structure fixe, le long de l'axe de l'organe tournant. 3.- Transducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un élément d'espacement 36 est interposé entre les deux masques 60, 61 et présente une ouverture centrale 37 dans laquelle le disque 40 se loge avec un - 10 - large jeu. 4.- Transducteur optique pour la détection de la position angulaire d'un organe tournant, comprenant un disque muni de multiples ouvertures, un moyeu qui peut être relié à l'organe tournant et qui est muni d'une partie de plaque pour la fixation du disque, un dispositif émetteur de lumière, des moyens de détection du passage de la lumière à travers les ouvertures du disque et une coquille qui porte le dispositif émetteur de lumière et les moyens de détection, transducteur caractérisé par le fait que la coquille comprend deux demi-coquilles 20, 21 assemblées au moyen de plusieurs saillies de positionnement 29 faisant corps avec l'une des deux demi-coquilles 21, et pouvant s'adapter avec précision à des ouvertures 28 prévues dans l'autre demi-coquille 20 et que l'une des deux demi- coquilles 21 a une forme telle qu'elle présente un trou passant central 24 capable de loger avec jeu le moyeu 43 du disque et une ouverture circulaire 47 capable de loger avec jeu la partie de plaque 42 du moyeu. 5.- Transducteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les deux demi-coquilles 20, 21 sont fixées ensemble par plusieurs vis 26 coaxiales aux saillies de positionnement 29. 6.- Transducteur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'une des demi-coquilles 21 est munie de plusieurs tenons 23 qui passent à travers des trous corres- pondants 34 de l'autre demi-coquille 20 de manière à être fixée à une structure fixe de l'organe tournant. 7.- Transducteur selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que les ouvertures 50 sont disposées radialement le long d'une couronne circulaire du disque et que cette couronne circulaire est disposée au voisinage du diamètre extérieur de la partie de plaque 42. 8.- Transducteur optique pour la détection de la position angulaire d'un organe tournant relativement à une structure fixe, comprenant un disque relié à l'organe - il - tournant et muni de multiples ouvertures radiales, un moyeu fixé au disque de manière à le maintenir dans un plan pratiquement perpendiculaire à l'axe de l'organe tournant, un détecteur servant à détecter la position angulaire du disque et une coquille servant à porter le détecteur, transducteur caractérisé par le fait que la coquille 20, 21 présente un trou passant central 23, 24 coaxial à l'axe de l'organe tournant 12 de manière à recevoir le moyeu 43 avec un large jeu et une ouverture 37 perpendiculaire à l'axe de l'organe tournant de manière à loger le disque 40 avec un large jeu, un premier dispositif de positio=nement étant prévu pour positionner axiale ient le disque relativement à l'organe tournant, un deuxième dispositif de positionnement étant prévu pour centrer le trou passant 23, 24 relativement au moyeu et un troisième dispositif de positionnement étant prévu pour positionner la coquille à une distance prédéterminée de la structure fixe, le long de l'axe de l'organe tournant. 9.- Transducteur selon l'une des revendications 2 et 8, caractérisé par le fait que le premier dispositif de positionnement comprend un organe de butée 46 positionné sur l'organe tournant 12 et présentant une surface contre laquelle s'appuie le disque 40. 10.- Transducteur selon l'une des revendications 2 et 8, caractérisé par le fait que le deuxième dispositif de positionnement comprend une douille amovible 70 interposée entre le moyeu 43 et la coquille 21 pendant la phase de montage. 11.- Transducteur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le troisième dispositif de positionnement comprend plusieurs tenons prévus sur la coquille et une surface de référence parallèle à la surface de l'organe de butée et contre laquelle s'appuient ces tenons. 12.- Transducteur selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'une seule ouverture de synchronisation 51 est prévue dans le disque 40, dans un espacement entre les ouvertures 50 et la périphérie du disque.