Brevet FR2533342A1 — publié le 19840323

La présente invention est relative a un nouvel interrupteur magnéto-optique, à son application aux parties élémentaires ou points d'affichage et aux dispositifs d'affichage comportant de tels points d'affichage optique. On connait de nombreuses variantes des systemes d'affichage magnétiques. Tous ces systèmes sont d base ae aispositifs électro- magnétiques. Ils comportent tous des éléments' mobiles orientables portant un aimant peme,nent ou constitués d'un matériau susceptible d'être influencé par un champ magnétique. Les changements de l'orien- tation de ces éléments mobiles (et qui oa,ntiezlent l'information à visualiser) sont obtenus gracie à des électro-aimants adjacents qui provoquent le déplacement (le plus souvent une rotation) des éléments de signalisation.Ces éléments, même fortement colorés et même luminescents n'attirent pas l'oeil d'une manière impérative. On lit le message en même temps et presqu'au moment où l'on aperçoit le dispositif d'affichage. La visualisation et la compréhension de l'information sont simultanées1 ce qui, parfois, peut constituer un grave inconvénient, notamment pour les informations routières. I1 existe également des ensembles de visualisation de l'information utilisant les fibres optiques. Ces dispositifs sont parfaitement visibles et attirent l'oeil de loin, bien avant que l'on puisse déchiffrer les messages qu'ils contiennent. Toutefois, ces dispositifs sont à message fixe ne dépassant guère trois différentes possibilités pré-établies d'une manière non interchangeable. Leur utilisation est donc très limitée. La présente invention s'est par conséquent fixé pour but de pourvoir à un nouvel interrupteur adaptable aux fibres optiques utilisées en signalisation lumineuse et qui puisse permettre d'allier l'extraordinaire faculté des fibres optiques d'attirer l'oeil vite et de loin à la possibilité d'émettre un nombre infini de messages La présente invention a pour objet un interrupteur magnéto-optique caractérisé en ce qu'il comporte en combinai son :: - un élément mobile magnétique permanent translatif ou rotai, - un élément électromagnétique d'excitation bistable, - une source d'arrivée de la lumière constituée d'une ou plusieurs fibres optiques disposées en faisceau, - une sortie de la lumière constituée par un guide d'ondes optiques, l'arrivée et la sortie de la lumière se situant au voisinage immédiat, et de part et d'autre, de l'endroit où ledit élément mobile magnétique se trouve à l'état stable. Selon un mode de réalisation avantageux de l'objet de la présente invention, l'élément mobile magnétique permanent est translatif et est constitué par une palette articulée autour de l'axe de pivotement situé à l'une de ses extrémités. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'objet de la présente invention, l'élément mobile magnétique permanqnt est rotatif et est constitué par un rotor pourvu d'au moins une butée. Cette butée est destinée à limiter le mouvement angulaire du rotoret à contribuer à lui donner une position stable. Conformément à l'invention l'élément électromagnétique d'excitation bistable comprend au moins une bobine, un noyau et une armature en fer doux dans le cas où l'élément mobile magnétique est un élément translatif, et au moins une bobine et un stator en fer doux dans le cas où l'élément mobile magnétique est un élément rotatif. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'armature et le stator en fer doux sont pourvus de deux butées dont la fonction principale (outre la canalisation de flux magnétique) est de servir de pièces polaires contre lesquelles viendra buter l'élément mobile magnétique au moment de son état stable. Dans le cas du dispositif muni d'un élément ma gnétique permanent rotatif 1 le stator est muni d'une ouverture pour le passage de la lumière, ouverture pratiquée juste derrière la butée du rotor quand il est dans sa position stable de lumière obturée, c'est-à-dire accolé contre la butée du stator. Selon un mode de réalisation avantageux de l'ob-jet de l'invention, un masque pourvu d'au moins un passage pour la- lumière est solidaire de l'élément mobile magnétique et se déplace avec lui.- Il est bien entendu que ladite ouverture sera pratiquée dans le masque à un endroit tel que la lumière puisse passer uniquement au moment où ledit élément mobile se trouve dans un de ses états stables. Si (dans le cas de l'élément mobile rotatif), le rotor est pourvu d'un tel masque, il n'est pas nécessaire de perforer une ouverture dans le stator. Conformément à - 1' invention, l'élément mobile magnétique permanent peut etre réalisé en tous matériaux appropriés, tels que les alliages métalliques magnétiques, les éléments frittés, la matière plastique surmoulant les particules magnétiques orientées; et analogues. Dans le cas où-l'élément électromagnétique d'excitation ne comporte qu'une seule bobine, celle-ci sera parcourue par le courant alternativement dans les sens contraires , dans le cas de deux bobines, celles-ci fonctionneront dans les sens Opposés : une bobine servira pour l'écriture et l'autre polir l'effacement. dé l'écriture. Selon un mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, le guide d'ondes optiques qui constituela sortie de lumière est formé d'une ou plusieurs fibres optiques disposées en faisceau. Selon un autre mode de réalisation avantageux,de l'objet de l'invention, l'élément mobile magnétique permanent possède deux positions stables pour lesquelles aucun courant de maintien n'est nécessaire dans la ou les bobines de l'élément magnétique, le maintien dans ces positions se faisant par l'effet magnétique propre de l'élément mobile magnétique permanent en contact sur une des butées en acier doux. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description-qui va suivre qui se réfère aulx dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de l'interrupteur conforme à la présente invention dont l'él6*- ment mobile magnétique permanent est constitué par une palette pivotante autour de son axé - la figure 2 représente un exemple dur,dè- le de construction pratique d'un dispositif conforme à l'invention . 2a : vue de dessus, , 2b :vue de dessous, . 2c : vue de profil ; - la figure 3 représente un exemple de l'élémet mobile magnétique permanent rotatif ; - la figure 4 représente schématiquement le fonctionnement de l'élément mobile magnétique translatif, et - la figure -5 représente schématiquement le fonctionnement de l'élément mobile rotatif. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. L'interrupteur magnéto-optique conforme à l'invention représentE à titre d'exemple non limitatif de la figure 1, se compose - d'un élément électromagnétique~1 comportant deux bobines à inversion de flux; - d'un noyau magnétique 2 qui sert à canaliser le flux produit par l'excitation de- l'une et/ou de l'autre des bobines de l'élément électromagnétique - de deux armatures 3 qui ont pour but d'amener le flux magnétique dans une région géométrique bien précise de manière à ce que le champ crée par l'excitation de l'une ou de l'autre desdites bobines s'exerce dans l'axe longitudinal passant par le centre des deux pièces polaires 4 - lesdites deux pièces polaires servant de butées 4a et 4b par lesquelles se termine l'armature 3 - d'un élément mobile magnétique permanent trans latif constitué par une palette magnétique 5 articulée autour de son axe 6 et qui effectue des mouvements de translation entre les deux pièces polaires - butées 4a et 4b - , en l'absence de courant dans les bobines, la palette 5 a deux positions stables, à savoir : elle adhère soit contre la buté 4a (à gauche), soit contre la butée 4b (à droite).L'introduction du courant dans,-i"une des deux bobines la fait pivo ter:soit vers la gauche, soit vers la droite - d'un guide de lumière 7 constitué d'un faisceau de fibres optiques (guide muni par exemple d'une optique de mise en forme 8), lequel faisceau se trouve au-dessus d'une des deux positions stables de la palette 5a. (Sur l'exemple de la figure 1, ce faisceau se trouve près de la butée de gauche 4b). Le guide d'ondes optiques pour la sortie de la lumière (non representé sur la figure 1) est situé au-dessous du dispositif, juste en face de la source d'arrivée de la lumière. Le fonctionnement de l'interrupteur magnéto-optique conforme à la présente invention est fort simple : la lumière issue du faisceau 7 est obturée quand la palette 5 se trouve dans un de ses deux états stables et notamment contre la butée 4b. Aussitôt oue la calette chance de nosition (ordre reçu par l'intermédiaire de l'élément électromagnétique d'excitation 1), la lumière retrouve son passage. Les phases de translation de la palette 5 sont précisément représentées sur la figure 4 : la figure 4a représente l'état initial où la palette 5 en position stable adhère, par son magnétisme propre, contre la butée 4b. Aucun courant ne circule dans la ou les bobines, et la ou les fibre(-s) optique(s)7 est ou sont obturées. La figure 4b représente le mouvement de translation de la palette 5 vers la butée 4a, translation engendrée par la circulation du courant dans une bobine, qui montre bien la décomposition cinématique de la palette 5 sur un cycle complet d'écriture-effacement. Ainsi, par exemple-, dans celle d'écriture : le courant circulant dans cette bobine engendre un flux magnétique dans le noyau 2 et crée un champ dans les pièces polaires 4 de telle sorte que la pièce 4b devient polarisée NORD et la pièce 4a polarisée SUD. Ceci a pour effet que le champ entre les pièces polaires s'oppose au champ de la palette magnétique 5,le NORD de la pièce polaire repoussant le NORD de la palette, tandis que le SUD de l'autre pièce polaire attire le NORD de la palette. La résultante de cette action physique a pour effet de faire basculer la palette dans la position opposée à celle qu'elle occupait précédemment. La lumière émise par le faisceau 7 et qui était obturée quand la palette occupait la position représentée par la figure 4a, peut maintenant traverser le dispositif et peut être captée par le guide d'ondes optiques de sortie.Conformément à la présente invention, 11 excitation de la bobine d'écriture se fait d'une manière temporaire, juste le temps nécessaire (et suffisant) pour que les éléments mécaniques mobiles se maintiennent dans la position opposée dite deuxie~;e position stable. La figure 4c représente précisément cette deuxième position stable : en l'absence de courant dans l'une quelconque des bobines, l'élément mobile magnétique 5adhère contre la pièce polaire 4a par suite de son magnétisme permanent propre. La figure 4d représente l'effet du courant circulant dans l'autre bobine (dite bobine d'effacement d'écriture). Le courant qui circule maintenant en sens inverse de celui qui a excité la première bobine (dite d'écriture), crée entre les pièces polaires un champ magnétique de sens contraire au précédent et ainsi la pièce polaire 4a devient NORD et repousse le NORD de la palette 5 en même temps que la pièce polaire 4b qui devient SUD attire le NORD de la palette mobile 5, laquelle de nouveau interrompt le passage de la lumière emise par le faisceau 7 et reprend sa première position stable suivant la figure 4a. Il est bien entendu que le dispositif conforme à la présente invention peut fonctionner avec une seule bobine, dans laquelle il suffit d'inverser le courant pour obtenir l'effet recherché La figure 2-représente un exemple non limitatif de la construction pratique du dispositif conforme à la présente invention. Trois vues sont ainsi représentées : vue de dessus (2a), vue de dessous (2b) et une vue de profil (2c). Le dispositif-conforme à l'invention est inclus dans un boitier qui a la forme d'un relais électromagnétique. L'entrée optique est matérialisée par une cheminée 3 dans laquelle on introduit l'embout du faisceau optique,7. En face de cette entrée se trouve la sortie optique 2 constituée d'un guide d'ondes en matériau approprié, par exemple en tnéthacrylate. Les sorties électriques 9, 10 et t: sont disposées de manière à faciliter le cabrage du dispositif sur, par exemple, une carte imprimée 14 ou sur tout autre support de câblage. Pour-réaliser par. exemple un ens-emble d'affichage optique, on disposera par exemple les modules sur un dispositif de connexion, de telle sorte que les sorties optiques soient espacées régulièrement pour obtenir une bonne lisibilité du texte. A titre préférentiel,mais nullement limitatif, les modules seront façonnés par caractères numériques de 35 points régulièrement espacés en matrices de 7 X 5 points. Une autre variante très avantageuse du dispositif conforme à la pr & sente invention est représentée à la figure 3. Dans cette variante, l'élément mobile magnétique permanent est du type rotatif. Le dispositif représenté sur la figure 3 est com -posé d'un stator 16 en acier doux présentant à la partie interné de sa couronne deux pièces polaires 17a et 17b faisant fonction également de butées. L'élément mobile ou le rotor 15 est articulé autour d'un axe de rotation 18 et le rotor 15 présente sur sa génératrice deux petites excroissances ou butées 19 présentant une aimantation permanente NORD et SUD. Ces deux excroissances viennent buter sur les parties polaires 57a et 47b dustator 16 et ne permettent au rotor 15 qu'une mobilité partielle et limitée de l'ordre de 1800.L'axe optique 20 est obturé ou non suivant la position angulaire de l'élément mobile magnétique du ro tour 15. Lorsqu'on établira le passage du courant dans les bobines 22, celles-ci magnétisent le stator 16. L'action cinématique de l'élément mobile magnétique rotatif est analogue à celle décrite pour l'élément translatif. Cette action est représentée sur la.figure 5. La vue.5a représente l'état initial où aucun courant ne circule dans les bobines : les deux excroissances magffëtiques 19 du rotor 15 adhérant magnétiquement aux pièces polaires inertes 17a et 17b du stator 16. La lumière 21 est obturée et aucun signal optique ne peut être capté. La vue 5b représente l'infòrmatlon d'écriture. Le courant circulant dans la bobine engendre un champ magnétique s'opposant au champ magnétique du rotor. Le rotor est repoussé suivant le sens de la flèche et ses excroissances viennent adhérer sur les pièces polaires 17a et j7b excitées suivant leur affinité magnétique. L'axe optique est dégagé et la lumière traverse le dispositif par l'ouverture 21. La vue, 5c représente la deuxième position stable. Les exeroissances 19 du rotor magnétique t5 se trouvent en contact avec les pièces polaires 17a et 17b non excitées du stator 16 et y adhèrent par effet magnétique simple. La lumière traverse le dispositif par l'ouverture 21. La vue 5d représente l'information d'effacement de l'écriture : le courant parcourt dé nouveau les bobines 22 mais en sens inverse. Les pièces polaires 17a et Q7b du stator 16 deviennent polarisées magnétiquement, ce qui a pour effet de repousser le stator 55 dans sa position de départ, le passage de la lumière s'en trouvant de nouveau obturé. Comme dans la première variante (décrite précédemment et représentée sur la figure t), ce dispositif peut fonctionner avec une bobine ou avec plusieurs bobines. Ce dispositif comme d'ailleurs le dispositif à :1 élément mobile translatif peut comporter un masque tel qu'un disque solidaire de l'élément mobile magnétique. Ce disque peut être de grandeur désirée, mais comporte nécessairement au moins une ouverture pour le passage de la lumière. Il résulte de la description qui précède que quels que soient les modes de réalisation et d'application adoptés, l'on obtient des interrupteurs magnéto-optiques qui présentent par rapport aux interrupteurs classiques antérieurement connus des avantages importants, dont certains ont déjà été mentionnés dans ce qui précède, et notamment - l'avantage de pouvoir être appliqué aux fibres optiques, plus particulièrement disposées en faisceaux, et - l'avantage d'un fonctionnement simple et très fiable. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à-ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention. R E V E N D I C A T I o N S 1. Interrupteur magnéto-optique caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison - un élément mobile magnétique (5,15) permanent translatif ou rotatif - un élément électromagnétique (1) d'excitation bistable ; - une source d'arrivée de la lumière constituée d'une ou plusieurs fibres optiques (7) - une sortie optique de lumière, constituée par un guide d'ondes optiques, l'arrivée et la sortie de la lumière se situant au voisinage, de part et d'autre, de l'en droit où ledit élément mobile magnétique 55,15) se trouve à l'état stable. 2. Interrupteur selon la revendication t, caractérisé en ce que l'élément mobile magnétique permanent est translatif et est constitué par une palette (5) articulée autour de l'axe (6) de pivotement situé à l'une de ses extrémités. 3. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile magnétique permanent est rotatif (15) et est constitué par un rotor pourvu d'au moins une butée (19). 4.Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément électromagnétique d'excitation bistable comprend au moins une bobine, un noyau(2) et une armature en fer doux (3) dans le cas où l'élément mobile magnétique est un élément translatif (5) et au moins une bobine (22) et un stator (t6) en fer doux dans le cas où l'élément mobile magnétique est un élément rotatif (15). 5. Interrupteur selon la revendications4, caractérisé en ce que l'armature et le stator en fer doux sont pourvus de deux butées (4a, 4b, 97a, 17b). 6. Interrupteur selon les revendications1 et 3, caractérisé en ce que le stator est muni d'une ouverture (21) pour le passage de la lumière, ouverture pratiquée juste derrière la butée du rotor quand il est dans sa position stable de lumière;obturée, c'est-à-dire accolé contre la butée du stator. 7. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un masque pourvu d'au moins un passage pour la lumière est solidaire de l'élément mobile magnétique et se déplace avec lui. 8. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à'7, caractérisé en ce quel'élémentmobile magnétique permanent peut être réalisé en tous matériaux appropriés tels que les alliages métalliques magnétiques, les éléments frittés, la matière plastique surmoulant les particules magnétiques orientées 9. Interrupteur selon quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que dans lecas où l'élément électromagnétique d'excitation ne comporte qu'une seule bobine, Celle-ci sera parcourue par le courant alternativement dans le sens contrairea, dans le cas de deux bobines, celles-ci fonctionneront dans le sens opposé : une bobine servira pour l'écriture et l'autre pour l'effacement de llécriture. 10. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le guide d'ondes optiques qui constitue la sortie de lumière est formé d'une ou plusieurs fibres optiques disposées en faisce-au. 11. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 8, ou 9, caractérisé en-ce que l'élément mobile magnétique permanent (5, 15) possède deux positions stables pour lesquelles aucun courant de maintien n'est nécessaire dans la ou les bobines de l'élément magnétique, le maintien dans ces positions se faisant par l'effet magnétique propre de l'élément mobile magnétique permanent en contact sur une des butées (4a, 4b, 17a, 47b) en acier doux. 12. Dispositifs d'affichage munis d'interrupteurs selon l'une quelconque des revendications 1 à 44.