Brevet FR2537293A1 — publié le 19840608

Commutateur L.'invention concerne un commutateur dans lequel le rayonnement optique d 'une source de rayonnement est amené par des conducteurs de lumière munis en principe de gaines à un récepteur de rayonnement et est influencé, de préférence manuellement, pour obtenir un état de commutation. Le commutateur est susceptible d'être utilisé, aussi bien comme commutateur simple de mise en et hors circuit pour des sources lumineuses et des appareils électriquez ou bien électroniques. que comme touche pour l'introduction et l'extraction de données pour des appareils électroniques. On contact déjà un commutateur à détection avec lequel des positions de commutation sont réalisées en utilisant l'effet Hall. Comme lors de la modification de l'intervalle entre les pièces constitutives utilisées, une modification de potientel intervient sur un générateur de Hall comportant un déclenchement sur une valeur de seuil, des moyens électriques sont prévus en supplément pour l'évaluation de cette modification. En outre, des moyens mécaniques de maintien de tolérance sont nécessai res pour la modification d'intervalle elle-mme, ces moyens impliquant, d'une part, un mode de construction -volumineux, et nécessitant, d'autre part, dans une atmosphère chim4que- ment ou bien physiquement active, une protection spéciale. D'autres éléments de commutation connus utilisent un contact se trouvant de préférence dans une atmosphère de gaz inerte et se fermant ou s'ouvrant sous l'action d'un champ magnétique modifiable. Indépendamment de ce que, dans ce cas également, des moyens mécaniques ou électriques doivent autre prévus pour modifier l'intensité du champ magnétique agissant sur le contact, des dispositions techniques de commutation pour empocher le battement du contact et l'utilisation de métaux nobles ou rares et donc de métaux chers pour la réalisation du contact, sont inévitables. On connaît en outre des commutateurs i détection dans lesquels, pour commander l'établissement du contact, un courant paass entre deux surfaces de contact par l'intermédiaire de la résistance épidermique du corps humain. Ou bien on exploite le courant - dérive d'une surface de contact par lintermédiaire du corps humain vers une masse électrique.Ces commutateurs à détection évitent cer tes des moyens mécaniques volumineux pour la modification d'intervalle entre les différentes pièces constitutives, mais toutefois, la sollicitation physique du corps humain qu'implique l'actionnement de ce commutateur à détection, est considérée comme un inconvénient et une contrainte. En outre, des métaux rares ou nobles sont nécessaires pour éviter l'influence de la corrosion sur la surface de contact du commutateur. On connaît également des dispositifs d'introduction sans contact pour l'intro- duction manuelle d'informations dans des appareils électri ques, dans lesquels le rayonnement d'une ou plusieurs sour ces de rayonnement arrivant sur des convertisseurs d'éner- gie sensibles au rayonnement est influencé géomètriquement. Cette disposition est d'une construction très onéreuse et elle est très sensible aux pollutions. Dans une autre forme de réalisation, on uti- lise pour influencer le guidage du rayonnement, des parties mécaniques mobiles, qui augmentent le volume du dispo sitif d'introduction et qui doivent autre elles-memes réalisées avec suffisamment de précaution pour éviter des coin- cements et des écrasements. On connait enfin l'utilisation de fibres conductrices de la lumière pour l'introduction-d'informations dans des appareils électroniques. Dans ces cas, il s'effectue également une séparation géométrique du guidage du rayonnement par séparation des fibres conductrices de lumière et introduction écrans ou obturateurs aux emplaé- ments de séparation. Il est également connu, pour l'élimi- nation éventuelle de rayons non parallèles, de gainer ou non, de façon appropriée, les fibres conductrices de lu- mière à leur extrémité tournée vers la source de lumière, de sorte que les rayons, non parallèles à la fibre conque trice de lumière, sont absorbés ou bien sortent de cette fibre.Il h'y a pas alors d'influence physique du flux de lumière transmis, notamment par contact. Grée à l'invention, les inconvénients men tonnés ei-dessus sont évités et il est créé un commutateur susceptible autre utilisé de façon polyvalente qui se distingue par une sécurité de fonctionnement élevée et une constitution simple. Il ne doit également erercer au cune influence néfaste de longue durée sur le corps humain. L'invention a pour but de créer un commutateur qui, reposant sur un principe purement optique, n'exi- ge aucune partie constitutive mobile pour sa commande et évite l'écoulement du courant par l'intermédiaire du corps humain. Conformément à 11 invention ce but est atteint en ce que les fibres conductrices de lumière de conducteurs de lumière placés les uns à c8té des autres sur une surface de touche, ne comportent pas de gainage du c8té situé en face des emplacements de contact des conducteurs de lumière avec la surface d'appui. I1 est ainsi possible, d'influencer le guidage de la lumière physiquement et optiquement par les conducteurs de lumière. A cet effet, un milieu moins perméable que celui du conducteur de lumière, à savoir un doigt ou un recouvrement, est amené au contact des emplacements du conducteur de lumière ne comportant pas de gainage.De ce fait, la réflexion totale de la lumière dans le conducteur de lumière, est supprimée à ces emplacements et l'intensité de la lumière amenée au récepteur de rayonnement à partir de la source de rayonnement, est affaiblie. La réduction du flus permanent de lumière est utilisée par l'intermédiaire du récepteur de rayonnement et d'un circuit d'exploitation pour commaader les éléments assurant la commutation. Le recouvrement peut être réalisé sous la forme d'une membrane qui est disposée élastiquement audessus des parties non gainées du conducteur de lumière, de sorte qu' elle paisse être appliquée contre ces par ties avec le doigt la membrane permet une fermeture plus étanche contre une atmosphère mécaniquement et/ou chimiquement active et donc contre la pollution. la disposition peut également autre telle que tous les éléments du commutateur scient noyés par moulage dans un bloc et soient ainsi protégés contre la poussière, l'eau, les gaz et les vapeurs, et qu'il se trouve seulement entre la membrane et les conducteurs de lumière, un intervalle réduit d'air se situant dans la zone de déviation de la membrane. Une forme de réalisation avantageuse de l'invention est obtenue lorsqu'un circuit émetteur d'impulsions est associé à la source de rayonnement, tandis qu'un circuit de combinaison d'impulsions est associé au récep teur de rayonnement et que ces deux circuits sont reliés e@semble. I1 est ainsi possible d'exploiter l'émetteur et le récepteur selon un régime d'impulsions qui garantit que pendant que l'on influence manuellement les parties du conducteur de lumière non gainées, au moins une impulsion de lumière est envoyée par la source de rayonnement et est reçue par le récepteur de rayonnement après avoir par- couru le conducteur de lumière sous forme réduite. La durée d'impulsion est petite par rapport au reste du temps.. De cette façon, on parvient à réduire considérablement la puissance nécessaire pour le fonction- nement de la source de rayonnement et du récepteur de rayonnement sans que la sécurité de fonctionnement du commutateur se trouve limitée. Jusqu'd maintenant il a été supposé que le commutateur ne comportait qu'un élément assurant la com mutation et qu'il y avait, en conséquence, qu'une source de rayonnement et qu'un récepteur de rayonnement. bop plusieurs éléments éloignés assurant la commutation doivent être commandés, le rayonnement d'une source de rayonnement peut être amené par l'intermédiaire de conducteurs de lumière en plusieurs tronçons et par l'intermédiajre de différentes surfaces de touches aux récepteurs de rayonnement9 dont le nombre est identique au nombre des éléments assurant la commutation et qui sont reliés aux éléments assurant la commutation par l'intermé- diaire d'une unité électronique commune de codage et d'alimentation ainsi que par l'intermédiaire d'une unité eommune de décodage. la liaison des récepteurs de rayonnement avec les éléments assurant la commutation, par l'intermé- diaire d'une unité commune de codage et d'alimentation et d'une unité commune de décodage est également possible lorsqu'une source de rayonnement est associée à chaque récepteur de rayonnement. De cette façon9 les détecteurs commandant les éléments assurant la commutation peuvent autre actionnés séparément ou bien plusieurs éléments assuU rant la commutation peuvent être exploités de façon codée à des emplacements différents par l'intermédiaire canalisation commune. Cette canalisation peut également être prise en charge par l'installation du réseau.Le commutateur conforme à l'invention peut être mis en oeuvre avec des contraintes d'environnement élevées en ne nécessitant que des efforts d'actionnement très réduits. L'invention va autre exposée ci après en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels o - la figure 1 montre l'invention en coupe verticale, - a figure 2 montre l'invention en vue de dessus, - la figure 5 est- une coupe transversale à plus grande échelle d'un conducteur de lumière placé sur la surface de touche, - la figure 4 représente le dispositif électrique de circuit faisant partie de le invention, - la figure 5 montre un exemple de réalisation avec une source de rayonnement et plusieurs éléments de commutation, - la figure 6 montre un autre exemple de réalisation avec le mSme nombre de sources de rayonnement et d'éléments de commutation. Sur les figures 1 et 2, il est prévu un sup port 1 avec une surface d'appui 2. 2. Dans le support 1 sont noyés, an moulage, une source de rayonnement 3 avec des contacts 4 un récepteur de rayonnement 5 avec des con- tacts 6 et les extrémités d'un faisceau de conducteurs de lumière 8 constitué de fibres actives optiquement (f i- gure 3) Chaque fibre 7 est munie d'une gaine 9 et consti tue ainsi un conducteur de lumière dans lequel la fibre 7 a un indice de réfraction plus élevé que la gaine 9.Le faisceau de conducteur de lumière 8 s'adapte par sa sur- face d'entrée de lumière 10 à la source de rayonnement 3 et par sa surface de sortie de lumière Il, au récepteur de rayonnement 5 et il présente au voisinage de ses surfaces d'entrée et de sortie, une forme cylindrique. Le faisceau de conducteurs de lumière 8 s'étend audessus de la surface d'appui 2 en étant étalé, de façon que sur cette surface d'appui 2, il n'y ait qu'une seule couche de conducteurs de lumière 8. Bur le côté opposé à la surface d'appui 2, les conducteurs de lumière 8 ne comportent pas de gaine 9 dans une zone 12. Au-dessus de la surface de touche 2, une membrane élastique 2 est rapportée à une certaine distance de la zone 12 des conducteurs de lumière 8, cette distance étant donnée par une cale 12 fixée sur le support 1, et dont la membrane 2' est solidaire. La lumière sortant de la source de rayonnement 3 sous la forme de flux continu ou bien d'impulsions, est captée par le faisceau de conducteurs de lumière 8 à tra- vers la surface d'entrée de lumière 10 et amenée au récep- teur de rayonnement 5 à travers la surface de sortie de lumière 11 par réflexion totale dans les fibres 7.Si le faisceau de conducteurs de lumière 8 dans la zone 12 est par exemple touché du doigt par l'intermédiaire de la mem-- brane 2' dont l'indice de réfraction est supérieur à celui des fibres 7, alors à l'emplacement de contact la réflexion totale est supprimée et la lumière quitte les fibres 7 à cet emplacements si bien qu'il n'arrive que moins de lumière ou pas de lumière du tout sur le récepteur de rayonnement 5 et qu'aucune impulsion nsest produite dans celui-ci. Sur la figure 4, une diode luminescente 13, identique à la source de rayonnement 3 des figures 1 et 2, et alimentée avec une tension de fonction UB, est raccor- dée à une source de courant 14 dont le mode de fonctionne- ment est commandé par un émetteur dtimpulsions 15. Ainsi, la diode luminescente 13 n'est pas exploitée de façon con- tinue, mais uniquement à certains intervalles de temps et pendant des laps de temps très courts, et la consommation d'énergie du commutateur conforme à l'invention, est ainsi considérablement réduite.Il est en outre prévu sur la figure 4, un photo-convertisseur 16, alimenté avec une tension de fonctionnement U3, qui est identique au récepteur de rayonnement 5 des figures 1 et 2 et qui reçoit, par l'intermédiaire des conducteurs de lumière 8, non représentés ici, les impulsions de rayonnement partant de la diode luminescente 13. Le photo-convertisseur 16 est relié à une resistance de fonctionnement 17 et également, comme teur de cadence 15, avec un circuit de combinaison 18 contenant une porte NON-ET 19, et une porte ET 20. A la sortie du circuit de combinaison 18, est associé un élé ment assurant la commutation (élément de commutation) 21. Dans le circuit de combinaison 18, les signaux en provenonce de l'émetteur d'impulsions 1-5 et les signaux en provenance. du photosconvertisseur 16 qui interviennent en pratique simultanément, sont combinés entre eux de façon que l'élément de commutation 21 ne reçoive une impulsion et ne modifie sa position que lorsque le signal en prove nance du photo-convertisseur 16 est absent ou bien ne coin- c-ide pas avec celui de l'émetteur de cadence 15e La porte NON-ET 19 modifie le signal en provenance du photo-convertis- seur 6 de façon que pour une impulsion de lumière non influencée dans le conducteur de lumière, il soit égal et opposé au signal en provenance de l'émetteur d'impulsions 15, si bien que la porte ET 20 annule les deux signaux en les totalisant et qu'aucun signal nDest délivré sur l'élé- ment de commutation 21. Sur la figure 5, plusieurs (6) faisceaux de conducteurs de lumière 23 à 28, vont d'une source de rayon nement 22 à des récepteurs de rayonnement 29 à 34. Une unité de codage et d'alimentation 35 est, d'une part, reliée avec la source de rayonnement 22 et les récepteurs de rayonnement 29 à 34, et, d'autre part, par l'intermé diaire d'une canalisation d'alimentation et de signaux 36, avec une unité de décodage 37. À cette unité de décodage 37s sont raccordés, en nombre correspondant à celui des récepteurs de rayonnement 29 à 34, des éléments de commutation dont seuls, pour simplifier la représentation, les éléments externes 38, 39 sont indiqués sur la figure 5. l'unité de codage et d'alimentation 35 ali- mente, par l'intermédiaire d'un conducteur d'alimentation 40, la source de rayonnement 22 qui alimente les faisceaux de conducteurs de lumière 23 à 28 selon les figures 1 i 3, si bien que les récepteurs de rayonnement 29 à 34 déli- vrent des signaux de rayonnement à l'unité de codage et d'alimentation 35.Celle-ci couple les signaux de rayonne- ment par exemple comme cela est décrit en se référant i la figure 4, et elle transmet en fonction de chaque récep- teur de rayonnement considéré, par l'intermédiaire du con- ducteur d'alimentation et de signaux 36, les informations codées à l'unité de décodage 37e Celle-ci reçoit les informations codées, les décode et prépare à partir d'elles, les impulsions de commande pour l'élément de commutation associé 38, 39.Par exemple, au récepteur de rayonnement 29 peut autre associé l'élément de commutation 38 et an récepteur de rayonne- ment 34 l'élément de commutation 39. Sur la figure 6, trois sources de rayonne- ment 42, 43, 44 sont alimentées à partir d'une unité de décodage et d'alimentation 41 ces sources étant en liaison par l'intermédiaire de f aisceaux de conducteurs de lumière 45, 46, 47 avec des récepteurs de rayonnement 48, 49, 50e Les signaux lumineux reçus par les faisceaux de conducteurs de lumière 45, 46, 47, à partir des sources de rayonnement 42, 43, 44, se traduisent dans les récepteurs de rayonne; ment 48, 49, 50 par des signaux électriques qui sont codés dans l'unité de codage et d'alimentation 41 et qui sont délivrés par l'intermédiaire d'un conducteur 51 d'alimenta tion et de signaux, à une unité de décodage 52. Cette unité de décodage 52 décode les informations transmises par des signaux et les délivre aux éléments de commutation 53, 54, 55, grâce à quoi les positions de commutation de ces éléments sont modifiées ou maintenuesi La disposition est telle qu'su récepteur de rayonnement 48 est associé l'élé- ment de commutation 53, au récepteur de rayonnement 49, l'élément de commutation 54 et au récepteur de rayonnement 50, l'élément de commutation 55. REVEND I C À T ION S 1.- Commutateur dans lequel le rayonnement optique d'au moins une source de rayonnement est amené par des conducteurs de lumière munis en principe de gaines, au moins à un récepteur de rayonnement, et est, pour obtenir un état de commutation, de préférence influencé manuellement, commutateur caractérisé en ce que les conducteurs de lumière sont placés les uns à e8té des autres sur au moins une surface d'appui et que ces conducteurs, ainsi placés les uns i côté des autres, ne comportent pas de gaines, sur les côtés opposes aux emplacements de contact des conducteurs de lumière avec la surface d'appui. 2.- Commutateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une membrane élastique est disposée à une certaine distance au-dessus des conducteurs de lu- mière placés sur la surface d'appui, l'indice de réfraction de cette membrane étant, de préférence, supérieur à l'indice de réfraction des conducteurs de lumière 3.- Commutateur selon la revendication tos caractérisé en ce qu'un circuit d9émission d'impulsions est associé à la source de rayonnement9 tandis queue cir- cuit de combinaison d'impulsions est associe au récepteur de rayonnement, ces deux circuits étant reliés entre eux. 4.- Commutateur selon la revendication 2, caractérisé en ce queil est prévu plusieurs récepteurs de rayonnement et le même nombre de surfaces de touche, les fibres conductrices de lumière reliant respectivement la source de rayonnement au récepteur de rayonnement qui lui est associé étant disposées les unes à cOté des autres sur chacune des surfaces de touche, tandis qu'une unité électro nique commune de codage et d'alimentation ainsi quune unité de décodage sont disposées à la suite des récepteurs de rayonnement.