Brevet FR2541785A3 — publié le 19840831

FR 2541785 A3 19840831 FR 8302465 A 19830215 Microcontact hermétique à transmission optique de l'information L'invention concerne un microcontact hermétique à transmission optique de l'information. Les microcontacts électriques sont largement utilisés pour mettre en évidence un déplacement mécanique, l'information obtenue étant alors un signal -électrique du type tout-ou-rien. En plaçant les contacts électriques dans un boltier hermétique, muni d'une paroi-élastique permettant la transmission du mouvement mécanique de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier, on assure la protection du système de commutation électrique, et on permet au microcontact de travailler dans des conditions d'environnement très rigoureuses. Des liaisons électriques permettent d'utiliser l'information électrique à distance plus ou moins grande du microcontact lui-même. L'un des inconvénients des microcontacts électriques est le risque d'interférence électrique. Si les fils de liaison, entre le microcontact et l'appareil qui utilise l'information électrique, sont voisins d'autres fils, des inductions peuvent apparaître dans les deux sens. Si les courants sont relativement forts dans le circuit du microcontact, des parasites vont être induits dans les circuits voisins lors des commutation . Si, au contraire, les courants sont faibles, les autres circuits vont induire des parasites dans le circuit du microcontact, parasites qui peuvent endommager les circuits associés de traitement de l'information, ou bien fausser l'information transmise. Un autre inconvénient des microcontact électriques apparalt lorsque la force mécanique de contact est insuffisante pour assurer une commutation parfaite. Il existe alors un intervalle de temps de plusieurs millisecondes pendant la phase de commutation, pendant laquelle il y a des vibrations de la lame mobile du système mécanique. I1 en résulte, entre l'état ouvert et l'état fermé du circuit, une série d'ouvertures et de fermetures aléatoires du circuit, susceptibles de fausser l'information si le microcontact est utilisé dans un circuit de mesure rapide. I1 en résulte également une augmentation de la résistance de contact et corrélativement un échauffement du système. Une autre conséquence enfin est l'apparition d'étincelles entre les contacts, qui provoquent à leur tour :des parasites dans les circuits ; l'échauffement du système mécanique ; et des points de fusion sur les contacts eux-mêmes qui diminuent la surface de contact et augmentent la rEsistan- ce de contact. Une conséquence de l'échauffement du système mécanique est le détrempage de la lame du ressort de commutation, qui entraîne à son tour l'affaiblissement de la force de contact. On constate ainsi un phénomène d'autodestruction en accélération. Pour éviter les inconvénients des systèmes électriques, on a utilisé des systèmes optiques pour mettre en évidence un déplacement mécanique. Dans ce cas, l'information optique peut être envoyée à distance à l'aide de fibres optiques, sans le moindre risque d'interférence optique ou électrique. Deux techniques sont principalement utilisées : la coupure d'un faisceau lumineux par un écran opaque et la réflexion d'un faisceau sur une surface déplaçable. Ces systèmes présentent l'inconvénient d'être très sensibles aux conditions d'environnement : les poussières ou tout facteur susceptible d'affecter la transparence du milieu peuvent modifier ou même empêcher le fonctionnement du système. L'un des buts de l'invention est de s'affranchir des inconvénients des systèmes connus en proposant un système combinant les avantages de la transmission mécanique d'un mouvement et due la transmission optique de l'information. L'invention a pour objet un microcontact hermétique à transmission optique de l'information, caractérisé en ce qu'il comporte : un boîtier hermétique présentant une paroi susceptible d'autoriser la transmission d'un mouvément de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier ; un chemin optique entre deux extrémités de fibres optiques ; et un organe d'interruption dudit chemin optique, susceptible de se déplacer à l'intérieur du boîtier en réponse au mouvement extérieur du boîtier. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'organe d'interruption est un écran déplaçable par translation ou pivotement - l'organe d'interruption est un miroir - la paroi susceptible d'autoriser la transmission de mouvement est une membrane élastique - la membrane élastique est déformable par torsion au moyen d'un levier coudé en forme de U - la membrane élastique est déformable axialement par pression sur un bouton - la paroi est en matériau laissant passer un champ magnétique ; - la transmission de mouvement entre l'extérieur et l'intérieur du boîtier se fait par l'intermédiaire d'une induction magnétique. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir Figure 1 - un premier exemple de réalisation d'un microcontact hermétique selon l'invention du type à écran coupant le chemin optique Figure 2 - un deuxième exemple de réalisation d'un microcontact hermétique selon l'invention, du type à miroir et à levier en U Figure 3 - une variante de réalisation du microcontact hermétique de la figure 2, du type à aimant. En se reportant au dessin, on voit que le microcontact hermétique selon l'invention se présente sous forme d'un ensemble 10 compact, relié par deux conducteurs de lumière 2, 5 à un bloc 11 d'alimentation et de mesure. Dans ce bloc 1 se trouvent notamment une source lumineuse 1 telle qu'une ampoule, une diode électroluminescente, un laser ou autre, et un récepteur opto-électronique 4 tel qu'une photodiode, un photo-transistor, une photorésistance, une photocellule ou autre, susceptible de commander un relais 12. La source 1 et le récepteur 4 sont reliés directement au microcontact 10 par les fibres optiques 2 et 5, qui peuvent etre indépendantes, parallèles ou coaxiales. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le microcontact 10 est constitué d'un boîtier hermétique 3, dont une paroi est constituee par une membrane élastiquement déformable 6, à travers laquelle passe un levier 7 en forme de U. Le bras extérieur du levier 7 présente à son extrémité un plot 13 destiné à recevoir l'appui des la pièce en mouvement dont la position est à contrôler. Le bras intérieur du levier 7 porte un écran opaque 8 destiné à interrompre le chemin optique entre les deux extremites des fibres optiques 2 et 5 qui sont en regard l'une de l'autre. Au repos, dans la position représentée, l'écran 8 n'interrompt pas le chemin optique constitue par la ligne droite reliant les deux extrémités en regard des fibres optiques 2 et 5. Si une pièce en mouvement vient appuyer sur le plot 13, le levier 7 pivote dans é plan de la feuille grâce à l'élasticité de la membrane 6, et l'écran 8 vient interrompre le chemin optique et arrêter le faisceau lumineux émis par la fibre 2. La fibre 5 ne recevant plus de lumière à son extrémité libre, ne transmet plus de lumière au récepteur 4, qui à son tour n'applique plus de signal au relais 12.De ce fait, le relais peut commander une manoeuvre ou interrompre un circuit, de façon à signaler l'état contrôle par le microcontact.Il va de soi qu'au lieu de placer l'écran opaque directement sur le levier 7, on peut le fixer sur un système à hystérésis mécanique dont le basculement est commandé par le levier-7 par exemple. Dans le mode de réalisation de la figure 2, les fibres optiques 2 et 5 sont parallèles ou coaxiales, et le bras intérieur du levier 7 porte un miroir 9 qui est au repos en regard de l'extrémité des fibres optiques. Au repos, le chemin optique va de l'extrémité de la fibre 2 au miroir 9 et après rE- flexion, à l'extrémité de la fibre 5. Lorsque la pièce en mouvement vient appuyer sur le plot 13, le levier 7 pivote et le miroir 9 n'est plus en regard des extrémités des fibres 2 et 5, ce qui interrompt le retour du faisceau lumineux par disparition du miroir. Sur la variante de la figure 3, on peut voir que le miroir 9 est porté par une tige guidée 14 et maintenu par un ressort de rappel 15. Le miroir porte une palette 16 susceptible d'être attirée par un aimant 17 se déplaçant à l'extérieur du boîtier. Lorsque l'aimant 17 se rapproche du boîtier, il attire la palette 16 qui déplace le miroir 9 en étirant le ressort 15, et le faisceau lumineux n'est plus acheminé vers la fibre 5 de retour. Dans la description de la figure 1, on a considéré symboliquement que le récepteur 4 commandait un relais 12. En général, une chaîne électronique est prévue à partir du récep-. teur 4, avec des circuits d'amplification et de mise en forme du signal électrique, et un circuit de sortie, éventuellement de puissance. Les exemples de réalisation des figures 1 et 2 sont prévus avec un levier 7 pour assurer la transmission du mouvement de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier. On peut également prévoir sur la membrane 6 élastique un simple bouton exterieur et un doigt intérieur portant l'écran 8 par exemple. Dans ce cas, une pression axiale sur le bouton extérieur assure un déplacement axial du doigt intérieur et l'interruption du chemin optique par l'écran. De même, pour la variante de la figure 3, on a prévu un déplacement du miroir par translation sous l'action d'un aimant. Il est également possible de prévoir un miroir 9 monté sur un axe de pivotement et dont la position varie en rotation sous l'effet de l'aimant, de façon à interrompre le retour du faisceau lumineux vers le récepteur par la fibre 5. Les avantages du système selon l'invention, sont nombreux et on peut retenir en particulier les suivants - La transmission de l'information par fibres optiques assure l'insensibilité aux parasites électriques ou optiques, et ne provoque pas d'émission de parasites. - La commutation électrique est statique et elle in tervient dans le circuit électronique, après le récepteur optoélectronique 4. Il n'y a donc à l'inté rieur du boîtier du microcontact ni étincelles, ni échauffement. De plus la commutation est nette et sans rebondissements. - Le boîtier hermétique étant seul sur l'emplacement de travail, et le circuit électronique en étant éloigné par la longueur des fibres optiques, le mi crocontact peut travailler dans des conditions très difficiles et en particulier dans une atmosphère sale, car le boîtier est hermétique, à température élevée (jusqu'à 2500C environ) , car l'électronique est éloignée et la mécanique et les fibres optiques peuvent supporter cette température, et en présence de champs électriques ou magnétiques, dans le cas des modes de réalisation des Figures 1 et 2. - La durée de-vie du microcontact est plus grande que pour les microcontacts électriques connus, car il n'y a pas d'échauffement dû au passage du courant. - La sécurité de fonctionnement se trouve accrue en raison de la séparation galvanique entre l'emplace- ment du boîtier (endroit de la mesure) et l'empla cement de l'électronique (endroit d'utilisation de l'information). il va de soi que dans le mode de réal-isation de la figure 3 la paroi du bottier 3 qui se trouve entre l'aimant 17 et la palette 16 ne doit pas constituer un écran magnétique mais doit au contraire laisser passer le champ magnétique. REVENDICATIONS 1. - Microcontact hermétique à transmission optique de l'information, caractérisé en ce qu'il comporte : un boîtier hermétique (3) présentant une paroi susceptible d'autoriser la transmission d'un mouvement de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier ; un chemin optique entre deux extrémités de fibres optiques (2, 5); et un organe d'interruption dudit chemin optique, susceptible de se déplacer à l'intérieur du boî- tier en réponse au mouvement extérieur au boîtier. 2. - Microcontact selon la revendication 1 > caractérisé en ce que l'organe d'interruption est un écran (8) dépla çable par translation àu pivotement. 3. - Microcontact selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'interruption est un miroir (9). 4. - Microcontact selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi susceptible d'autoriser la transmission de mouvement est une membrane élastique (6). 5. - Microcontact selon la revendication 4, caractérisé en ce que la membrane élastique (6) est déformable par torsion au moyen d'un levier (7) coudé en forme de U. 6. - Microcontact selon la revendication 4, caractérisé en ce que la membrane élastique (6) est déformable axialement par pression sur un bouton. 7. - Microcontact selon la revendication 4 > caractérisé en ce que la paroi est en matériau laissant passer un champ magnétique. 8. - Microcontact selon la revendication 7, caractérisé en ce que la transmission de mouvement entre l'extérieur et l'intérieur du boîtier se fait par l'intermédiaire d'une induction magnétique.