Brevet FR2554243A1 — publié le 19850503

DISPOSITIF D'AFFICHAGE ELECTROMAGNETIQUE BISTABLE La présente invention concerne un dispositif d'affichage électromagnétique bistable, comprenant un stator, une bobine, et un équipage mobile dont la position dépend du sens d'écoulement du flux magnétique dans le stator, l'affichage étant déterminé par la -position de cet équipage mobile. Des dispositifs d'affichage de ce type existent en très grand nombre; ils sont géneralement utilisés dans des ensembles formant des matrices de textes ou de symboles et requièrent pour leur fonctionnement une quantité d'énergie non négligeable, Parmi les dispositifs de ce type, certains utilisent la remanence de l'état de magnétisation d'un circuit magnétique pour conserver l'orientation d'un aimant mobile préalablement orienté par un champ magnétique produit par ce circuit. Cependant, ces dispositifs connus, dans lesquels le flux de l'aimant se referme dans 11 air, présentent une stabilité précaire, due à leur grande sensibilité à la température et aux champs magnétiques externes. Dans ce contexte, le but de la présente est de proposer un dispositif d'affichage électromagnétique bistable de structure simple, présentant une grande stabilité et n'exigeant pour son fonctionnement qu'un très faible apport d'énergie. A cet fin, le dispositif de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que le stator est disposé par rapport à la bobine de manière à canaliser une partie au moins du flux magnétique susceptible d'être produit par celle-ci, et adopte la forme d'une boucle s'ouvrant sur un entrefer, et en ce que l'équipage mobile comprend un aimant rotatif disposé dans l'entrefer et adoptant, suivant le sens du flux magnétique produit par la bobine, l'une de deux positions de rotation extremes pour chacune desquelles cet aimant est, au voisinage de ses pâles, en contact magnétique avec le stator de part et d'autre de l'entrefer de façon que le flux magnétique de l'aimant se referme sur lui-même à travers le stator. Pour assurer le contact entre le stator et l'aimant, ce dernier présente, au voisinage de ses pôles, des butées plates, et le stator comporte, de part et d'autre de l'entrefer, des méplats sur la surface desquels l'aimant vient de plaquer par ses butées dans chacune de ses positions extrêmes de rotation. De préférence, l'aimant est un cylindre monté à rotation autour de son axe de symétrie et dont les pôles sont disposés de part et d'autre de cet axe, et les butées sont constituées par des palettes radiales solidaires de l'aimant et disposées de part et d'autre de l'axe de rotation. Dans le but de diminuer les pertes magnétiques de l'aimant, dans le cas où ce dernier est cylindrique, le stator peut épouser partiellement, de part et d'autre de l'entrefer, le contour de cet aimant. Un index rendu solidaire de l'aimant, à une certaine distance de l'axe de rotation de ce dernier de manière à se déplacer sur un arc de cercle lorsque l'aimant passe de l'une de ses positions extrêmes à l'autre, permet d'assurer un affichage efficace. Par exemple, cet index présente une discontinuité de surface, telle qu'un changement de couleur, une découpe ou un bord, et est disposé devant une fenêtre pratiquée dans un écran opaque et de dimensions telles que ladite discontinuité de surface traverse la fenêtre lorsque l'aimant passe de l'une de ses positions extrêmes à l'autre. Le dispositif assure alors un affichage en tout ou rien. Bien qu'il soit possible de disposer autour du stator deux bobines de sens inverses dont chacune commande te mouvement de l'aimant dans un sens déterminé, il peut être plus avantageux de prévoir une seule bobine entourant le stator, le mouvement ' de l'aimant et sa position finale étant alors déterminés par la polarité de l'impulsion électrique de commande fournie à la bobine. Le dispositif d'affichage de l'invention présente de nombreux avantages; en particulier son changement d'état ne requiert qu'une faible consommation d'énergie; son maintien à un état quelconque ne requiert aucune consommation d'énergie; sa sensibilité à la température et aux champs magnétiques externes est extrêmement faible. Par ces propriétés, le dispositif de l'invention est particulièrement adapté à l'affichage des anomalies, telles que fraude ou dépassement de consommation autorisée, dans un compteur d'énergie électrique. Ce dispositif d'affichage, dont l'état ne peut pratiquement être modifié que par passage d'un courant dans la bobine, est lui-même infraudable lorsqu'il est mis en place dans un compteur électrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dont - la figure 1 est une vue schématique en plan de ce dispositif; - la figure 2 est une vue de face de l'équipage mobile, maintenu par des paliers vus en coupe; - les figures 3A et 3B illustrent la commande du dispositif de l'invention; - la figure 4 représente en perspective, à l'exception des paliers maintenant l'aimant, le dispositif d'affichage dans son ensemble; - la figure 5 représente une vue partielle du dispositif dans une variante de réalisation. Pour plus de clareté, les paliers maintenant l'équipage mobile n'ont été représentés que sur la figure 2. Le dispositif de l'invention comprend un stator 1, une bobine 2 enroulée sur le stator, et un équipage mobile 3. Le stator 1 adopte la forme d'une boucle s'ouvrant sur un entrefer 4. Ce stator, par exemple constitué de fer ou d'acier doux, canalise le flux magnétique que produit la bobine 2 lorsqu'elle est traversée par un courant. L'équipage mobile (figure 2) est essentiellement constitué par un aimant cylindrique 5 portant des palettes radiales diamétralement opposées 5a, 6b, et monté rotatif autour d'un axe de rotation 7; cet axe est confondu avec l'axe de symétrie de l'aimant et physiquement maintenu dans des paliers 8a, 8b; les palettes 6a, 6b, par exemple en fer ou en acier doux, peuvent être insérées et collées dans des fentes radiales pratiquées dans l'aimant, le long de deux génératrices diamétralement opposées de ce dernier; il importe néanmoins que les pôles de l'aimant soient disposes de part et d'autre de l'axe de rotation 7, et de préférence diamétralement opposés dans un plan perpendiculaire à l'axe 7, et que les palettes 6a, 6b soient respectivement disposées sur ces pâles ou à proximité. Comme le montre la figure 1, l'équipage mobile, et en particulier l'aimant, est disposé dans l'entrefer 4 formé par le stator 1 et peut adopter, dans cet entrefer, deux positions extrêmes représentées sur les figures 3A et 3B, le passage de l'une des positions à l'autre s'effectuant par rotation autour de l'axe 7. Le stator 1 présente, de part et d'autre de l'entrefer 4, et de part et d'autre d'un plan médian du stator, dont la trace est représentée en 9 (perpendiculaire à la direction de l'entrefer et passant par l'axe de rotation 7), des méplats la, ib, lc, ld sur la surface desquels les palettes 6a, 6b, formant butées, viennent se plaquer dans chacune des positions extrêmes de l'aimant pour assurer une liaison magnétique entre l'aimant et le stator. Bien que les figures, pour des raisons de clarté, laissent apparaître un espace entre les méplats et les palettes, ces éléments sont très avantageusement plaqués 1'un sur l'autre sur la plus grande partie possible de leur surface. Ainsi, dans chacune des positions extrêmes, l'aimant et les palettes forment, dans l'entrefer 4, un pont fermant la boucle ouverte formée par le stator, et grâce auquel le flux magnétique produit par cet aimant se referme sur lui-même à travers le stator Bien qu'on ait jusqu'à présent essentiellement décrit l'invention en référence à la figure 1, et bien qu'il soit avantageux d'avoir recours à des palettes telles que 6a, 6b, qui concentrent le flux magnétique de l'aimant, augmentent la stabilité du dispositif et permettent de le commander avec un rendement optimal, il n'en reste pas moins que ce palettes ne constituent qu'un prolongement de l'aimant et que l'aimant pourrait venir en butée lui-même au voisinage de ses pôles sur les méplats la à ld du stator 1 pour assurer liaison magnétique.La figure 5, qui ne représente que la région de l'entrefer 4 du dispositif, illustre cette utilisation d'un aimant 5 en barreau ou en plaque dont les pôles sont désignés par 5a et 5b. Dans le cas préféré où un aimant cylindrique est utilisé, il est avantageux que le stator présente, de part et d'autre de l'entrefer et entre les méplats, des portions de surfaces cylindriques le, If grâce auxquelles le stator épouse partiellement le contour de l'aimant. Deux possibilités existent pour commander le dispositif de l'invention. Comme chacune des deux positions extrêmes de l'aimant est stable en absence de courant dans la bobine, un changement d'état (c'est-à-dire la rotation de l'aimant d'une position à l'autre) est obtenu en créant un champ magnétique qui, dans la position initiale de l'aimant, repousse ce dernier pour l'amener dans une position finale dans laquelle le champ de cet aimant et le champ induit par la bobine ne sont pas contraires. I1 est ainsi possible soit de ne disposer sur le stator qu'une seule bobine susceptible d'être alimentée par des impulsions électriques de polarités différentes pour commander la rotation de l'aimant dans l'un ou dans l'autre sens (figures 3A, 3B), soit de disposer sur le stator deux bobines de sens contraires susceptibles d'être alimentées par des impulsions de même polarité, l'une des bobines commandant la rotation de l'aimant dans un sens et l'autre dans l'autre. Pour assurer un affichage efficace, l'aimant est de préférence solidaire en rotation d'un index 10 (figure 4), disposé à une certaine distance de l'axe de rotation 7, cet index se déplaçant-- ainsi sur un arc de cercle lorsque l'aimant tourne autour de son axe. Cet index présente une discontinuité de surface 11, telle qu'un changement de couleur, une découpe, un bord, etc., qui, lorsque l'aimant passe de l'une de ses positions extrêmes à l'autre, traverse au moins partiellement une fenêtre 12 pratiquée dans un écran opaque 13. Sur la figure 4, l'index est moitié blanc et moitié gris et la discontinuité de surface est constituée par la ligne de séparation des deux zones. Le dispositif permet de la sorte un affichage binaire, en "tout ou rien". Dans son application essentielle aux compteurs électriques, le dispositif peut ainsi être utilisé pour indiquer l'existence ou l'absence d'une fraude, l'existence ou l'absence d'une tentative de fraude ou encore l'existence ou l'absence d'un dépassement de consommation de puissance autorisée, cette fraude, cette tentative ou ce dépassement étant détectes par des organes de détection et de commande appropriés, éventuellement connus, et extérieurs à l'objet de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'affichage électromagnétique bistable, comprenant un stator, une bobine, et un équipage mobile dont la position dépend du sens d'écoulement du flux magnétique dans le stator, l'affichage étant déterminé par la position de cet équipage mobile, caractérisé en ce que le stator est disposé par rapport à la bobine de manière à canaliser une partie au moins du flux magnétique susceptible d'être produit par celle-ci, et adopte la forme d'une boucle s'ouvrant sur un entrefer, et en ce que l'équipage mobile comprend un aimant rotatif disposé dans l'entrefer et adoptant, suivant le sens du flux magnétique produit par la bobine, l'une de deux positions de rotation extrêmes pour chacune desquelles cet aimant est, au voisinage de ses poles, en contact magnétique avec le stator de part et d'autre de l'entrefer de façon que le flux magnétique de l'aimant se referme sur lui-même à travers le stator. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant présente, au voisinage de ses pôles, des butées plates, et en ce que le stator comporte, de part et d'autre de l'entrefer, des méplats sur la surface desquels l'aimant vient se plaquer par ses butées dans chacune de ses positions extrêmes de rotation. 3 - Dispositif d'affichage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'aimant est un cylindre monté à rotation autour de son axe de symétrie et dont les pôles sont disposés de part et d'autre de cet axe. 4 - Dispositif d'affichage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites butées sont constituées par des palettes radiales solidaires de l'aimant et disposées de part et d'autre de l'axe de rotation. 5 - Dispositif d'affichage suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que le stator épouse partiellement de part et d'autre de l'entrefer, le contour cylindrique de l'aimant. 6 - Dispositif d'affichage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un index est rendu solidaire de l'aimant, à une certaine distance de l'axe de rotation de ce dernier de manière à se déplacer sur un arc de cercle lorsque l'aimant passe de l'une de ses positions extrêmes à 11 autre. 7 - Dispositif d'affichage suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit index présente une discontinuité de surface, telle qu'un changement de couleur, une découpe ou un bord, et est disposé devant une fenêtre pratiquée dans un écran opaque et de dimensions telles que ladite discontinuité de surface traverse la fenêtre lorsque l'aimant passe de l'une de ses positions extêmes à l'autre. 8 - Dispositif d'affichage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite bobine entoure le stator et en ce que la position de l'aimant est déterminée par la polarité d'une impulsion électrique fournie à la bobine. 9 - Application du dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes à l'affichage d'une anomalie, telle que fraude ou dépassement de consommation autorisée, dans un compteur d'énergie électrique.