Brevet FR2633081A1 — publié le 19891222

La présente invention concerne le domaine des capteurs de proximité du type opto-électronique utilisant énergie lumineuse pour détecter la présence d'un objet, ce détecteur délivrant un signal tout ou rien, l'un des deux états correspondant à 1-a détection d'un objet, l'autre des deux états corresp.ondant à l'absence de détection d'un objet Les détecteurs de ce type sont couramment utilisés dans le domaine industriel, ils comprennent généralement d'une part un organe d'émission d'un faisceau lumineux dirigé dans une directiondonnée correspondant à celle due l'objet dont on cherche à détecter la présence, d'autre part un organe de réception de la lumière rétrodiffusée par i-' objet lors de son illumination par le faisceau émis par l'organe d'émission du détecteur. Les détecteurs de ce type détectent donc la présence d'un objet lorsque la quantité de lumière rétrodiffusée par l'objet dépasse un certain seuil prédéterminé par réglage interne, cette quantité de lumière rétrodiffusee, pour une même puissance d'émission, varie en fonction de la distance séparant l'objet du détecteur mais également en fonction de la forme géométrique de l'objet, de sa couleur, ou de son état de surface, il est' donc nécessaire de prévoir des moyens de réglage du détecteur Généralement ces moyens de réglage comprennent soit un potentiomètre agissant sur la puissance du signal émis soit un potentiomètre-agissant sur la sensibilité de organe récepteur, soit des potentiomètres combinant les deux actions précitées. Ces moyens de réglage ne sont pas sans inconvénient pour une utilisation en ambiance industrielle : c'est ainsi qu'avec des potentiomètres accessibles de l'extérieur il devient difficile de garantir une bonne étanchéité du détecteur, de plus la fiabilité des potentiomètres est notablement inférieure à celle des autres composants électroniques et l'étendue des réglages est limitée aux seules possibilités électriques du produit. Le détecteur de l'invention vient apporter une solution intéressante à ces inconvénients. A cet effet la présente invention concerne un détecteur de proximité de type opto-électronique comprenant des moyens d'émission d'une énergie lumineuse vers un objet à détecter, à partir d'une source d'alimentation en énergie électrique, des moyens de réception de l'énergie lumineuse rétrodiffusée par l'objet détecté, des moyens de conversion de l'énergie lumineuse reçue en signal électrique à deux niveaux représentant la présence ou la non présence d'un objet et, caractérisé par le fait que le détecteur comprend des moyens agencés pour que les axes d'émission et de réception convergent dans la direction d'un objet à détecter. Avantageusement ces moyens sont deux bras d'émission et de réception montés pivotants et mutuellement reliés par engrénement de deux secteurs dentés. L'invention sera miellx comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée du capteur de l'invention faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente le schéma du principe de détection, - la figure 2 représente une vue schématique du capteur de l'invention, - la figure 3 représente une vue schématique d'une variante préférée du capteur de l'invention. Comme représenté sur le schéma de la figure 1, le faisceau lumineux d'émission 1 issu d'une fibre optique d'émission 2, et après focalisation par une lentille 3 atteint l'objet à détecter 4 situé à une distance fl du capteur. Une partie de l'énergie optique est rétrodiffusée par ledit objet selon 5 pour être reçue et transmise aux moyens de réception ducapteur par la fibre optique de réception 7 après traversée d'une lentille de défocalisation 6, les directions des rayons émis et des rayons reçus font entre elles un angle Tel que représenté sur la figure 2, le capteur de l'invention comprend un boitier 8 par exemple de forme cylindrique et réalisé avantageusement en un matériau plastique rigide, de préférence électriquement conducteur pour pallier les disfonctionnements engendrés par la suceptibilite électromagnétique. L'une 9 des deux faces planes du boitier 8 comporte un -connecteur 10 par exemple en position axiale et permettant le raccordement électrique du capteur : alimentation en énergie électrique, transmission de l'information utile. L'autre 11 des faces du boitier 8 comporte un prolongement 12 en forme de plaque suffisamment rigide pour supporter deux bras 13, 14 sensiblement en forme de canons et symétriques suivant l'axe longitudinal du dispositif. Les deux dits bras sont montés pivotants chacun autour d'un axe 15, 16 monté perpendiculairement à la face de la plaque support 12. Les faces des deux bras 13, 14 perpendiculaires à leur plan de pivotement autour des axes 15, 16 et tournées l'une face à l'autre comportent des secteurs dentés 17. 18, les dentures s'engrenant mutuellement lors du pivotement des bras 13, 14 afin de respecter la symétrie du capteur par rapport à son axe longitudinal. Un moyen de réglage de l'angle de pivotement des deux bras 13, 14, ici une molette 19 en forme de disque plat comportant deux prolongements 20. 21 en forme de vis s'étendent chacun axialement et perpendiculairement à chacune des faces de la molette 19, les filetages des vis 20 et 21 sont inversés l'un par rapport à l'autre et sont engagés dans deux manchons 201, 211 complémentairement taraudés, et eux-mêmes montés pivotants dans le plan de pivotement des bras 13, 14 autour de deux axes respectivement 221, 222 parallèles aux axes de pivotement 15, 16 des bras 13, 14 de telle manière que la rotation de la molette 19 entraîne le pivotement des bras 13, 14 et suivant son sens de rotation leur resserrement ou leur écartement mutuel. Les bras 13, 14 sont percés, suivant leur longueur, chacun d'un canal 22, 23 permettant pour le bras d'émission 13, le passage d'une fibre optique 2 vehiculant le flux lumineux issu de l'organe d'émission 26 vers la face avant 28 dudit bras, et pour le bras de réception 14, le passage d'une fibre optique 7 véhiculant le flux lumineux reçu par la face avant 29 vers l'organe de réception 27. Les faces avant 28, 29 sont percées de deux lamages circulaires ici taraudés dans lesquels ont vissés respectivement une optique de focalisation 3 du faisceau d'émission et de défocalisation 6 du faisceau rétrodiffusé. L'axe de chacun des deux dits faisceaux lumineux convergeant vers l'objet à détecteur en faisant entre eux un angle Le boitier 8 comprend en son volume une unité de traitement électronique 32 de conception connue par l'homme de métier, reliée électriquement d'une part aux organes d'émission 26 et de réception 27 et d'autre part à un circuit électronique 33 de puissance de sortie de conception églement connue par la'homme de métier. Selon des schémas connus, l'unité de traitement électronique 32 comprend - un générateur d t impulsions à une fréquence choisie pour etre très supérieure aux fréquences habituellement parasitantes, par exemple une fréquence-comprise entre 10 KHZ et 500 KHz, les fréquences parasites étant généralement inférieures à 100 Hz, - un amplificateur dusignal rétrodiffusé par l'objet détecté, -un démodulateur et un trier délivrant à l'étage de puissance de sortie 33 un signal tout ou rien suivant que la tension de sortie du démodulateur dépasse ou ne dépasse pas le seuil prédéterminé de détection. A titre d'exemple, l'organe d'émission 26 peut être une diode émissive du type FH 511 de la Société SIEMENS et l'organe de récèption 27 peut être une photodiode du type BP X 90 de la Société SIEMENS également. L'opérateur en manoeuvrant la molette de réglage.l9 fait varier- l'angle Suivant une variante du détecteur de l'invention et représentée en figure 3, les organes d'émission 26 du flux lumineux et de réception 27 du flux rètrodiffusé sont directement placés à ltarrière des optiques dé focalisation 3 et de défocalisation 6 ; selon cette variante la liaison desdits organes avec l'unité de traitement électronique 32 sera effectuée par des conducteurs bifilaires blindés 34, 35 disposés dans les canaux 22, 23 des bras 13. 14. Selon d'autres variantes du détecteur de l'invention, le détecteur peut ne comprendre qu'une seule optique soit de focalisation 3, soit de défocalisation 6, soit ne comprendre aucune de ces deux optiques : suivant ces variantes, ou l'organe d'émission 26. ou l'organe de réception 27, ou les deux seront logés directement face à l'objet 4 à détecter. 11 est à préciser également que l'énergie lumineuse mentionnée dans la présente description s'entend au sens large et n'est pas limitée aux rayonnements dans le spectre du visible, ainsi le rayonnement émis peut-il être notamment dans le domaine des infrarouges comme dans celui des ultraviolets. Le dispositif selon l'invention perme de réaliser des détecteurs de proximité, étanches, robustes, disposant d'une grande plage de réglage les rendant particulièrement bien adaptés à leur utilisation en ambiance industrielle. REVENDICATIONS 1 - Détecteur de proximité de type opto-électronique comprenant des moyens d'émission (26) d'un flux lumineux (1) vers un objet à détecter (4), des moyens de réception (27) du flux lum-ineux retrodiffusé (5) par l'objet détecté (4), des moyens électroniques de traitement et de conversion (32, 33) du flux lumineux reçu en signal électrique à deux niveaux représentant la présence ou la non présence d'un objet, caractérisé par le fait que le detec.teur comprend des moyens (13, 14) agencés pour que les axes d'émission et de.réception .(1, 5) convergent dans la direction d'un objet à détecter (4). 2 - Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel les moyens (13, 14) agencés pour que les axes d'émission et de réception (1, 5) convergent dans la direction d'un objet à détecter (4) sont deux bras respectivement d'émission et de réception (13, 1.4) montés pivotants et s'engrenant mutuellement. selon deux secteurs dents (17, 18Y afin de conserver une symétrie par rapport à l'axe de visée du détecteur. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, dans lequel le moyen de réglage de l'angle de pivotement des bras d'émission (13) et deréception (14) est une molette (19) solidaire suivant son axes de deux vis (20, 21) à pas inverse l'un de l'autre-. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, dans lequel la liaison entre le moyen d'émission (26) et l'optique d'émission (28) d'une part entre le moyen de réception (27) et l'optique-de réception (31) d'autre part est réalisée par deux fíhres optiques respectivement (24) et (25). 5 - Dispositif suivant la revendication 4, dans lequel les moyens d'émission (26) et de réception (27) sont placés directement à l'arrière des optiques respectivement d'émission (28) et de réception (29), la liaison desdits moyens avec l'unité de traitement électronique (32) étant réalisée par des conducteurs bifilaires blindés (33, 34).