Brevet FR2673019A1 — publié le 19920821

Capteur photoélectrique La présente invention concerne le domaine des capteurs industriels et a pour objet un capteur photoélectrique, notamment de détection de passage. I1 existe déjà différents types de capteurs photoélectriques utilisant des rayonnements de types variés et permettant, notamment, de détecter le passage d'un objet dans le faisceau émis. Néanmoins, ces capteurs existants sont d'une constitution trop fragile et trop peu compacte, ne permettant pas leur mise en oeuvre dans des environnements industriels extrêmes. En effet, ils présentent souvent des résistances mécaniques, chimiques et calorifiques peu élevées ainsi qu'une étanchéité uniquement partielle. Par ailleurs, ces capteurs utilisent, soit des faisceaux de rayonnement directionnels, soit un rayonnement sensible à l'environnement industriel et, par conséquent, sujet à des perturbations. En outre, du fait de leur constitution en plus de deux éléments, leur mise en oeuvre est en général complexe et nécessite un temps d'installation long. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet un capteur photoélectrique, notamment de détection de passage, constitué essentiellement par un émetteur et par un bloc-récepteur, caractérisé en ce que, à l'exception de l'émetteur, l'ensemble ou une partie au moins des éléments composant le capteur est intégré dans la masse d'un bloc de matière d'un seul tenant, venu de moulage, formant un boîtier plein monolithique. Lrinvention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation latérale du capteur conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe suivant A-A' de la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe suivant B-B' de la figure 2 la figure 4 est un schéma synoptique du capteur conforme à l'invention, et, la figure 5 représente des diagrammes temporels de fonctionnement A à D du capteur représenté aux figures 1 et 4. Conformément à l'invention, et comme le montrent les figures 1 à 4 des dessins annexés, l'ensemble ou une partie au moins des éléments 4 à 10 composant le capteur 1, à l'exception de l'émetteur 2, est intégré dans la masse d'un bloc de matière d'un seul tenant, venu de moulage, formant un boîtier plein monolithique 11. La réalisation du capteur 1 conforme à l'invention consiste, par conséquent, à titre d'exemple, à monter l'ensemble ou au moins une partie des éléments 5 à 10 composant ledit capteur 1, à l'exception de l'émetteur 2, sur des circuits imprimés 4 ou des supports équivalents, puis à disposer ces derniers dans le moule du boîtier Il, à remplir ledit moule du matériau de moulage à l'état fluide, noyant ainsi lesdits éléments 5 à 10 dans sa masse et, enfin, à démouler le boitier plein monolithique 11 après durcissement. La matière constituant ledit boîtier monolithique 11 est avantageusement une matière à base de résine époxyde et, de préférence, du polyuréthane du type 90S, connu sous la désignation ARJ095 et fabriqué par la Société Alrim. En outre, la matière utilisée est de couleur sombre ou foncée, réalisant ainsi un écran parfaitement opaque à l'encontre des ondes lumineuses extérieures. Du fait de sa constitution et de son mode de réalisation, le boîtier plein monolithique 11, pouvant contenir l'ensemble des éléments 4 à 10 composant le capteur 1, à l'exception de l'émetteur 2, permet d'obtenir un capteur 1 présentant, d'une part, une résistance aux chocs particulièrement élevée, d'autre part, une solidité et une protection des éléments 5 à 10 intégrés renforcées du fait de sa compacité et, enfin, une étanchéité parfaite du fait de l'isolation totale existant entre les éléments 5 à 10 et le milieu extérieur. Par ailleurs, la matière utilisée présente une résistance remarquable à l'action des produits chimiques habituellement utilisés dans l'industrie ainsi qu'une résistance exceptionnelle à la chaleur et au feu. Comme le montre la figure 1 des dessins annexés, l'émetteur 2, quant à lui, est avantageusement disposé dans un cylindre métallique creux, muni d'un filetage extérieur autorisant une fixation aisée. Selon une caractéristique de l'invention représentée, en partie, sur la figure 4 et sur la diagramme A de la figure 5 des dessins annexés, le capteur 1 photoélectrique met en oeuvre des signaux infrarouges impulsionnels, modulés à une fréquence élevée et fournis par l'émetteur 2 relié à un modulateur 4. Les signaux impulsionnels émis par l'émetteur 2, par exemple une DEL infrarouge, sont avantageusement modulés à 10 kHz et se propagent dans un cône d'émission 14 dont la base couvre la zone réceptrice du boîtier 11 (figure 1). Comme le montrent les figures 3 et 4 des dessins annexés, le bloc récepteur 3 est composé, d'une part, de plusieurs phototransistors 6 sensibles aux infrarouges, disposés en ligne et connectés en série et d'un ou de plusieurs dispositifs 7, 8 et 9 de traitement du signal de sortie desdits phototransistors 6, l'ensemble de ces éléments étant disposés à l'intérieur du boîtier 11. L'alignement de phototransistors 6 constitue ainsi, en coopération avec le cône d'émission 14 de l'émetteur 2, une barrière photoélectrique dont la réso lution dépend des dimensions des phototransistors 6. Ces derniers sont avantageusement du type connu sous la désignation BPX81 et fabriqués par la société Siemens. Les dispositifs 7, 8 et 9 de traitement du signal de sortie des phototransistors 6 se présentent sous la forme d'un amplificateur 7 suivi d'un filtre 8 synchronisé en phase et en fréquence avec l'émetteur 2 par l'intermédiaire du modulateur 4 des signaux d'émission, le signal de sortie dudit filtre 8 étant mis en forme par une unité de traitement analogique 9.Les fonctions réalisées par lesdits dispositifs 7, 8 et 9 de traitement sont illustrées, à titre d'exemple7 par les diagrammes temporels de la figure 5 des dessins annexés, dans lesquels le diagramme B représente l'évolution du signal de réception à la sortie de l'amplificateur 7, le diagramme 6 représente le même signal à la sortie du filtre 8 et, enfin, le diagramme D représente le signal délivré par le capteur 1 après sa mise en forme en signal "tout ou rien" par l'unité de traitement analogique 9 pour la mesure, par exemple, de la longueur d'un objet 17 quelconque traversant la barrière photoélectrique dudit capteur 1. Les dispositifs 4, 7, 8 et 9 étant connus en eux-mêmes par lthomme de l'art, une description détaillée de ces derniers n'est pas nécessaire. Selon une caractéristique de l'invention, illustrée notamment sur les diagrammes C et D, l'unité de traitement analogique 9 possède un seuil de commutation 15 correspondant à une fraction de la valeur du niveau haut du signal de sortie du filtre 8, ce dernier présentant à sa sortie, en cas de coupure de la réception au niveau de l'un quelconque des phototransistors, un signal transitoire de changement d'état ayant une constante de temps T éventuellement réglable. I1 est ainsi possible de s'affranchir du caractère intermittent du signal de réception, dû au mode impulsionnel de l'émission, et de négliger les coupures de réception de très courte durée tl - t2 (diagrammes B et C de la figure 5). Afin d'obtenir une zone morte, au niveau du bloc récepteur 2, de faible dimension, permettant, lorsque le boîtier 11 est monté directement sur un plan de travail 16, de détecter le passage d'un objet 17 de faible hauteur, l'alignement de phototransistors 6 débute à proximité immédiate de la paroi latérale inférieure 18 du boîtier monolithique 11 dudit capteur 1 (figures 1 et 2). Cette disposition est possible par le mode de réalisation du boîtier monolithique 11 moulé, entraînant une absence de parois préfabriquées contraignantes qui limiterait les possibilités de disposition des éléments 5 à 10 du capteur 1 dans ledit boîtier 11. Comme le montrent les figures 2 et 3 des dessins annexés, l'alignement de phototransistors 6, disposés de manière affleurante dans le boîtier monolithique 11, est recouvert d'une plaque 19 de filtrage infrarouge. Cette dernière réalise un premier filtrage des rayonnements électromagnétiques incidents, en ne laissant traverser que ceux possédant une longueur d'onde située dans une plage de valeurs prédéterminée, incluant, notamment, la longueur d'onde du rayonnement émis par l'émetteur 2. Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, le capteur 1 comprend, en outre, d'une part, un dispositif de contrôle de fonctionnement et d'alignement (non représenté) muni de voyants de signalisation 12, 12', et, d'autre part, un dispositif de régulation de l'alimentation (non représenté), ces dispositifs étant également intégrés dans le boîtier plein monolithique 11. Par ailleurs, ce dernier comporte également des connecteurs 10, partiellement intégrés dans la masse, permettant de relier les différents éléments et dispositifs, composant le capteur 1 et disposés dans ledit boîtier 11, à l'émetteur 2, à la source d'alimentation ainsi qu'aux dispositifs extérieurs contrôlant ledit capteur 1 et exploitant les signaux délivrés par ce dernier. Une plaque support 20, moulée d'un seul tenant avec le boî tier 11 ou fixée par collage sur ce dernier après son démoulage, autorise une fixation rapide et solide sur tout dispositif industriel. Grâce à l'invention, il est donc possible de réaliser un capteur 1 photoélectrique présentant, d'une part, une très grande fiabilité due, notamment, à l'utilisation d'un rayonnement infrarouge modulé et à un double filtrage des signaux à la réception et, d'autre part, une résistance aux agressions physiques et chimiques très élevée, du fait de l'intégration de l'ensemble ou d'une partie au moins des éléments constituant ledit capteur 1 dans un boîtier plein monolithique 11 venu de moulage, ce qui facilite également la manipulation et la mise en oeuvre dudit capteur 1. Ce dernier permet, par conséquent, du fait de sa résolution élevée, de mesurer la longueur d'un objet 17 de forme quelconque traversant la barrière photoélectrique générée entre l'émetteur 2 et le bloc récepteur 3 et est particulièrement adapté à être mis en oeuvre dans l'industrie du bois. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -REVENDICATIONS 1. Capteur photoélectrique, notamment de détection de passage, constitué, essentiellement, par un émetteur et par un bloc récepteur, caractérisé en ce que, à l'exception de l'émetteur (2), l'ensemble ou une partie au moins des éléments (5 à 10) composant le capteur (1) est intégré dans la masse d'un bloc de matière d'un seul tenant, venu de moulage, formant un boîtier plein monolithique (11). 2. Capteur, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre des signaux infrarouges impulsionnels, modulés à une fréquence élevée et fournis par l'émetteur (2) relié à un modulateur (4). 3. Capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bloc récepteur (3) est composé, d'une part, de plusieurs phototransistors (6) sensibles aux infrarouges, disposés en ligne et connectés en série, et, d'un ou de plusieurs dispositifs (7, 8 et 9) de traitement du signal de sortie desdits phototransistors (6). 4. Capteur, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dispositifs (7, 8 et 9) de traitement du signal de sortie des phototransistors se présentent sous la forme d'un amplificateur (7) suivi d'un filtre (8) synchronisé en phase et en fréquence avec l'émetteur (2), par l'intermédiaire du modulateur (4) des signaux d'émission, le signal de sortie dudit filtre (8) étant mis en forme par une unité de traitement analogique (9). 5. Capteur, selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de traitement analogique (9) possède un seuil de commutation correspondant à une fraction de la valeur du niveau haut du signal de sortie du filtre (8), ce dernier présentant, à sa sortie, en cas de coupure de la réception au niveau de l'un quelconque des phototransistors (6), un signal transitoire de changement d'état ayant une constante de temps (T) éventuellement réglable. 6. Capteur, selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'alignement de phototransistors (6) débute à proximité immédiate de la paroi latérale inférieure (18) du boîtier monolithique (11) dudit capteur (1). 7. Capteur, selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'alignement de phototransistors (6), disposé de manière affleurante dans le boîtier monolithique (11), est recouvert d'une plaque (19) de filtrage infrarouge. 8. Capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu il comprend, en outre, d'une part, un dispositif de contrôle de fonctionnement et d'alignement muni de voyants de signalisation (12, 12') et, d'autre part, un dispositif de régulation de l'alimentation. 9. Capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le boîtier plein monolithique (11) consiste en une matière du type résine époxyde et, de préférence, en du polyuréthane du type 90S de couleur foncée.