Brevet FR2673322A1 — publié le 19920828

DETECTEUR DE DEPLACEMENT D'UN CORPS PAR RAPPORT A UN SYSTEME DE REFERENCE A TROIS DIMENSIONS La présente invention concerne Le domaine technique de la détection du déplacement d'un corps par rapport à un système de référence tridimensionneL et elle vise, plus particulièrement, toutes les appLications dans lesquelles il est nécessaire de maintenir la stabilité d'un corps inerte ou non ou de déclencher l'actionnement, le fonctionnement ou la mise en service de structures, d'appareils ou d'installations dont L'état inactif ou actif est placé sous la dépendance d'une variation de position d'un corps mobile par rapport à un système ou référentiel de base pouvant être, globalement, considéré comme passif. La présente invention vise, plus particulièrement, à titre d'application préférée mais non limitative ni exclusive, un dispositif antidérangement de mine et, plus particulièrement encore, de mine antichar enfouissable. Pour détecter la variation de déplacement ou de mouvement d'un corps par rapport à un référentiel, qui peut être, indifféremment, mobile ou immobile, la technique antérieure connaît plusieurs propositions différentes. LLune d'eLles consiste à apprécier te déplacement d'un liquide à l'intérieur d'une capsule qui peut être à deux ou plusieurs niveaux de contact électrique fournissant un signal, soit tout ou rien, soit modulé en seuils. Une autre proposition peut être basée sur un système magnétique, tel que ce lui décrit dans la demande européenne 88-121 735.0 Une troisième méthode consiste à utiliser le mouvement d'un balancier ou, encore, d'une centrale inertielle. Ces différentes solutions sont, en général, compliquées à mettre en oeuvre, relativement fragiles, onéreuses et généralement peu ou pas adaptées à une application simple, éventueLLement du type à mise en service unique. Les solutions généraLement connues par la technique antérieure pêchent aussi par un encombrement important, ainsi qu'une sensibilité aux variations de température, soit de L'environnement, soit du corps sur lequel de tels détecteurs peuvent être montés. La présente invention vise à remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un nouveau détecteur de déplacement d'un corps par rapport à un système de référence à trois dimensions, qui peut être mobile ou immobile, de telle sorte que la variation de déplacement détectée est d'appréciation relative entre le corps et le référentiel. L'objet de L1invention est de proposer un détecteur de déplacement de grande sensibilité, de très faible encombrement, possédant une grande fiabilité, ainsi qu'une grande robustesse, en raison de sa conception purement mécanique de L'organe de détection de la variation de déplacement Un autre objet de L'invention est de proposer un capteur de déplacement à même de fonctionner convenablement et de façon fiable dans le temps, à l'intérieur de plages de température larges négatives ou positives. L'objet de L'invention est encore conçu pour être aisément adaptable sur tout corps en mouvement, sans entraîner de sujétion difficile à résoudre dans-le domaine mécanique, électrique, électromagnétique. Un autre objet de L'invention est de proposer un détecteur disposant d'une sensibilité sur les trois axes conventionnels, soit en déplacement sur ces axes, soit encore en mouvement autour d'eux. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, le détecteur de déplacement selon L'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un boîtier isolant électriquement, - une piste annulaire formée, à l'intérieur du boîtier, par deux anneaux concentriques conducteurs, raccordés à deux polarités électriques différentes, - une biLle normalement maintenue par gravité en contact simultané avec les deux anneaux de la piste. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de L'objet de L'invention. La fig 1 est une coupe-élévation du détecteur de déplacement conforme à L'invention. La fig 2 est une vue en plan prise selon la Ligne 11-11 de la fig. 1. Les fig 3 et 4 sont des vues, respectivement analogues aux fig 1 et 2, mais correspondant à une variante de réalisation de L'objet de L'invention, la fig 4 étant prise selon la ligne IV-IV de la fig. 3. Selon la première forme de réalisation, illustrée par les fig. 1 et 2, le détecteur de déplacement d'un corps, par rapport à un système de référence à trois dimensions, comprend un bottier 1 réalisé en toute matière isolante, de préférence en une matière plastique appropriée, choisie pour ses caractéristiques de résistance mécanique, ainsi que pour son caractère inaltérable à L'environnement auquel elle doit être exposée. Le boiter 1 peut être obtenu par moulage ou, encore, par usinage, indifféremment.A titre d'exemple, le boîtier 1 est réalisé en polycarbonate Le boîtier 1 délimite intérieurement une chambre ou cavité 2 dont le fond 3, de préférence mais non exclusivement plan, est occupé par une piste annulaire 4 définissant un lieu géométrique circulaire centré sur un axe de symétrie Z-Z' qui est, de préférence, celui de révolution du boîtier 1 La piste annulaire 4 est formée par un premier anneau conducteur 5 réalisé en tout matériau approprié, tel qu'en cuivre ou en aluminium.L'anneau 5 présente une section radiale telle qu'il se trouve délimité par une surface supérieure tronconique 6 définie par un angle La piste 4 est définie par un second anneau 8, également conducteur, disposé concentriquement et à distance du premier et intérieurement à celui-ci. L'anneau 8 est, par exemple, constitué par une pièce en cuivre ou en aluminium formant un plot centraL 9 dont la surface supérieure s'étend dans le plan du bord transversal ouvert du boîtier 1. L'anneau 8 est relié aussi à un conducteur 11 dont la polarité est choisie différente de celLe du conducteur 7 et, par exemple, négative. Bien que cela ne soit qu'une option, il est avantageux d'assurer le montage et le centrage de L'anneau 8 sur un piLote 12 formé par le fond 3 du boîtier 1. L'anneau 8 définit une portée tronconique supérieure 13 dont l'angle ss est ouvert en direction de L'axe Z-Z'. L'angle ss est choisi, dans tous les cas, différent et plus faible que l'angle a pour des raisons qui ressortent de ce qui suit. L'angle ss est, par exemple, compris entre 30' et 100 et possède, de préférence, une va leur égale à 20. Les portées tronconiques 6 et 13 définissent ensemble une gorge à section radiale sensiblement en "V" dont la Largeur, prise dans le plan supérieur de son ouverture maximale, telle que définie par L'arête périphérique de L'anneau 5, est largement supérieure au diamètre d'une bille 14 réalisée en une matière conductrice destinée à occuper la piste 4. Comme dit précédemment, L'anneau 5 est situé concentriquement mais à distance de L'anneau interne 8, de sorte que la continuité électrique entre ces deux anneaux est assurée par l'intermédiaire de la bille 14, dans la mesure où le boîtier 1 est maintenu dans une position de stabilité dans laquelle, par gravité, la bille 14 se trouve, simultanément, en contact avec les surfaces ou portées 6 et13 Le boîtier 1 est, de préférence, fermé par un couvercle 15 réalisé en une matière isolante et fixé par l'intermédiaire de vis 16. Bien que cela ne soit pas représenté, la liaison du couvercle 15 peut aussi être prévue avec le plot 9 constitutif de L'anneau central 8. Dans l'état, tel qu'illustré par la fig. 1, le capteur peut être monté sur un corps C dont il convient d'apprécier, soit les variations d'assiette, soit les mouvements, soit Les déplacements par rapport à un système de référence du type à trois dimensions. Par référence à la fig 2, il peut être considéré un déplacement relatif éLémentaire, par exemple par rotation, selon La flèche f1, autour d'un axe X-X', qualifié arbitrairement de roulis. Selon l'amplitude de ce déplacement, la bille 15 sera amenée à quitter, par inertie, l'un des deux anneaux et, par conséquent, à ouvrir la continuité électrique entre les conducteurs 7 et 11. Par ce moyen, il peut ainsi être émis ou produit un signal utilisé, à toutes fins utiles, avant ou après transformation, pour apprécier le déplacement intempestif ou inopiné en amplitude, imposé au corps C. Il peut, bien entendu, en être de même si un déplacement rotatif selon la flèche f2 est imprimé au boîtier 1 sur un axe Y-Y', arbitrairement qualifié de tangage. Il apparaît, immédiatement, que des déplacements, situés le long des axes X-X' et Y-Y', peuvent être générateurs de mêmes signaux, à partir du moment où L'intensité de ces déplacements a pour conséquence de déplacer par inertie la bille 14, de telle sorte qu'elle se trouve temporairement dépourvue de contact simultanément avec les anneaux 5 et 8. En raison de la caractéristique de la piste 4 et, notamment, de la section ouverte supérieure de la gorge quelle définit, par rapport au diamètre de la bille 14, un déplacement inopiné ou intempestif du corps 5, sur la direction de L'axe Z-Z', pourrait être responsable, également, du décollement de la bille 14 par rapport à l'un au moins des anneaux 5 ou 8, de telle sorte que ta continuité électrique entre ces deux anneaux se trouve rompue. Il doit être apprécié, également, qu'un déplacement rotatif, imprimé au boîtier C1, selon L'axe Z-Z' ou autour de ce dernier, aura également pour conséquence de déplacer la bille 14 à l'intérieur de la piste 4 au point de supprimer un contact avec l'un des deux anneaux et de rompre, en conséquence, la continuité électrique de référence d'un circuit d'appréciation. La sensibilité au déplacement de la bille 14 est, principalement, conférée par le choix de deux pentes différentes pour les surfaces tronconiques 6 et 13. Le choix de la plus faible pente réservée à l'angle ss est effectué pour conférer à la bille 14 un état d'instabiLité permanent en dehors d'une position de référence dans laquelle le boîtier 1 se trouve, par exemple, situé perpendiculairement à un axe de référence de déplacement, tel que L'axe Z-Z'. Au contraire, l'angle a de plus grande valeur conféré à la surface extérieure 6 est choisi pour favoriser le déplacement de la bille, préférentiellement vers le centre ou L'axe Z-Z', pour toute sollicitation autour ou sur l'un quelconque des trois axes. L'angle ss est également choisi de manière à conférer, au capteur selon L'invention, une possibilité de fonctionnement fiable dans toutes les positions de travail dans lesquelles le boîtier 1 est amené à occuper une inclinaison relative inférieure à La va leur dudit angle a. Selon les applications retenues et les niveaux d'énergie mis en oeuvre, il est clair que le signal fourni par le capteur pourra être directement utilisable ou, au contraire, devra être trait, en vue de son amplification ou de sa modulation. Toutes les solutions techniques à la portée de L'homme de l'art peuvent être choisies en fonction de l'application particulière visée et ne rentrent donc pas dans le cadre de la présente invention. Les fig. 3 et 4 illustrent une variante de réalisation dans laquelle L'anneau extérieur 5 est constitué par une suite de segments ou de tronçons 51 52, respectivement conducteurs et isolants, de manière que le signal électrique, délivré par la variation de position de la bille 14, puisse faire intervenir des changements de signaux ou d'état permettant une appréciation plus précise et plus fine de la variation de déplacement, après traitement par une chaîne de mise en forme appropriée. L'aspect segmenté de la surface tronconique 5 peut résulter d'inclusions de plots conducteurs ou isolants dans une base inversement isolante ou conductrice ou, encore, par La juxtaposition de segments séparés, ces conducteurs étant alors réunis entre eux par une couronne 30 liée au conducteur électrique 7. L'invention n'est pas Limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Détecteur de déplacement d'un corps par rapport à un système de référence à trois dimensions, caractérisé en ce qu'il comprend - un boîtier (1) isolant électriquement, - une piste annulaire (4) formée, à l'intérieur du boîtier, par deux anneaux concentriques conducteurs (5 et 8), raccordés à deux polarités électriques différentes (7 et 11), - une bille (14) normalement maintenue par gravité en contact simultané avec les deux anneaux de la piste. 2 - Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la piste (4) définit une gorge creuse dont la section ouverte supérieure est plus grande que le diamètre de la bille. 3 - Détecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que La piste (4) est formée par deux anneaux concentriques définissant deux portées concentriques tronconiques (6 et 13) conférant à la gorge une section radiale sensiblement en "V". 4 - Détecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que Les portées tronconiques possèdent des angles (a et S) différents. 5 - Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la portée tronconique (6) de L'anneau extérieur (5) est définie par un angle (a) plus grand que l'angle (ss) définissant La portée (13) de L'anneau intérieur (8). 6 - Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle (a) est compris entre 5 et 900 et en ce que l'angle (ss) est compris entre 30' et 100. 7 - Détecteur selon L'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la piste est segmentée en une succession de tronçons adjacents conducteurs (5 > et isolants 8 - Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier est fermé par un couvercle isolant (16).