Brevet FR2690757A1 — publié le 19931105

DISPOSITIF DE DETECTION DE LA PRESENCE D'UNE PIECE MOBILE La présente invention est relative à un dispositif de détection de la présence, en un endroit donné, d'une pièce pouvant quitter cet endroit et y revenir. L'invention trouve application notamment dans la réalisation des dispositifs pour la mise en oeuvre des contacts auxiliaires utilisés dans le domaine de l'électrotechnique, par exemple pour connaître la position ouverte ou fermée d'un disjoncteur. Selon la technique actuelle, dans ce type d'appareil, une pièce mécanique, solidaire de l'organe de manoeuvre, actionne l'un ou l'autre de deux contacts électriques selon que la tige de manoeuvre est dans l'une ou l'autre de deux positions correspondant à l'état ouvert ou fermé du disjoncteur. Un inconvénient de ce dispositif est qu'un contact peur rester "collé" après que la pièce a quitté la position qui le maintenait fermé, de sorte que l'indication fournie est erronnée; ceci peut avoir des conséquences graves pour l'appareil et pour le personnel, car un disjoncteur que l'on croyait ouvert est en réalité fermé. Un but de la présente invention est de réaliser un dispositif de détection de position sujet à moins de défaillance que les capteurs actuels. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de détection de position capable de diagnostiquer lui-même ses propres défaillances et de les signaler pour éviter toute indication erronnée. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif insensible aux perturbations extérieures et en particulier à la lumière ambiante. La présente invention a pour objet undispositif pour détecter la présence, en un endroit donné, d'une pièce mobile, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc comprenant un évidement définissant deux branches se faisant face, l'évidement étant partiellement occupé par ladite pièce lorsqu'elle est dans ledit endroit, l'une des branches étant traversée par une fibre optique associée à un dispositif optique et pouvant émettre, lorsque la fibre est alimentée en lumière, un faisceau traversant ledit évidement et réfléchi par un miroir solidaire de l'autre branche, ledit faisceau étant partiellement obturé lorsque ladite pièce est audit endroit, la lumière émise par la fibre optique étant une lumière modulée, la lumière reçue de la fibre après aller et retour dans le dispositif étant convertie en un signal électrique amplifié, filtré et démodulé, ce signal étant adressé à un premier comparateur recevant en outre une tension correspondant à la présence de la pièce audit endroit et à un second comparateur recevant en outre une tension correspondant à l'absence de la pièce audit endroit. Le signal est adressé à un troisième comparateur recevant en outre une tension correspondant à un disfonctionnement du dispositif, correspondant à une rupoture de la fibre optique ou à un vieillissement exagéré es composants du dispositif. L'invention est précisé sur un exemple de réalisation décrit avec référence au dessin dans lequel: - la figure 1 est une vue en élévation en coupe du dispositif de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne IIII de la figure 1, - la figure 3 est un diagramme de l'intensité de la lumière transmise par la fibre optique, - la figure 4 est un diagramme illustrant l'intensité de la lumière recueillie dans la fibre optique après passage dans le dispositif, - la figure 5 est un schéma du circuit d'émission de lumière et du circuit électronique d'analyse de la lumière recueillie. L'exemple décrit se rapporte à la détection de la position de la tige mobile d'un disjoncteur, mais il est bien clair que cet exemple n'est nullement limitatif et que l'invention peut être mise en oeuvre toutes les fois que l'on souhaite déterminer la présence d'une pièce en un endroit donné. Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif comprend un bloc parallépipédique 1, par exemple en céramique, muni d'un évidement parallépipédique 2 dans lequel peut s'engager la pièce 3 à détecter, qui dans l'exemple choisi, est la tige 3A d'un disjoncteur sur laquelle on a rapporté un épaulement 3B. La tige se déplace selon la flêche F, entre une première position où l'épaulement 3B est absent de l'évidement 2, et une seconde position où l'épaulement est à l'intérieur de l'évidement. Le bloc 1 est fixé sur une partie fixe du disjoncteur, par exemple par des boulons s'engageant dans des trous de fixation 1A. L'évidement 2 détermine dans le bloc 1 deux branches 1B et 1C se faisant face. La branche 1B du bloc comporte une cavité 6 dans laquelle arrive l'extrémité d'une fibre optique 7; la fibre optique est traversée par une onde lumineuse qui est focalisée par une lentille 8 fermant la cavité 6; le faisceau lumineux 20 issu de la lentille 8 est réfléchi par un miroir 9, plan ou concave, disposé au fond d'une autre cavité 10 pratiquée dans la branche 1C du bloc 1. Lorsque l'épaulement 3B ne se trouve pas dans l'évidement 2, la quasi totalité de la lumière émise par la fibre optique 7 est reçue et réfléchie par le miroir et retourne dans la fibre 7; si l'épaulement 3B est présent dans l'évidement 2, une partie seulement du faisceau est reçue et réfléchie par le miroir. Le dispositif est disposé de telle sorte que la moitié environ du faisceau soit intercepté par l'épaulement lorsqu'il est placé dans l'évidement. Selon une caractéristique de l'invention, la fibre optique est alimentée par une lumière modulée, obtenue de manière classique par l'association d'une photodiode ou d'une diode laser 30 associée à un modulateur 31. (voir figure 5) La figure 3 illustre les variations, en fonction du temps t, de l'intensité Ii de la lumière injectée dans la fibre optique et émise dans l'évidement 2 du dispositif. La figure 4 illustre les variations, en fonction du temps, de l'intensité Ir de la lumière reçue dans la fibre optique, après son passage aller et retour dans le dispositif. La première partie du diagramme, où l'intensité maximale de la lumière est IM, correspond à l'absence dans l'évidement 2 de l'épaulement 3B, donc à une première position de la pièce 3; la seconde partie du diagramme, ou l'intensité maximale de la lumière est Im, correspond à la présence dans l'évidement 2 de l'épaulement 3B, donc à la seconde position de la pièce 3. Pour éviter que la lumière parasite qui environne le dispositif ne vienne fausser la mesure, le dispositif électronique d'analyse de la lumière reçu en retour est conçu comme expliqué ci-après, en référence à la figure 5. La lumière traversant la fibre en retour après passage dans le dispositif, est recueillie par un coupleur optique 32 et convertie en signal électrique au moyen d'une photodiode 33; le signal électrique est amplifié par un amplificateur 34 et filtré au moyen d'un filtre passe-haut 35, ce qui permet d'éliminer toute composante continue du signal qui serait due à des lumières parasites dans le dispositif; en sortie du filtre 35, le signal est redressé de manière synchrone au moyen d'un circuit 36; le signal de sortie du circuit 36 est adressé à des comparateurs 37, 38 et 39 ayant des consignes respectives Up, Ua , Ud correspondant respectivement à présence de la pièce, à l'absence de la pièce et à une défaillance majeure du dispositif, due par exemple à une rupture de la fibre optique ou à un vieillissement trop important des constituant . Les sorties respectives des comparateurs sont reliées à des organes de commande et de signalisation symbolisés par les rectangles 37A, 38A et 39A. Le dispositif de l'invention est insensible aux lumières parasites; il signale ses propres défaillances qui sont de faible probabilité puisque l'appareil ne comporte qu'une seule fibre optique, qui est l'élément le plus fragile. L'invention s'applique à tous les domaines techniques et en particulier à l'électrotechnique. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour détecter la présence, en un endroit donné, d'une pièce mobile, caractérisé en ce qu'il comprend un bloc (1) comprenant un évidement (2) définissant deux branches (1B, 1C) se faisant face, l'évidement étant partiellement occupé par ladite pièce (3B) lorsqu'elle est dans ledit endroit, l'une (1B) des branches étant traversée par une fibre optique (7) associée à un dispositif optique et pouvant émettre, lorsque la fibre est alimentée en lumière, un faisceau traversant ledit évidement et réfléchi par un miroir (9) solidaire de l'autre branche (lC), ledit faisceau étant partiellement obturé lorsque ladite pièce est audit endroit, la lumière émise par la fibre optique étant une lumière modulée, la lumière reçue de la fibre après aller et retour dans le dispositif étant convertie en un signal électrique amplifié, filtré et démodulé, ce signal étant adressé à un premier comparateur (37) recevant en outre une tension correspondant à la présence de la pièce audit endroit et à un second comparateur (38) recevant en outre une tension correspondant à l'absence de la pièce audit endroit. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal électrique est adressé à un troisième comparateur 39 recevant en outre une tension correspondant à un disfonctionnement du dispositif, correspondant à une rupoture de la fibre optique ou à un vieillissement exagéré des composants du dispositif.