Brevet FR2687469A1 — publié le 19930820

CAPTEUR DE POSITION D'UNE PIECE MOBILE La présente invention est relative à un capteur pour déterminer si une pièce mobile, pouvant prendre deux positions fixes, a atteint ou non une desdites positions. L'invention trouve application notamment dans la réalisation des dispositifs pour la mise en oeuvre des contacts auxiliaires utilisés dans le domaine de l'appareillage électrique, par exemple pour connaître la position ouverte ou fermée des contacts de puissance d'un disjoncteur ou d'un sectionneur. Selon la technique actuelle, dans ce type d'appareil, une pièce mécanique, solidaire de la tige de manoeuvre de l'appareil, 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 respectivement à la position ouverte ou à la position fermée du contact de puissance auxiliaire. Un inconvénient de ce dispositif est qu'un contact peut rester "collé" après que la pièce a quitté la position qui le maintenait fermé, ou, au contraire, le contact auxiliaire normalement fermé en position stable du contact de puissance est défaillant. Dans les deux cas, 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 capteur ayant une disponibilité et une fiabilité bien meilleures que celles des capteurs actuels. Un autre but de l'invention est de réaliser un capteur capable de diagnostiquer lui-même ses propres défaillances et de les signaler pour éviter toute indication erronnée. La présente invention a pour objet un capteur pour détecter la présence ou l'absence d'une pièce mobile en un endroit donné , caractérisé en ce qu'il comprend, fixés à un support, une source émettant un faisceau de lumière, une première et une seconde fibres optiques, la première extrémité de la première fibre étant disposée de manière que le faisceau soit reçu lorsque ladite pièce est absente dudit endroit et occulté lorsque la pièce est présente, la première extrémité de la seconde fibre étant disposée de manière à ne recevoir que le faisceau réfléchi par ladite pièce lorsqu'elle se trouve audit endroit, les secondes extrémités des fibres étant reliées chacune à un composant optoélectronique transformant la présence ou l'absence de lumière dans la fibre en signaux binaires adressés à un microcalculateur programmé fournissant une indication sur la présence ou l'absence de la pièce à l'endroit donné et une information sur l'état du capteur. Dans un mode particulier de réalisation, les deux fibres optiques sont disposées de manière sensiblement parallèle, le faisceau de ladite source étant réfléchi par un miroir solidaire dudit support pour pénétrer dans ladite première fibre. Avantageusement, chacune des fibres optiques est associée à une lentille pour focaliser la lumière sur sa première extrémité. L'invention s'applique à l'équipement d'appareillages tels que disjoncteurs ou sectionneur; dans ce cas, le microcontrôleur reçoit des données relatives aux ordres d'ouverture ou de fermeture de l'appareillage. L'invention sera bien bien comprise par la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans laquel: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un capteur selon l'invention, représenté lorsque la pièce mobile est présente, - la figure 2 est une vue similaire lorsque la pièce mobile est absente. Dans la figure 1, la référence 1 désigne un boîtier réalisé en matiére moulée de préférence en deux parties symétriques, le plan de la figure étant le plan de joint des deux parties. Le boîtier présente des canaux et logements dans lesquels les éléments actifs sont logés, après quoi la seconde partie du support est appliquée sur la première; l'ensemble des deux demi-supports est fixé par des vis 2 à une platine 3. Un premier canal, débouchant à la périphérie du support, reçoit une diode électroluminescente 4 désignée dans la suite par l'abréviation LED, alimentée par un câble 5 qui sort du boîtier. La LED envoie à l'extérieur du boîtier un faisceau lumineux 6 qui, lorsque la pièce à détecter est dans la première position, celle éloignée du capteur par hypothèse, est reçu par une première extrémité d'une première fibre optique 7, par l'intermédiaire d'une lentille de focalisation 8 et d'un miroir de renvoi 9. Un autre canal débouchant à l'extérieur du support reçoit une seconde fibre optique 12 associée à une autre lentille de focalisation 13 ; cette lentille est placée de manière à recevoir, comme le montre la figure 2, lorsque la pièce 10 est dans la seconde position, le faisceau 6' qui est le faisceau issu de la LED et réfléchi par la pièce qui a reçu un revêtement réfléchissant. Les deux fibres optiques sont reliées respectivement, à l'extérieur du boîtier, à des convertisseurs optoélectroniques fournissant un signal numérique binaire, par exemple un 0 lorsque la fibre optique conduit de la lumière et un signal 1 dans le cas contraire. On a ainsi: - lorsque la pièce est dans la première position: fibre 7 signal : 0 fibre 12 signal : 1 - lorsque la fibre est dans la seconde position: fibre 7 signal : 1 fibre 12 signal : 0 Cette disposition permet un autodiagnostic de l'appareil car, en position stable des contacts de puissance de l'appareil et en dehors d'une courte fenêtre temporelle permettant au faisceau lumineux d'avoir son chemin stabilisé en cours de manoeuvre, les informations délivrées par les deux convertisseurs électroniques doivent jours être complémentaires. On notera que cette surveillance ne fait pas appel à une corrélation avec les contacts auxiliaires adjacents, car cela implique une certitude que les contacts de puissance sont dans une position stable. La disposition de l'invention, utilisant conjointement l'exploitation des informations délivrées par les deux convertisseurs optoélectroniques par un microcontrôleur, lui-même informé des ordres de manoeuvre de l'appareillage électrique, permet un autodiagnostic efficace des contacts auxiliaires. Dans ce qui suit, on convient d'indiquer l'état du capteur par un code binaire à deux bits, le premier bit correspondant à la sortie du convertisseur optoélectronique lié à la fibre 7, le second bit celui lié à la sortie du convertisseur associé à la fibre 12. Par ailleurs, si la réalisation de l'ensemble est correcte, on doit considérer comma hautement improbable que la défaillance d'un élément survienne juste au moment d'une manoeuvre. L'analyse suivante est relative à la possibilité de détecter une première panne: 1. Appareillaae à l'état de repos corresDondant à celui de la figure 1: le code normal est: 01 a) défaillance de la LED: code 11 anormal, détecté b) rupture de la fibre 7: code 11 anormal, détecté c) collage à 1 du convertisseur optoélectronique lié à la fibre 7: code 11 anormal, détecté, d) collage à O du convertisseur optoélectronique lié à la fibre 12 : code 00 anormal, détecté 2. Appareillae passant de l'état corressondant à la figure 1 à l'état correspondant à la figure 2 sous l'action d'une commande: le code normal en fin de manoeuvre sera 01 a) collage à 0 du convertisseur lié à la fibre 7: code 00 anormal, détecté. Toutefois, le microcontrôleur ayant observé la transition de 1 à O du convertisseur lié à la fibre 12 pourra conclure que l'appareillage n'est plus en position, vu du contact auxiliaire. b) collage à 1 du convertisseur lié à la fibre 12: code 10 anormal, détecté, car le microcontrôleur, informé de la commande, constate la transition normale de 0 vers 1 du convertisseur lié à la fibre 7 et l'absence de transition de celui lié à la fibre 12. Là encore, il est capable d'indiquer que l'appareillage électrique à quitté sa position de repos. c) rupture de la fibre 12: code 11 anormal, détecté, mais, là encore, le transition de 0 vers 1 du convertisseur associé à la fibre 7 permet de conclure comme indiqué en b). d) collage à 1 du convertisseur lié à la fibre 12: code 11 anormal, détecté. e) collage à O du convertisseur lié à la fibre 7: code 00 anormal, détecté. On constate donc que tant à l'état de veille que par surveillance des transitions lors des manoeuvres, l'examen des codes délivrés par les deux convertisseurs assure à coup sûr la détection de pratiquement tous les défauts, au moins simples, susceptibles de se produire. Etant donné que pour un disjoncteur, on a en général au moins une manoeuvre tous les six mois, le temps de mission de l'équipement est de six mois, au bout duquel un autotest complet est effectué. Compte tenu de la grande fiabilité intrinsèque des composants intervenant dans le capteur de l'invention, on atteint ainsi un taux de disponibilité très élevé comparativement aux solutions conventionnelles des contacts auxiliaires. On notera que la probabilité pour que deux pannes interviennent ensemble (rupture d'une fibre et collage du signal de l'autre fibre, de telle sorte que le code 01 ou 10 retse inchangé malgré un changement de position de la pièce) est extrêmement faible. Le miroir 9 n'est pas indispensable car on pourrait envisager de placer l'extrémité de la fibre 7 à la place du miroir. La disposition avec miroir permet d'avoir deux fibres optiques de sortie parallèles sans introduire une trop grande courbure dans la fibre 7. L'invention trouve une applicaton dans l'équipement des appareillages électriques tels que les disjoncteurs et les sectionneurs. REVENDICATIONS 1/ Capteur pour détecter la présence ou l'absence d'une pièce mobile en un endroit donné , caractérisé en ce qu'il comprend, fixés à un support (1), une source (4) émettant un faisceau de lumière (6), une première (7) et une seconde (12) fibres optiques, la première extrémité de la première fibre (7) étant disposée de manière que le faisceau (6) soit reçu lorsque ladite pièce (10) est absente dudit endroit et occulté lorsque la pièce est présente, la première extrémité de la seconde fibre (12) étant disposée de manière à ne recevoir que le faisceau (6') réfléchi par ladite pièce lorsqu'elle se trouve audit endroit, les secondes extrémités des fibres étant reliées chacune à un composant optoélectronique transformant la présence ou l'absence de lumière dans la fibre en signaux binaires adressés à un microcalculateur programmé fournissant une indication sur la présence ou l'absence de la pièce à l'endroit donné et une information sur l'état du capteur. 2/ Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux fibres optiques (7, 12) sont disposées de manière sensiblement parallèle, le faisceau (6) de ladite source (4) étant réfléchi par un miroir (9) solidaire dudit support (1) pour pénétrer dans ladite première fibre (7). 3/ Capteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce chacune des fibres optiques (7, 12) est associée à une lentille (8, 13) pour focaliser la lumière sur sa première extrémité. 4/ Appareillage électrique, tel que disjoncteur ou sectionneur, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un capteur selon l'une des revendications 1 à 3, le microcontrôleur recevant des données relatives aux ordres d'ouverture ou de fermeture de l'appareillage.