Brevet FR2717581A1 — publié le 19950922

L'invention concerne un détecteur de déplacement à déviation de flux lumineux. On connatt les fibres optiques qui permettent de transporter des informations sous forme de faisceaux lumineux; généralement le faisceau lumineux provient d'une source de lumière qui est captée par une fibre optique pour former le faisceau de lumière; ce dernier est ensuite modulé en intensité par interaction avec, par exemple, des éléments extérieurs en mouvement et enfin décodé par un capteur photosensible pour, par exemple, transformer les signaux lumineux en signaux électriques. Les détecteurs de mouvements existants qui utilisent des fibres optiques, opèrent soit par déformation mécanique de la fibre de manière à lui donner une courbure suffisante pour augmenter la perte de lumière, soit par interposition d'un écran, entre deux extre,,tes de fibres optiques situées face.4 face; l'écran sert à interrompre le flux lumineux ou à le modifier au moment de son passage à travers l'écran. Le dispositif de détection de mouvement, utilisant la déformation de la fibre optique. nécessite un montage mécanique, relativement complexe, qui a pour inconvénient majeur de détériorer progressivement ia fibre optique A cause des déformations successives qu'on lui fait subir. Les dispositifs A interposition d'écran présentent l'inconvénient de ne pas mattriser l'espace entre les extrémités des fibres ce qui peut introduire des phénomènes parasitaires g'nants; ensuite, la différence d'indice de réfraction, lorsque l'espace entre les extrémités des fibres est, par exemple de l'air, induit une dispersion importante du faisceau lumineux ce qui affaiblit encore le signal. La présente invention a pour but de proposer une solution simple.- mettre en oeuvre qui ne présente pas les inconvénients précédemment énumérés. L'invention consiste a intercaler entre deux extrémités (1) et (2) de fibres optiques ayant le mtme indice de réfraction. disposées coaxialement, un élément de liaison fixe (3) constitué d'un matériau transparent souple ayant un indice de réfraction ie plus voisin possible de celui du matériau constituant la fibre optique, et, notamment remplissant le plus complètement possible l'espace aJqTl el ap a:e,. ap (9t.) luae'aEuoic'd al anb f 1D azue, r ap (6) auoDJTITs aF aipu T iD np (tL-) - TeJ@ie Toed eT aJluoD 'a jqT, el ap ax:,i aTeinLDtpuad.-Bed auee ae_ aunr,p -a.wJo, úaDIJ:liawp anibTldo alqTj el -DFap S'fTl- (L.-) ei!'nTDI eDeld uo:assTI -sa 'aipuTI.D np a w. ap::ei a- TeInDTpuad-ad 'l t - Ti (El.) saeja sep aun]UOp 'aXAoTdlia a anbTldo aJqtj el ap E- 5-4 (WL.) aelauelp ne aenaAJins luawallau (0k[) Jnalneq aun.p tl',-4 (6) IuaJedsue.J auoDTITs ap aJpuTiXA unp apnITIsuoD a-eva Inad uosTieT ap aoaTd el danbT-e.id ueld al Jns jal.eil ap alTnsue alqTssoJd Isa T.nb uoIIlemjoeuTaun auuop].a (2) aDi]jdaDA- a'" '-,, D ied an5aJ aa.twnI ap a.luenb el ap uoeT^ auun anbo^o.id ela::(9) aBeiJaluT.I ins alelol uo lDalpj i-ed uoTi^Ap Jnal janbo^ojd inod aiqTe. luawwmes jns el6ue un snos (k) a]D.4aUJ,T.wal'.ai ap a lueua^oU d (;)::nauIlnI suoie sap aLdaBDaluui I '(') luawapJo3oie ap ant,-.puileD aDedsa, - suep ailQupd (9) a]ej.aluT BaD antbsjo i (t) luawapJoDDe ap ajpuTi. D aT sUep (9) aDeB J u aluT, - pu JuJd,aT, ap la.Wad '(tb) lua. wapoDDe. ap aJpuT.iXD np ( neaDsTe) np aTiled e.Aed 4el eq aDedsae, a euasjda- 1T 'tZDTj IsS (b,) luawapioD0ei ap a-IpuIT si dI-AD eJalIladde uonb aDedsa jaD:ajlne. i ap (E) a T lda]. pl7w.lxal suep jaj.pugd Jnod sant.ldo sa.qT sap aunp ([.) aDlJawB ptWj l>XaI ap jUeoJ0s (g) xnauIWnIl npeDSIej al Jed nJnoDed.sa intb la sa.qTj sap (E) ja (L) seItwp,,i, a sap uawabEuolo.d al suep pnITs (t) juawapjo]Dej ap antipuilAD T 89 T t2 coupe l'axe (15) du cylindre de silicone (9) perpendiculairement dans une zone voisine de la face lisse (12) du cylindre (9); le prolongement de l'axe (16) de la fibre émettrice traverse la paroi latérale (14) du cylindre (9) en un point diamétralement opposé o l'on place l'extrémité (17) de la fibre réceptrice, formée d'une face plane perpendiculaire à l'axe de la fibre réceptrice que l'on fait coincider avec l'axe (16) de la fibre émettrice; l'axe (16) commun des fibres émettrice et réceptrice est l'axe du cylindre de raccordement (4) Fig.2 des fibres optiques précédemment décrites et dont une génératrice (7) est sensiblement tangente - la face lisse, ou parallèle a proximité immédiate de la tangente. L'autre face (18) du cylindre (9) est de préférence en appui sur une surface plane rigide (19) laissant par exemple libre d'appui le centre de la face (18) du cylindre (9) pour en faciliter la déformation. Lorsqu'on appuie sur la surface lisse (12) du cylindre de silicone (9), dans une zone voisine du cylindre de raccordement, il y a déformation et la surface lisse (12) s'enfonce et s'interpose dans le faisceau lumineux traversant le cylindre de raccordement; les rayons lumineux qui viennent frapper la paroi lisse (12) sont réfléchis et renvoyés dans une autre direction; il y a variation de la quantité de lumière recue par l'extrémité réceptrice (17) qui peut tre % l'origine de la modulation d'un signal électrique. Dans une version préférée de l'invention il y a interruption pure et simple du signal lors de la déformation de la paroi lisse (12) et on obtient un interrupteur; le cylindre de silicone (9) peut mesurer dans ce cas 15mm de diamètre pour une épaisseur de 5mm; il est placé dans un alésage (20) Fig.4 de même dimension creusé dans la face plane supérieure (21) d'une pièce support (22) de manière à ce que la face lisse (12) u cylindre de silicone (9) aSfieure la face plane (21) de la pièce support (22); cette dernière comporte des sillons (23), dont la profondeur est sensiblement égaie au diamètre des fibres optiques (24) y compris l'épaisseur de la gaine, débouchant en des points diamétralement opposés de l'alésage (20), dans lesquels sont encastrées les fibres optiques (Z4) dont les extremités émettrice (1S) et réceptrice (17) sont au contact du cylindre de silicone (9) lorsqu'il est en place; un couvercle (25) recouvre cette face plane (21), et comporte une ouverture circulaire chanfreinée (26) d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre du cylindre de silicone (9); lorsque le couvercle (25) Fig.5 est en place l'axe de l'ouverture (Z6 est confondu avec celui (15) du cylindre de silicone (9), dont la partie centrale appara't a travers l'ouverture circulaire (26), tandis que les bords sont maintenu_ en place par le couvercle (26) qui est fi:xée sur la pièce support (22) par exemple par des vis. Si on alimente la fiore optique émettrice (27) en lumière celle-ci traverse le cylindre de silicone (9) et passe en grande partie dans la fibre réceptrice (28); si, ensuite, on appuie, par exemple avec le doigt, sur le cylindre en silicone (9), à travers l'ouverture circulaire (26) qui peut avoir un diamètre de 10 à 12mm, on dévie tout ou partie du rayon lumineux. A titre d'exemple, pour augmenter la sensibilité à la déformation de la face lisse (12), on peut faire en sorte que la face opposée (18) à la face lisse (12) ne soit en appui que sur ses bords et que la partie centrale soit libre. Si on craint que de la lumière parasite pénétrant par la face lisse (12) ou par l'autre face (18) ne vienne perturber le fonctionnement, on peut les masquer par un film opaque rapporte. On a décrit l'utilisation d'une pièce de liaison (9) de forme cylindrique avec une face lisse (12), mais on peut choisir d'autre formes en fonction des problèmes à résoudre et notamment. par exemple, de la sensibilité recherchée; il suffit, dans tous les cas, qu'une de ses interfaces soit sensiblement tangente au cylindre de raccordement des fibres ou parallèle et à proximité immédiate et soit lisse dans cette zone pour assurer une bonne réflection. Un intéret important de ce dispositif est de dévier le flux lumineux et non de l'absorber si bien que l'angle (29) Fig.3 3 que fait le rayon dévie (30) par rapport au rayon initial (.31) ainsi que son orientation sont des caractéristiques de la nature de la deformatiorn subie par la surface lisse (6); il est posble de placer des fibres optiques réceptrices supplementaires (32) Fig.5 et destinées à capter les flux lumineux déviés. Dans une variante il n'y a pas de fibre asse'j lf sue a pIliUaT' -3 D anri u ( 4,_ uoT-Duo. a r eDTd eT ep ailno ea Epio;). sent-ildo se-qTó sap aT.ne-;:a.l eeid ué eu; -nred uc i sa DiIde e-. 4 1a aD 2 l.Zawae saedqTó sep (7_% e'za Tli W,1.,I rd a ea. zissnodi ap uovTIsod.iealuI.I jaleA^ Eldi'e:-: 4d lnae, uo TS u0Tua^uT.I ap euLewop np e!lJed Juoc, luelnoD:p ue tnrb sallaSI -a snssap-.D saeT..p ISUIE SUOTIeDId,2 sZ- s u 1T 1d T sap no0 s ua^aAnol0-oD ui sep Ja2Ui]u'Fnt, a aiez2Dep ap alZewad Zned inb aD uewae^noll ap -ineiale -, Tjwe -iun auJwoD 'ITEe xnlautwnl uo/AeFJ np uo0.e^'aDp el anb j.eou r 3s-2 T uIimahnow ua no aliqowll.l erqo unLp elalessE.p ae I4uo el mnod aldwa,I'a Àed eslIZIn e_ nBnaD aeL'Iuoli ap ad/ aBD esDeldi uamelqeuae^uoD s'uzod eisnb t ed]e'uoD ua.sa elle allanbel Da^e essil BDe4.ns eT)!ns cuawele:-'ia, aeeled ea'T aun.p uoTlelual0ol a lidle':x ed ' e..eu u c.: Ànod seaDeld luewaqeueAUoD SeDlideDeu sa4q I+ ser DeAe sa..JteinDtpuadied s.aDjl! awS saeq!B:-.x:nap JeDeld - rid uo ald.waxa jed iseluepuodsaiJoD saDteldaDe B sa.4qTó sfnal _TeeF saDtmi.awe sejqT,4 sJnei!snlPd aDelid p elqissod lssne Ise II lUewelqeue^uo-D a,-o *ap Ise aDeji2zluiT. antsjol anbt.t' ll4d2De, eaj q eI..Ied Pldie' siole Isau a.uimnIl ap nea3siefIS aB aleTpZ e DTdeBDa eqll aUn STleW 'aBD.TJaBW aBjqTtj il ap luewauBEiTle SUEp BDI-uep Revendication. l-Dispositif de détection de déplacement utilisant des fibres optiques de meme indice de réfraction caractérisé en ce que l'extrémité '' dVe la fibre émettrice est reliée à l'e:xtrémité (2) de la fibre reéceptrice par une pièce de jonction (3) transparente et souple, ayant un indice de réfraction le plus voisin possible de celui des fibres employees, de manière A ce que, quand le système est au repos l'espace constituant le cylindre de raccordement (4) est interne à cette pièce de jonction (3' qui comporte une i interface (6), avec un milieu avant un indice de réfraction très différent, cette dernière comrportant au moins une zone lisse sensiblement tangente, ou parallèle et à pro:ximité rimmrédiate de la tangente, suivant une genératrice (7) du cylindre de raccordement (4) de manière à ce que la déformation de l'interface (6) permette de la faire pénétrer dans le cylindre de raccordement (4) et de dévier le faisceau lumineux (5). E-Dispositif de detet:ion de deplacement suivant la revendication 1, caractérisé en ce éue la,niece de jonction -5 (9) est un cylindre comportant une interface (12) plane isse perpendiculaire à l'a:e du ylindre tandis que les extremîtes (13) et (17) sont appiquees en des points de la surface latérale 14) diamétralement opposes. 3-Dispositif de détection de diplacement suivant la revendication -. caracterisé en ce eue la pièece de jonction (9) est placée dans un alésage (20) d'une pièce support (22) ce maniere a ce que l'interface (1'' soit dans le plan de la surface plane supérieure (21) tandis que l'autre face (18) est en appui sur une surface rigide (- 19) et que les fibres optiques sont encast%:es dans des_ sillons ó2S, dont la profondeur est -gale au diamètre des fibres y compris l'epaisseur de leur gaine, le tout étant recouvert par un couvercle (25) comportant une ou.'rrure ú6) découvrant la partie centrale de la piece de liaison (9. 4-D Ispositif de déT, st on de d,e ia c ment -suivant la revendication 3, caarctériis en ce que la face opposée (t8) A l'interface (12) est libre d'apcul dans la partie opcrosée à la zone de deiormaTor, de l'inter1-.ce : =-D1spos1tif de é,le ect ion de drL _ ac rent e ui vant L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une fibre réceptrice (32) est destinée à capter le faisceau dévie par la déformation de l'interface (12). 6-Dispositif de détection de déplacement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de liaison est traversée par plusieurs faisceau:: lumineux. provenant de plusieurs couples de fibres emettrice, qui se croisent et qui sont susceptibles d' tre d-viés différemment suivant la nature de la déformation. 7-Dispositif de détection de déplacement suivant l'une queicornque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de liaison (3) est en silicone. S-Dispositif de détection de déplacement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une fibre optique est introduite dans le moule de coulage de la pièce de liaison (35).