Brevet FR2763165A1 — publié le 19981113

La présente invention concerne des éléments de visualisa- tion à actionnement électromagnétique et des moyens nouveaux servant à leur actionnement et leur montage. Des exemples de tels éléments de visualisation sont n'importe lesquels de ceux présentés dans les brevets des Etats Unis numéro 050 235 (Browne) RE 35 357 (Browne) 5 337 077 (Browne) 4 566 210 (Winrow) 156 872 (Helwig) dont les contenus sont incorporés ici par référence. Les dispositifs de ces brevets constituent des exemples d'éléments dans lesquels la polarité magnétique d'un noyau électromagnéti- que est commutée au moyen d'une bobine entourant le noyau. L'élément de visualisation commute entre les états OUVERT et FERME sous l'effet d'un changement de polarité du noyau. Dans l'état FERME, un rotor ou autre élément mobile offre un premier aspect (habituellement sombre) dans la direction d'observation et, dans l'état OUVERT, c'est un effet contrastant, qui est ha- bituellement brillant, qui est offert. Le tableau suivant résume ces exemples: Brevet Aspect dans la direction Aspect dans la direction des d'observation à l'état d'observation à l'état Etats- OUVERT FERME Unis Face de disque Face de disque sombre 050 235 brillante avec DEL avec DEL masquée Face de disque Face de disque sombre RE 35 357 brillante avec optique L'optique est masquée fibre Optique à fibre L'optique est masquée 337 077 Face brillante d'un La face brillante est 4 566 210 levier cachée Une première face Face contrastante du disque 156 872 d'un disque 2 2763165 Dans la présente description, "DEL" signifie "diode elec- tro luminescente" (LED). z Dans chacun des exemples ci-dessus, des bobines hélicoï- dales sont enroulées autour des noyaux pour former les spires d'aimantation. Des moyens séparés sont prévus pour monter les éléments de visualisation sous forme d'indicateurs uniques, de modules rectangulaires, ou d'agencements ordonnés, ou autres I() agencements, de grandes dimensions. Les moyens de montage im- pliquent des frais considérables. L'invention vise à résoudre ces problèmes et à proposer un moyen de montage économique. L'invention a pour objet une plaquette, comprenant des moyens pour monter un élément de visualisation sur la pla- quette, l'élément de visualisation offrant des aspects diffé- rents suivant une direction d'observation en fonction de la di- rection d'aimantation d'un noyau aimantable, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens faisant traverser au noyau un trou 2) ménagé dans la plaquette et une bobine conductrice formée sur une surface sur la plaquette et configurée et disposée de façon à aimanter le noyau dans un sens déterminé par le sens de pas- sage du courant dans la bobine. L'invention a aussi pour objet une plaquette, caractéri- sée en ce qu'elle comporte un trou traversant la plaquette et une mince couche conductrice située sur la plaquette et offrant un trajet de courant, ledit trajet étant configuré et situé pour aimanter, en fonction d'un courant suivant ce trajet, un noyau disposé dans le trou. ) L'invention a encore pour objet une plaquette, comprenant un élément de visualisation qui offre des aspects différents suivant une direction d'observation en fonction du sens d'aimantation d'un noyau aimantable, l'élément de visualisation et le noyau étant montés sur la plaquette, caractérisée en ce qu'elle comporte une bobine servant à aimanter le noyau et ap- pliquée sur au moins une surface sur la plaquette. L'invention a enfin pour objet des moyens servant à mon- ter, sur une plaquette, un élément de visualisation qui offre 3 2763165 des aspects différents suivant une direction d'observation en fonction du sens d'aimantation d'un noyau aimantable, caracté- risés en ce que le noyau a une forme en U, définissant deux er- gots, avec un montage de la pièce en U sur la plaquette avec la barre transversale du U située sur une face de la plaquette et les ergots traversant la plaquette pour être fixés à l'élément de visualisation. Conformément à la présente invention, une plaquette iso- lante est pourvue de pistes conductrices formées sur une sur- 1 face de cette plaquette, ces pistes jouant le rôle d'une spire ou d'une série de spires autour d'un trou ménagé dans la pla- quette et donc d'une spire ou d'une série de spires autour d'un noyau lorsqu'un ergot est inséré dans ce trou. La plaquette isolante définitive peut être constituée par l'agencement su- perposé d'un certain nombre de sous-couches d'une telle pla- quette si le nombre de spires exige plus de spires qu'il ne peut en être placé convenablement sur une surface. Les conduc- teurs sont disposés par rapport à une ouverture prévue pour un noyau. La "bobine plate", ainsi appelée pour la distinguer des 2() bobines hélicoïdales classiques, peut être préfabriquée sur une surface de la plaquette isolante ou de ses couches. L'opération d'enroulement est donc éliminée. Une bobine plate de plus d'une spire va (normalement) former une spirale qui n'a pas besoin d'être géométriquement.régulière. Le nombre de spires autour d'un trou situé sur n'importe quelle surface est limité par le fait qu'il existe une limite pour la dimension de la spirale en un point au-delà duquel les spires extérieures'ne possèdent pas un effet d'aimantation efficace. Par ailleurs, le coût d'un module ou agencement ordonné 3() est réduit, étant donné que la plaquette peut être préfabriquée avec un agencement ordonné d'ouvertures pour noyau qui peuvent être utilisées pour monter les noyaux et obtenir l'agencement des éléments de visualisation dans un module ou agencement or- donné. L'élément de visualisation constitué du stator et du ro- tor peut être monté sur la plaquette. Le coût des montages pré- cédents prévus pour un élément, un module ou un agencement or- donné, tels qu'on trouve dans la technique antérieure, est éli- miné. Par "plaquette", on entend ici une plaquette relativement plate en une matière (de préférence) diélectrique couramment utilisée pour monter des circuits, ou des composants de cir- cuit, et qui est utilisée ici pour recevoir les bobines plates. De préférence, la maquette est faite de la même matière que celle couramment utilisés pour des plaquettes de circuit impri- mé ("PCI" ou "PCB") ou des plaquettes de câblage imprimé ("PcâI" ou "PWB") et elle est couramment en résine époxy char- gée de fibres de verre, bien que des plaquettes faites en d'autres matières peuvent être utilisées. La plaquette telle qu'ici décrite est utilisée pour monter les bobines plates et les éléments de visualisation suivant une disposition relative voulue par rapport aux bobines et les uns par rapport aux au- tres. "Plaquette" englobe ici un agencement superposé de sous- couches formées de plaquettes plus minces. Par "bobine plate", on entend ici un motif de conducteurs en ruban ou film mince formés sur la surface d'une couche de plaquette ou sur des sous-couches de celle-ci pour aimanter un noyau traversant la plaquette dans le champ magnétique de la bobine. Ainsi, l'aimantation se fera dans des sens opposés pour un passage de courant dans des sens opposés dans la bobine. Une "bobine plate" englobe une série de bobines entourant un trou commun, mais disposées sur des sous-couches différentes de la plaquette. Les spires sont définies lorsqu'on se reporte aux dessins du mode de réalisation particulier. Couramment, on forme le motif de film ou ruban sur la plaquette en couvrant celle-ci d'une pellicule de métal fixée et en éliminant par gravure la partie non souhaitée pour le mo- 3) tif. La pellicule est habituellement en cuivre. Toutefois, l'invention ne dépend pas du procédé de formation du conducteur superposé à la plaquette. C'est ainsi qu'il est possible de fournir les motifs conducteurs par peinture, impression ou dé- pôt dans les cas o des procédés mis en pratique commerciale- ment sont disponibles. Un conducteur en cuivre ou autre métal peut être pourvu d'une surface d'étain ou de métaux précieux en vue d'un meilleur contact électrique. 2763165 Un "ergot" est la partie d'un noyau qui entraîne ou re- tient magnétiquement la pièce mobile d'un élément de visualisa- tion. Les trois premiers brevets énumérés page 1 présentent des éléments de visualisation comportant deux ergots sur le noyau, tandis que les deux derniers présentent des éléments de visua- lisation comportant un seul ergot sur le noyau. Les ergots peu- vent aussi jouer le rôle de butées-pour la pièce mobile dans certains éléments de visualisation. Sur les dessins, qui illustrent un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention: la figure 1 représente un élément de visualisation typi- que monté sur une plaquette, l'élément étant en position OUVERT, la figure 2 représente la même vue que la figure 1, à l'exception du fait que l'élément est en position FERME, la figure 3 illustre un procédé de montage de l'élément de visualisation sur une plaquette, la figure 4 illustre un autre procédé de montage de l'élément de visualisation sur une plaquette, ) la figure 5 représente un agencement de conducteurs sur une plaquette, la figure 5A représente une variante de forme d'agencement de conducteurs, la figure 6 représente une coupe à plus grande échelle de deux conducteurs connectés à travers une plaquette, la figure 7 est une coupe d'une plaquette multicouches, la figure 8 est une vue schématique représentant le câ- blage sur une plaquette multicouches, la figure 9 représente une plaquette comportant des trous ) de montage de noyau pour une partie d'un agencement ordonné et la figure 10 représente une plaquette comportant des élé- ments en place pour une partie d'un agencement ordonné. Sur les dessins, un exemple d'un élément de visualisaion est constitué par un stator comprenant: un boîtier 10 compor- tant des montants de montage 12 et des ergots de stator 14 et 24 en matière magnétique formant les extrémités opposées d'un noyau. Un rotor 17 est monté de façon à pivoter autour d'un axe transversal à la direction d'observation V. 6 2763165 Dans le présent mode de réalisation, le rotor tourne en- tre une position OUVERT et une position FERME déterminées par des butées qui peuvent être prévues séparément ou peuvent être présentées, comme ici, respectivement par les extrémités 14E, 24E des ergots 14 et 24. L'invention englobe des rotors ou piè- ces mobiles qui n'exigent pas de butées. En position OUVERT, l'élément offre une face brillante 20 dans la direction d'observation et, en position FERME, l'élément offre une face sombre 22 (figure 10). Dans l'élément représenté, il est prévu, disposé dans le disque, un aimant 16 qui est activé pour un déplacement en po- sition OUVERT lorsque l'extrémité d'ergot 14E est positive et l'extrémité d'ergot 24E est négative et pour un déplacement en position FERME lorsque les polarités sont inversées. Dans le mode de réalisation représenté, les deux ergots 14 et 24 sont montés respectivement dans les trous 30 et 32 de la figure 3 et l'élément peut être monté sur les noyaux. Toute- fois, l'élément de visualisation recevant les ergots 14, 24, comme représenté, peut aussi être monté sur la plaquette par des moyens séparés non représentés. Les ergots sont reliés par le tronçon 32' d'une seule pièce ou ils peuvent être reliés par un tronçon 33 ajouté postérieurement (figure 4) et être insérés par en haut. Un autre élément de visualisation, tels que ceux présen- tés à titre d'exemples page 1, offrirait des particularités analogues à celles décrites. Conformément à l'invention, une plaquette 35, de préfé- rence en résine époxyde chargée de fibre de verre, est pourvue de paires de trous 30, 32 (figure 5) qui correspondent à des 3() positions prévues pour l'élément de visualisation, comme indi- qué par des carrés 34 en lignes en traits mixtes à la figure 9 (sur laquelle les pistes de courant sont omises), afin de four- nir l'agencement ordonné représenté partiellement à la figure 10. Avec un élément de visualisation de forme ou de dimensions différentes, la forme des zones ou les dimensions des éléments sur la plaquette seront bien entendu différentes. On peut monter les stators en poussant les ergots 14, 24 sur la pièce en U à travers la plaquette et on peut fixer les ergots au bottier et à la plaquette par frottement ou par adhé- sif. De préférence, les ergots de la pièce en U présentent un ajustement coulissant avec les trous de plaquette et un ajuste- ment serré avec des trous (non représentés) situés dans le boî- tier, de façon à monter ainsi les stators sur la plaquette. En variante, les ergots peuvent être fixés à la plaquette sous forme de pièces séparées et être pourvus d'une pièce for- mant pont afin de former le noyau. Les tronçons d'ergot seront normalement en une matière magnétique suffisamment dure pour que leur polarité magnétique soit conservée après une impulsion de mise sous tension. La figure 8 représente, en vue éclatée, des moyens per- mettant de combiner une plaquette sous forme d'une plaquette à agencement superposé afin de fournir un plus grand nombre d'enroulements associés à un trou pour noyau 30 donné compor- tant des tronçons 30A, 30B, 30C dans une section de la pla- quette multicouche comportant des sous-couches A, B, C, comme représenté à la figure 7. Comme représenté, l'alimentation (d'impulsion) de courant peut être effectuée sur un conducteur en pellicule 41A, jusqu'à la spirale intérieure 43A de sens horaire située sur la sous- couche de plaquette A, afin de fournir un passage de courant dans le sens horaire autour d'un noyau 14 situé dans le tronçon de trou 30A. Pour ajouter des spires pour un noyau situé dans le trou 30A, 30B peut être prévu dans la sous-couche B située au-dessus ou au-dessous (ici au-dessous) de A. Bien que les pistes de courant présentent un revêtement isolant 49 (figure 6) qui évite un court-citcuit avec des pistes 47 situées sur une couche en regard de la plaquette adjacente, on préfère ac- tuellement avoir une sous-couche de plaquette entre chaque ) piste conductrice. C'est pourquoi, sur la sous-couche de pla- quette A, l'extrémité intérieure de la spirale est fixée à un connecteur 46A qui est de préférence un trou plaqué, connu sous le nom de "trou traversant", qui traverse la plaquette jusqu'à une position de la souscouche de plaquette B ayant la même disposition relative en azimuth par rapport à son ouverture 30B que la disposition relative de l'ergot par rapport à l'ouverture 30A sur la couche A. A la figure 8, la forme en ru- ban plat de la piste conductrice est omise. Pour ajouter le champ d'aimantation sur la sous-couche A à la sous- couche B, la couche B doit aussi fournir au courant une piste spirale dans le sens horaire autour du trou 30B dans la direction représentée. A l'extrémité extérieure de la spi- rale de couche B, le conducteur est fixé à un connecteur 46B, de préférence un trou traversant, qui traverse la couche B pour être fixé dans la même position en azimuth sur l'extrémité ex- térieure de la spirale située sur la couche C. Ainsi, la plaquette C peut présenter une spirale inté- rieure dans le sens horaire pour ajouter les spires de la bo- bine de couche C à celles de A et B. Etant donné que la spirale de couche C présente une spi- rale intérieure dans le sens horaire et descendante dans le sens horaire, il sera évident qu'elle représente une répétition du cycle de couche A, de sorte que le dessin représente un étage et demi. Ainsi, les étages peuvent être poursuivis et le nombre de spires voulu peut s'accumuler de la manière requise. Avec les bobines plates situées sur les différentes sous- couches qui sont connectées en série, les effets d'aimantation ) dans les différentes sous-couches peuvent être ajoutés si les sous-couches sont agencées de façon que le courant dans les bo- bines plates connectées en série passe dans le même sens (c'est-à-dire le sens horaire ou le sens antihoraire) autour du noyau, indépendamment du fait qu'une bobine individuelle décrit 2) une spirale vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Ainsi, un passage de courant dans un sens dans les bobi- nes connectées en série va créer un Pôle Nord à l'extrémité d'ergot 14E dans le boîtier d'élément de visualisation, tandis qu'un passage de courant dans le sens opposé va créer un Pôle Sud sur l'ergot 14E. Si l'élément de visualisation exige. deux ergots d'entraînement, comme dans l'élément de visualisation de la fi- gure 1 et les trois premiers brevets de la page 1, les bobines disposées sur les couches de plaquette et entourant le trou 32 vont créer sur l'extrémité d'ergot 24E le magnétisme opposé par rapport à l'extrémité d'ergot 14E dans le trou 30. Ainsi, le sens des spires est le même pour les bobines autour de l'ergot 24 qui peut être enfilé à travers des sous- couches alignées s'il en est prévu. Ainsi, les couches repré- sentées présenteront des spirales autour de trous alignés qui sont connectées d'une manière analogue à la figure 1, mais di- rigées pour un passage de courant dans le sens opposé pour l'autre ergot 24. Les sens de courant d'enroulement exposés sont ceux correspondant à l'une des positions OUVERT ou FERME de l'élément de visualisation. Pour l'autre des positions OUVERT ou FERME, le sens du courant sera bien entendu inversé. A la figure 5, un conducteur en pellicule 41A arrive dans la spirale intérieure 43D dans le sens horaire dans laquelle il 1e conduit le courant suivant une spirale descendante dans le sens horaire autour du trou 32 et d'un ergot 24 non représenté ici qui est disposé dans celui- ci. A l'extrémité intérieure de la spirale, le conducteur en pellicule est connecté à un connec- teur 46A qui traverse la plaquette 35 jusqu'au connecteur en pellicule 47 situé sur la face inférieure de la plaquette 35. A l'extrémité gauche du connecteur 47, ce connecteur 47 est con- necté par l'intermédiaire d'un connecteur 45B à la piste en pellicule 41B d'une spirale extérieure 43E dans le sens antiho- raire par laquelle, avec la piste en pellicule 41A, il est re- lié à la source de tension ou de courant. On constatera que les bobines sont agencées et connectées d'une façon telle qu'un courant dans le sens des flèches repré- sentées va aimanter l'ergot situé dans le trou 30 dans un sens et l'ergot situé dans le trou 32 dans le sens opposé. Ainsi, si le courant dans les pistes en pellicule est inversé, les deux ergots vont être commutés à la polarité opposée, mais seront toujours d'une polarité opposée l'un par rapport à l'autre. On remarquera que, si les bobines plates 43E et/ou 43D en spirale sont remplacées par des bobines connectées en série de la manière représentée à la figure 8, ces bobines connectées en série seront respectivement connectées à la source de tension à une extrémité et au connecteur 47 l'autre extrémité. La figure 6 représente une vue à plus grande échelle, dans une certaine mesure schématique, des pistes en pellicule 41A et 47 connectées par le connecteur 45A, de préférence un trou traversant, à travers l'épaisseur de la plaquette 35. Les bobines plates sont, comme indiqué, isolées, mais leurs tronçons les plus intérieurs sont décalés par rapport aux 2763165 trous 30 ou 32 pour éviter le risque de mettre les bobines en courtcircuit. Les bobines plates sont considérées comme disposées ap- proximativement dans un plan correspondant au plan central de la plaquette, qu'elles soient disposées sous forme d'une sur- face de plaquette unique ou, suivant une série de bobines, sur plusieurs sous-couches. L'invention offre une utilisation potentielle pour toutes les applications dans lesquelles une bobine est effectivement 1) utilisée pour aimanter un noyau en vue de "mettre en ou hors fonction", "remettre en ou hors fonction" ou commuter un élé- ment de visualisation. D'autres particularités d'un élément de visualisation typique peuvent être ajoutées, sans changement ou au moins sans modification trop importante, à l'agencement re- présenté. Pour illustrer cette possibilité, on se reporte aux bre- vets énumérés à la page 1 présentés à titre d'exemples: en ce qui concerne le brevet US 5 050 235, l'agencement représenté peut remplacer la bobine enroulée par les bobines plates pour un élément pourvu de DEL (diodes électroluminescentes) pour augmenter l'aspect "OUVERT". D'une manière analogue, l'agencement de l'invention acceptera des optiques à fibre, comme représenté aux brevets US RE 35357 ou US 5 337 077, une fibre étant combinée avec un disque ou un masque, ou au brevet US 4 566 210, un ergot unique pouvant être mis sous tension par des bobines plates disposées autour d'un trou unique et le noyau entraînant la face brillante d'un levier entre une posi- tion exposée et une position cachée. Le brevet US 5 156 872 présente un exemple d'un élément commandé par disque utilisant un ergot unique. Pour une utili- sation avec l'enroulement plat, chaque espace situé sur une plaquette et correspondant à un élément de visualisation com- portera un noyau-trou et un enroulement plat uniques. "Spires" sera défini ici conformément à l'exposé ci- après. Les spires conduisant le courant qui sont ici représen- tées forment les spires de ces ampères-tours qui aimantent les noyaux et les ergots prévus dans ceux-ci. Pour être efficaces, de telles spires doivent être situées en-deça d'une distance efficace pour réaliser l'aimantation voulue. Les schémas ne I1 sont pas précis sur le plan quantitatif, mais, sur la base d'une spire avoisinant un parcours de 360' autour du noyau ma- gnétique, la bobine de la figure 5 représente deux spires plus une fraction correspondant au trajet extérieur rectiligne et chaque couche de la figure 8 correspondrait approximativement à 3 spires et demi. Un conducteur rectiligne s'éteidant perpendiculairement à un conducteur et à proximité de celui-ci correspond approxima- tivement à une demi spire. La forme de la spirale ou bobine peut être une spirale à pistes présentant une courbure continue ou une série de bran- ches rectilignes qui peut être carrée, hexagonale, octogonale ou d'une autre forme. La figure 5A représente une spire de spi- rale formée de huit branches rectilignes qui peut être considé- rée comme une spirale de forme octogonale. La bobine peut être définie d'une manière générale par des pistes présentant n'importe quelle forme qui fournissent des spires restant à proximité convenable du noyau. REVENDICATIONS 1. Plaquette comprenant des moyens pour monter un élé- ment de visualisation (10-14-24-17) sur la plaquette (35), l'élément de visualisation (10-14-24-17) offrant des as- pects différents suivant une direction d'observation en fonc- tion de la direction d'aimantation d'un noyau aimantable (14- 24-33; 32'), 1 surface sur la plaquette (35) et configurée et disposée de fa- çon à aimanter le noyau (14-24-33; 32') dans un sens déterminé par le sens de passage du courant dans la bobine (43A, 43B, 43C). 2. Plaquette, caractérisée en ce qu'elle comporte un trou (30, 32) traversant la plaquette (35) ) et une mince couche conductrice (41A, 47) située sur la plaquette (35) et offrant un trajet de courant, ledit trajet étant configuré et situé pour aimanter, en fonction d'un courant suivant ce trajet, un noyau (14-24-33; 32') disposé dans le trou (30, 32). 3. Plaquette suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la bobine (43A, 43B, 43C) forme au moins une spire au- tour du trou (30, 32). 4. Plaquette suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ledit trajet est configuré de façon à former au moins 3(0 une spire autour du trou (30, 32). 5. Plaquette suivant l'une des revendications 2 ou 4, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte un élément de visualisation (10-14-2417) monté sur la plaquette (35) et apte à offrir un aspect ou un autre suivant une direction d'observation en fonc- tion du sens d'aimantation du noyau (14-24-33; 32'). 6. Plaquette suivant l'une des revendications précéden- tes, caractérisée en ce qu'elle est constituée de plusieurs sous-couches (A, B, C), la bobine (43A, 43B, 43C) ou le trajet étant formée de tronçons situés sur différentes couches (A, B, C) de la plaquette (35), à proximité du trou (30, 32), et les- dits tronçons (43A, 43B, 43C) étant connectés en série de façon que le courant dans l'un et l'autre tronçons aimantent le noyau (14-24-33; 32') dans le même sens. z 7. Plaquette suivant l'une des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que l'élément de visualisation (10-14- 24-17) comporte deux ergots (14, 24)-logés dans deux trous (30, 32) espacés et en ce qu'il est prévu un trajet (41A, 41B) cor- respondant à chaque ergot (14, 24), les trajets (41A, 41B) 1 pour l'un ou l'autre sens de passage du courant. 8. Plaquette comprenant un élément de visualisation (10- 14-24-17) qui offre des aspects différents suivant une direc- tion d'observation en fonction du sens d'aimantation d'un noyau aimantable (14-24-33; 32'), l'élément de visualisation (10-14- 24-17) et le noyau (14-24-33; 32') étant montés sur la pla- quette, caractérisée en ce qu'elle comporte une bobine (43A, 43B, ) 43C) servant à aimanter le noyau (14-24-33; 32') et appliquée sur au moins une surface sur la plaquette (35). 9. Moyens servant à monter, sur une plaquette (35), un élément de visualisation qui offre des aspects différents sui- vant une direction d'observation en fonction du sens d'aimantation d'un noyau aimantable (14-24-33; 32'), caractérisés en ce que le noyau (14-24-33; 32') a une forme en U, définissant deux ergots (14, 24), avec un montage de la pièce en U sur la plaquette (35) avec la barre transver- sale du U située sur une face de la plaquette (35) et les er- 3 l'élément de visualisation (10-14-24-17). 10. Moyen suivant la revendication 9, caractérisés en ce que les ergots (14, 24) forment un ajustement serré avec des trous (30, 32) ménagés dans le boîtier (10).