Brevet FR2765372A1 — publié le 19981231

La présente invention concerne un capteur de détection de mouvement du type comportant une partie fixe destinée à être liée à un support dont le mouvement doit être détecté, et une partie mobile par rapport à la partie fixe, la partie fixe comportant des moyens de confinement de ladite partie mobile limitant son déplacement suivant toutes les directions. L'invention concerne en outre un dispositif de détection de mouvement. Les capteurs de détection de mouvement sont actuellement utilisés dans de nombreuses applications et notamment dans les dispositifs de sécurité afin de détecter le déplacement non autorisé d'un conteneur de sécurité tel qu'un coffre-fort. Les capteurs connus actuellement comportent généralement une cavité close, délimitée par la partie fixe, dans laquelle est prisonnière une goutte de mercure formant la partie mobile. Des bornes électriques sont ménagées sur la surface de la cavité. Lors d'un déplacement du capteur, la goutte de mercure se déplace dans la cavité et vient en contact avec deux bomes du capteur, de sorte que la goutte de mercure conductrice ferme un circuit électrique dans lequel sont prévues les deux bornes. La fermeture du circuit permet de détecter la mise en mouvement du capteur. Afin d'obtenir une fiabilité satisfaisante, il est nécessaire, dans ce type de capteur, de prévoir un grand nombre de bornes, de sorte que le coût d'un tel capteur est relativement élevé. En outre, sa structure est relativement complexe. L'invention a pour but de fournir un capteur et un dispositif de détection de mouvement qui soient fiables, faciles à réaliser et d'une grande sensibilité. A cet effet, I'invention a pour objet un capteur de détection de mouvement du type précité, caractérisé en ce que ladite partie mobile comporte un organe paramagnétique librement mobile suivant au moins une direction, et en ce que la partie fixe comporte au moins un bobinage entourant lesdits moyens de confinement, le ou chaque bobinage comportant des moyens de connexion à un circuit de traitement des signaux circulant dans le ou cha que bobinage en vue de la production d'un signal représentatif du mouvement dudit capteur. Suivant des modes particuliers de réalisation, le capteur de détection de mouvement peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - lesdits moyens de confinement délimitent une cavité dans laquelle ledit organe paramagnétique est prisonnier; - ladite cavité est sphérique. - ladite partie fixe comporte un boîtier comprenant deux demicoquilles assemblées et délimitant ladite cavité; - ladite cavité est étanche et emplie d'un liquide dans lequel baigne ledit organe; - il comporte deux bobinages plans disposés dans des plans perpendiculaires l'un à l'autre autour desdits moyens de confinement; - ledit organe mobile paramagnétique est une bille métallique ; et - le diamètre de la bille est inférieur au rayon de la cavité sphérique. L'invention a en outre pour objet un dispositif de détection de mouvement caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de détection de mouvement tel que décrit ci-dessus et un circuit électronique de traitement relié à le ou chaque bobinage. Le dispositif de détection de mouvement peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - ledit circuit électronique comporte d'une part des moyens d'établissement d'un signal périodique dont l'amplitude dépend de l'inductance du ou chaque bobinage et d'autre part des moyens de suivi de l'évolution au cours du temps de l'amplitude du signal dans le ou chaque bobinage; et - les moyens de suivi comportent des moyens d'évaluation de la différence de l'amplitude moyenne du signal dans le ou chaque bobinage et de l'amplitude instantanée du signal, et des moyens de comparaison de la différence d'amplitude à au moins une valeur de seuil prédéterminée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels - La figure 1 est une vue en perspective d'un capteur selon l'invention; - La figure 2 est une vue de dessus avec arrachement partiel du boîtier du capteur de la figure 1; - La figure 3 est un schéma électronique du dispositif de détection de mouvement incorporant un capteur selon l'invention; et - Les figures 4 et 5 sont des courbes représentant, l'évolution au cours du temps des tensions en deux points du circuit électronique du dispositif de la figure 3. Le capteur de détection de mouvement 10 représenté sur la figure 1 comporte une partie fixe 12 ayant extérieurement la forme générale d'un cube et une partie mobile 14 formée par une bille réalisée en un matériau paramagnétique, notamment du métal. Le partie fixe 12 comporte un boîtier 15 représenté plus en détail sur la figure 2. Le boîtier est formé de deux demi-coquilles assemblées, notées 15A, 15B. Elles délimitent une cavité sphérique 16 formant des moyens de confinement de la bille 14. Chaque demi-coquille est creusée d'un évidemment 16A, 16B, respectivement, délimitant une demi-sphère. Les deux demicoquilles sont assemblées suivant un plan de liaison périphérique 18 de sorte que les deux évidements 16A, 16B assemblés délimitent la cavité sphérique 16. Chaque demi-coquille 15A, 15B comporte, dans le plan de liaison 18, un épaulement périphérique noté respectivement 20A, 20B délimitant, après assemblage des deux demicoquilles, une gorge périphérique 21 à fond cylindrique 22. L'axe du fond cylindrique 22 passe par le centre de la cavité shérique 16. Ainsi, les deux évidements 16A, 16B sont bordés au niveau de leur équateur par une collerette annulaire 24A, 24B. En outre, il est ménagé sur chaque demi-coquille, une gorge 26 à fond cylindrique 28 dont l'axe passe par le centre de la sphère 16 et est contenu dans le plan de liaison 18. La gorge 26 s'étend dans le plan longitudinal médian des demi-coquilles 15A, 15B. Ainsi, après assemblage des deux demi-coquilles, le boîtier 15 comporte, suivant deux plans médians perpendiculaires l'un à l'autre, des gorges périphériques à fond cylindrique. Ces deux gorges entourent la cavité sphérique centrale 16. Comme représenté sur la figure 1, la bille métallique 14 est confinée à l'intérieur de la cavité sphérique 16. Le diamètre de la bille 14 est avantageusement inférieur au rayon de la cavité sphérique 16. Un bobinage, désigné respectivement par la référence 30 et 32 sur la figure 1, est monté dans chaque gorge 21, 28. Chaque bobinage est réalisé en fil émaillé et comporte un nombre de spires circulaires compris entre quinze et quarante. Les deux bobinages forment des solénoïdes sensiblement plans et s'étendent perpendiculairement l'un à l'autre. Chaque bobinage comporte des bornes de connexion à un circuit électronique 34 de traitement. Ce dernier est décrit en détail en regard de la figure 3. Sur le schéma représenté sur cette figure, le capteur de détection de mouvement comporte, pour des raisons de simplification, un unique bobinage 30 entourant, suivant un équateur, la cavité sphérique dans laquelle est reçue la bille mobile. Si le capteur comporte deux bobinages, le second bobinage est relié à un second circuit identique à celui représenté sur la figure 3. Le dispositif de détection de mouvement comporte un circuit oscillant 40 dans lequel est intégré le bobinage 30 de sorte que l'amplitude du signal sinusoïdal dépend de l'inductance de la bobine 30. La fréquence de l'os- cillation est supérieure à 10 MHz et notamment égale à 20 MHz. Le circuit oscillant 40, de même que les autres éléments du circuit 34, sont alimentés par une alimentation 42 de tout type adapté. Le circuit oscillant 40 est relié à un étage 44 de production d'une tension de référence continue dont la valeur correspond en permanence à I'amplitude moyenne de la tension sinusoïdale dans le bobinage 30 lorsque la bille métallique est immobile. De même, un étage redresseur 46 est relié à la bobine 30. Les sorties des étages 44 et 46 sont reliées aux deux bornes d'un circuit soustracteur 48 ayant un gain d'amplification élevé. La sortie du circuit soustracteur 48 attaque un double comparateur 50 adapté pour comparer la tension de sortie V1 à deux tensions de seuil notées Vmin et Vm ", de valeurs prédétermi- nées. Le circuit oscillant 40 comporte, de manière classique, deux condensateurs 51, 52 montés parallèles aux bornes de la bobine 30. L'étage 44 de production d'une tension de référence comporte un transistor 54 dont le collecteur est relié à une borne de la bobine 30 et dont la base est reliée à une entrée du circuit soustracteur 48 par l'intermédiaire d'un filtre composé d'une résistance 56 et d'un condensateur 58. L'étage redresseur 46 comporte un ensemble de résistances 60, 62 et de condensateurs 64, 66, 68 adaptés de manière à produire en sortie de la résistance 60 une tension sensiblement continue dont la valeur correspond à l'amplitude instantanée du signal oscillant circulant dans le bobinage 30. Des diodes 70, 72 sont intégrées au circuit redresseur afin d'éviter la présence d'un courant inverse venant de la masse. Ces diodes forment des moyens de protection du redresseur. Le circuit soustracteur 48 comporte de manière classique un amplificateur opérationnel 74 comportant une boucle de contre-réaction formée par une résistance 76 et un condensateur 78 montés en parallèle. Le double comparateur 50 auquel est reliée la sortie du circuit soustracteur comporte deux comparateurs 82, 84 formés par des amplificateurs opérationnels. Ils sont adaptés pour comparer la tension V1 obtenue en sortie du circuit soustracteur 48 à, respectivement, la tension Vmax prédéterminée et la tension Vmin prédéterminée. Les tensions prédéterminées Vmax et Vmin sont fournies par un circuit diviseur de tension formés de trois résistances en série notées 86, 88 et 90. Entre ces résistances sont prélevées les deux tensions de référence Vmjn et Vmax qui sont appliquées chacune à une borne des comparateurs 82 et 84. Les sorties des deux comparateurs sont reliées entre elles et forment la sortie du circuit de traitement dont le signal produit donne l'état de mouvement du capteur. En particulier, la tension Vs à la sortie du circuit 34 est nulle lorsque la bille 14 est immobile par rapport au bobinage 30 et est égale à la valeur de saturation des amplificateurs opérationnels 82 et 84 si la bille est mobile par rapport au bobinage. Le dispositif de détection de mouvement fonctionne de la manière suivante. Lorsque la bille 14 est immobile par rapport au bobinage 30, c'est-àdire lorsque le dispositif muni du capteur est immobile, les tensions obtenues en sortie des étages 44 et 46 sont l'une et l'autre constantes au cours du temps. Ainsi, on obtient, en sortie du circuit multiplicateur 48, une tension V1 sensiblement constante comprise entre Vmin et Vmax, comme cela est représenté sur la plage de temps T1 de la figure 4. La tension Vs de sortie du circuit 50 est alors nulle, comme représenté sur la figure 5. Lorsque le dispositif sur lequel est fixé mécaniquement le capteur de mouvement est déplacé, la bille 14 se déplace par rapport au bobinage 30 de sorte que l'inductance de celui-ci varie. Aussi, l'amplitude du signal sinusoïdal parcourant la bobine 30 varie et notamment diminue. La tension recueillie en sortie de l'étage redresseur 46 est modifiée en conséquence. En revanche, gracie à la présence du transistor 54, la tension de référence produite en sortie de l'étage 44 est maintenue constante à celle produite avant que l'inductance de la bobine 30 ait changé. En conséquence, la différence entre les deux tensions appliquées à l'entrée du circuit soustracteur 48 est modifiée. Cette différence amplifiée est appliquée à l'entrée des circuits comparateurs 82 et 84. Lorsque la variation d'inductance de la bobine 30 est suffisante pour que la différence amplifiée entre les deux tensions soit supérieure à la tension de seuil Vm,, ou soit inférieure à l'autre tension de seuil Vmin, I'un des comparateurs 82, 84 produit en sortie la tension de saturation qui est recueillie en sortie du circuit. Sur la figure 4 est représenté un exemple de variation de la tension V1 suite au mouvement de la bille pendant la plage de temps T2. Pendant cette plage de temps T2, la tension Vs en sortie du circuit 34 est égale à la tension de saturation des comparateurs 82 et 84, comme représenté sur la figure 5. Après une stabilisation de la bille 14, la tension V1 reprend une valeur comprise entre Vmjn et Via,, de sorte que la tension en sortie du circuit 34 s'annule à nouveau. En variante non représentée, la cavité sphérique 16 est remplacée par une cavité d'une autre forme et notamment ayant une forme cylindrique. Dans ce cas, la cavité 16 peut avoir un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre de la bille 14 de sorte que celle-ci est guidée en translation suivant l'axe du conduit cylindrique délimité par la cavité. Le capteur de détection de mouvement est alors limité à la détection du mouvement suivant une unique direction s'étendant suivant l'axe du cylindre. Suivant encore une autre variante, la bille 14 est remplacée par une perle 16 percée d'un conduit traversant. Cette perle 16 est enfilée sur un support filiforme amagnétique, formé par exemple par une tige. La tige comporte des butées d'extrémité de sorte que la perle est guidée par la tige et maintenue confinée sur celle-ci par les butées d'extrémité. Comme pré- cédemment, au moins un bobinage est prévu autour de la tige à l'écart de celle-ci, de sorte que la perle puisse circuler librement au travers du bobinage. Ce bobinage est relié à un circuit tel que celui décrit en regard de la figure 3. En outre, la bille 14 peut être remplacée dans les modes de réalisation dans lesquels l'organe mobile est confiné à l'intérieur d'une cavité étanche par une goutte de mercure. Enfin, l'organe librement mobile peut être immergé dans un liquide de viscosité déterminée, par exemple de l'huile de jojoba, contenu dans la cavité étanche du boîtier du capteur. La viscosité du liquide permet de déter miner la vitesse de déplacement de l'organe mobile lors d'une mise en mouvement du capteur. REVENDICATIONS 1.- Capteur (10) de détection de mouvement du type comportant une partie fixe (12) destinée à être liée mécaniquement à un support dont le mouvement doit être détecté et une partie (14) mobile par rapport à la partie fixe (12), la partie fixe (12) comportant des moyens (15) de confinement de ladite partie mobile (14) limitant son déplacement suivant toutes les directions, caractérisé en ce que ladite partie mobile (14) comporte un organe paramagnétique (14) librement mobile suivant au moins une direction, et en ce que la partie fixe (12) comporte au moins un bobinage (30, 32) entourant lesdits moyens de confinement (15), le ou chaque bobinage (30, 32) comportant des moyens de connexion à un circuit (34) de traitement des signaux circulant dans le ou chaque bobinage en vue de la production d'un signal représentatif du mouvement dudit capteur. 2.- Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de confinement (15) délimitent une cavité (16) dans laquelle ledit organe paramagnétique (14) est prisonnier. 3.- Capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cavité (16) est sphérique. 4.- Capteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite partie fixe comporte un boîtier (15) comprenant deux demi-coquilles (15A, 15B) assemblées et délimitant ladite cavité (16). 5.- Capteur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite cavité (16) est étanche et emplie d'un liquide dans lequel baigne ledit organe (14). 6.- Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux bobinages plans (30, 32) disposés dans des plans perpendiculaires l'un à l'autre autour desdits moyens de confinement (15). 7.- Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe mobile paramagnétique est une bille métallique (14). 8.- Capteur selon la revendication 3 ou 4 prises avec la revendication 7, caractérisé en ce que le diamètre de la bille (14) est inférieur au rayon de la cavité sphérique (16). 9.- Dispositif de détection de mouvement, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (10) de détection de mouvement selon l'une quelconque des revendications précédentes et un circuit électronique (34) de traitement relié à le ou chaque bobinage (30, 32). 10.- Dispositif de détection de mouvement, caractérisé en ce que ledit circuit électronique (34) comporte d'une part des moyens (40) d'établissement d'un signal périodique dont l'amplitude dépend de l'inductance du ou chaque bobinage (30, 32) et d'autre part des moyens (44, 46, 48, 50) de suivi de l'évolution au cours du temps de l'amplitude du signal dans le ou chaque bobinage. 11.- Dispositif de détection de mouvement selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de suivi comportent des moyens d'évaluation (44, 46, 48) de la différence de l'amplitude moyenne du signal dans le ou chaque bobinage (30, 33) et de l'amplitude instantanée du signal, et des moyens (50) de comparaison de la différence d'amplitude à au moins une valeur de seuil prédéterminée.