Brevet FR2787569A1 — publié le 20000623

La présente invention concerne un nouveau capteur de déplacement linéaire ou de déplacement angulaire. Les capteurs linéaires connus actuellement réalisent la mesure d'un déplacement linéaire ou angulaire: - de manière absolue: la plage de mesure est définie par les caractéristiques du capteur. La position réelle du point mobile est connue par rapport au zéro du capteur. - de manière incrémentale: les déplacements sont mesurés par comptage d'incréments unitaires (un incrément étant le plus petit déplacement mesurable). L'étude de ces capteurs a montré qu'ils sont mal adaptés aux besoins industriels. Ils sont trop précis, trop fragiles et surtout trop chers. Pour pallier ces inconvénients, la demanderesse a conçu un détecteur d'un type nouveau. Il s'agit d'un capteur de déplacement pour la détection et/ou la mesure du déplacement d'un organe animé d'un mouvement linéaire ou d'un mouvement de rotation, par exemple et non limitativement la tige d'un vérin, caractérisé en ce que le capteur utilise un codeur incrémental optique, l'organe en mouvement entraînant en rotation une roulette du codeur, lui-même transmettant l'information à un système programmable. L'organe dont on veut détecter et/ou mesurer le déplacement pourra selon le besoin entraîner directement ou indirectement la roulette du capteur. L'invention se caractérise par le choix de composants industriels bon marché; capteur incrémental optique pour souris d'ordinateur et unité de traitement à microprocesseur ne nécessitant que quatre conducteurs et un connecteur quatre broches standard (contrairement aux réalisations compliquées et onéreuses de l'art antérieur). 2 2787569 On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description qui suit de deux modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les figures annexées suivantes: À Figure 1: schéma montrant le principe de fonctionnement d'un capteur selon un premier mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, Figure 2: schéma montrant le positionnement possible du capteur dans le premier mode de réalisation de l'invention, Figure 3: schéma montrant le positionnement possible du capteur dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, Figure 4: schéma montrant le protocole de communication propre à l'invention. Selon le premier mode de réalisation de la figure 1, le capteur linéaire (6) utilise un codeur incrémental à entrainement direct et l'organe dont on veut mesurer ou détecter le déplacement linéaire est, à titre d'exemple non limitatif, un vérin. Selon l'invention, le codeur incrémental utilisé est un codeur incrémental optique, et de préférence un codeur standard pour souris d'ordinateur, ce type de composant étant peu onéreux. Une tige (1) d'un vérin dont on veut détecter le déplacement, entraîne directement en rotation une roulette (2) d'un codeur incrémental (3), lui-même transmettant l'information à un système programmable ( par exemple un ordinateur ou un automate programmable) par l'intermédiaire d'une unité de traitement qui sera détaillée plus loin. Le capteur (6) peut être placé directement en bout de vérin (7) comme le montre la figure 2. Comme principaux avantages de ce mode de réalisation, on notera que: - la course du capteur n'est pas limitée, - son prix d'achat est peu élevé, il peut être employé en liaison avec un automate programmable sur ses entrées sorties tout ou rien de base, 3 2787569 - la vitesse de transmission des données est adaptable au système programmable utilisé, - ce capteur est aisément intégrable puisqu'on peut le placer sous le vérin ou l'organe en déplacement avec un encombrement limité. Selon le deuxième mode de réalisation de la figure 3, le capteur linéaire (6) utilise un capteur incrémental à entraînement indirect et l'organe en mouvement est, à titre d'exemple non limitatif, un vérin. Le capteur est placé à côté du vérin, l'axe dudit capteur est alors asservi à la tige du vérin par tout moyen approprié, par exemple par élément à entraîner ou par plaque fixée à l'extrémité du vérin et entraînant en translation la tige du vérin. Préférentiellement, l'axe (8) du capteur est placé parallèlement à la tige (1) du vérin. Eventuellement, ledit capteur est accolé au vérin, comme sur la figure 3, pour éviter le glissement entre l'axe (8) du capteur et la roulette. L'axe (8) du capteur est avantageusement protégé par un soufflet de protection (9). La flèche (10) indique la fonction de retour de l'information vers le système programmable. Ce mode de réalisation s'adapte sur tout type de vérin, quelque soit le diamètre de l'axe (8). On peut utiliser le même capteur quelque - soit le vérin, il suffit de rallonger l'axe du capteur en fonction de la course désirée. L'axe du capteur étant à côté du vérin, on diminue les dépôts d'huile sur ledit axe qui peut éventuellement être usiné pour présenter une meilleure adhérence (stries par exemples). La section du capteur n'est pas nécessairement circulaire et peut présenter une forme spécifique pour faciliter par exemple le montage et l'adhérence avec la roulette. Par adaptation simple et à la portée de l'homme du métier, la roulette (2) du codeur (3) peut être entraînée, directement ou indirectement, par un organe en rotation dont on veut détecter ou mesurer le déplacement angulaire. Le logiciel du système lEl-luif ' [r 4 2787569 programmable sera également adapté pour cette application. Le capteur fonctionnera alors comme un capteur rotatif. On se reporte à présent à la figure 4. Un capteur de déplacement (6) selon l'invention reçoit une information de déplacement d'un organe (5) (axe de rotation ou système de transmission en translation). Le capteur de déplacement (6) formé de deux unités fonctionnelles (capteur incrémental optique (3) et unité de traitement à microprocesseur (4)) se caractérise par: - son mode de connexion: Le capteur (3) est relié au système programmable par l'intermédiaire d'un cable à quatre conducteurs (11) = commun alimentation et signal (12) = alimentation (13) = entrée signal d'horloge et (14) = sortie données. L'alimentation est prévue en basse tension typique en 24Vcc et le raccordement par connecteur quatre broches type standard pour capteur industriel. - son mode de communication: Le système programmable est relié au capteur (3) à l'aide d'une entrée et d'une sortie tout ou rien: l'entrée du système programmable reçoit le signal de la sortie du capteur qui correspond au nombre d'incrément capté par le capteur, le nombre est transmis sous forme série dont l'horloge est fournie par le système programmable. La sortie du système programmable est branchée sur l'entrée du capteur qui donne le signal d'horloge et le signal de mise à zéro (prise d'origine). Le signal de mise à zéro est différentié du signal d'horloge par une durée plus longue à 1. Dans toute la description et les revendications on entend par système programmable par exemple un ordinateur ou un automate programmable. 2787569 REVENDICATIONS 1. Capteur de déplacement pour la détection et/ou la mesure du déplacement d'un organe animé d'un mouvement linéaire ou d'un mouvement de rotation, par exemple et non limitativement la tige d'un vérin, caractérisé en ce que le capteur (6) utilise un codeur incrémental (3) optique, l'organe en mouvement entrainant en rotation une roulette (2) du codeur (3), lui-même transmettant l'information à un système programmable. 2. Capteur de déplacement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le codeur incrémental optique (3) est un composant standard pour souris d'ordinateur. 3. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'organe en mouvement entraîne directement s5 la roulette (2). 4. Capteur de déplacement linéaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe en mouvement est la tige (1) d'un vérin (7), ladite tige (1) entraînant directement en rotation la roulette (2). 5. Capteur de déplacement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le capteur est placé directement en bout de vérin (7). 6. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'organe en mouvement entraîne indirectement la roulette (2). 7. Capteur de déplacement selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe en mouvement est la tige (1) d'un vérin (7), et l'axe (8) du capteur est placé parallèlement à la tige (1). 8. Capteur de déplacement selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe (8) du capteur est protégé par un soufflet (9). 9. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce qu'il est accolé au vérin. 10. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est composé d'un codeur incrémental optique 3 et d' une unité de traitement à microprocesseur (4) et en Il lsE -d r 6 2787569 ce qu'il est connecté au système programmable par un câble à quatre conducteurs. 11. Capteur de déplacement selon la revendication 10, caractérisé en ce que le système programmable est relié au capteur (6) à l'aide d'une entrée et d'une sortie tout ou rien. 12. Capteur de déplacement selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le système programmable est choisi dans l'ensemble (ordinateur, automate programmable).