Brevet FR2869684A1 — publié le 20051104

Dispositif de contrôle d'usure ou d'utilisation d'objet soumis à des chocs, à des vibrations ou des contraintes mécaniques diverses. Domaine technique de l'invention L'invention concerne un dispositif de contrôle d'usure ou de durée d'utilisation d'objet soumis de façon continue ou alternée, à des vibrations, des chocs ou à des contraintes mécaniques répétitifs comprenant: Une source de lumière dont le fonctionnement est corrélé à la présence des vibrations ou des chocs ou des contraintes mécaniques, une cible de couleur exposée uniquement à ladite source de lumière; la couleur de la cible varie de façon irréversible en fonction de la quantité de lumière reçue Etat de la technique Les dispositifs de contrôle d'usure ou d'utilisation d'objet comprenant une cible de couleur sont généralement directement dépendant de la durée d'exposition dudit objet à la lumière; lumière du jour ou rayonnements spécifiques tels que les UV. De nombreux brevets (EP1235060 Al, EP0325863, US5581090, FR2410301) présentent des dispositifs ou des compositions chimiques qui ont la caractéristique de changer de couleur de manière définitive ou non suite à une exposition à une source lumineuse. De telles solutions ne peuvent pas convenir lorsque la durée d'utilisation de l'objet doit être corrélée à son usure mécanique telle qu'une chaussure ou tel qu'une planche de glisse (ski) ou tel qu'une suspension d'un véhicule. En effet, en pratique, ce n'est pas parce que le ski ou la chaussure auront été exposés au soleil que leur structure interne aura été sollicitée et altérée. Par ailleurs, il existe de nombreux systèmes capables de visualiser l'utilisation d'un produit soumis à des chocs ou des vibrations (US5500635); ces systèmes utilisent couramment des capteurs tels que des capteurs piézo-électriques associés à un moyen de visualisation. La solution (US4748366), destinée au chaussure de marche, permet, à chaque fois que la chaussure rentre en contact avec le sol, d'éclairer une surface disposée sur la chaussure. Cette solution combine d'une part un élément piézo-électrique sensible aux déformations mécanique de la chaussure et d'autre part une surface dont la couleur dépend de la tension électrique qui lui est appliquée. La valeur de la tension appliquée sur la surface lumineuse correspond à celle mesurer aux bornes du capteur piézo-électrique lorsque celui ci est excité. La demande brevet (W00078170) présente une solution destinées plus particulièrement au contrôle de l'état d'une chaussure, notamment l'état des caractéristiques structurelles absorbantes de la semelle. Le dispositif (W00078170) comprend au moins un élément sensible au chocs et aux vibrations associé une unité de traitement des informations provenant des éléments sensibles et un moyen de visualisation pour informer l'utilisateur du degré d'usure de sa chaussure. Ces dispositifs présentent notamment l'inconvénient de ne pas fournir une information visuelle définitive et non réversible, l'inconvénient de comprendre des moyens de traitement d'information du capteur relativement complexes tels que des microprocesseurs. Du fait de la présence de ce type de composant, une source électrique tel qu'une batterie ou une pile est nécessaire à l'alimentation. Objet de l'invention L'invention a pour but d'écarter les inconvénients des dispositifs connus, en particulier de fournir un indicateur d'usure ou d'utilisation simple et autonome électriquement permettant notamment de fournir une indication d'usure ou d'utilisation visible non réversible. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le dispositif comprend au moins un élément sensible aux vibrations, aux chocs ou à des contraintes mécaniques: - Une source de lumière dont le fonctionnement est directement corrélé à la présence des vibrations ou des chocs ou des contraintes mesurés par au moins un élément sensible, une cible de couleur exposée à ladite source de lumière; la couleur de la cible varie en fonction de la quantité de lumière reçue. Selon l'invention que l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de la source de lumière provient exclusivement de l'élément sensible. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente un schéma synoptique du dispositif de contrôle d'usure. La figure 2 représente un exemple de réalisation du capteur d'usure selon la figure 1. Description de modes particuliers de réalisation. La figure 1 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, l'ensemble des moyen susceptibles d'être présents dans le dispositif de mesure et de contrôle d'usure. le dispositif de mesure et de contrôle d'usure comporte principalement un élément piézo-électrique (1) capable de produire des signaux électriques sous l'effet de chocs, de vibrations ou de contraintes mécaniques de flexion, compression... . L'élément piézo- électrique (1) sera placé de préférence sur l'élément pour lequel on désire connaître les réactions à une certaine utilisation. De façon générale le positionnement optimum du dispositif sera situé au bari centre de l'élément a contrôler ou dans certains cas les zones de sollicitation maximum pouvant abouir ou non à une déterioration des structures. L'élément piézo-électrique (1) est directement connecté à un redresseur de tension (2) afin de transformer de manière connue en soi une tension alternative mesurée aux bornes de l'élément piézo-électrique (1) en une tension continue. Le redresseur de tension monophasé (2) est principalement constitué d'un pont redresseur constitué de quatre diodes (2a) disposées comme représentées sur la figure 2. L'élément piézoélectrique utilisé sera un quartz de type céramique (PZT) ou de type polymère (PVTF) ou tout autre élément capable de convertir une force mécanique en charge électrique. La tension continue à la sortie du redresseur de tension alimente un accumulateur de charges électriques (3) ce qui va permettre d'obtenir en sortie dudit accumulateur un tension continue suffisante pour alimenter une source de lumière (6). En fonction du type de composant utilisé comme source de lumière, une limiteur de tension est interposé entre la source de lumière et l'accumulateur de charge. Dans l'exemple de réalisation présenté, l'accumulateur de charge utilisé est constitué d'un condensateur (3a) connecté directement en parallèle sur le pont redresseur. Le limiteur de tension comprend une diode Zener (5a) montée en série avec une résistance (5b). Ces deux composants sont montées en parallèle avec le condensateur (3a). Dans le mode de réalisation présenté, la source lumineuse (6) alimentée par le limiteur de tension (5), est constituée d'une diode électroluminescente (6a) capable d'émettre un rayonnement ultraviolet (11) . Ainsi lorsque le dispositif selon l'invention est placée sur un corps en mouvement ou subissant chocs et/ou vibrations, une tension alternative est mesurée aux bornes du capteur piézo-électrique (1). Cette tension alternative est ensuite transformée en tension continue par l'intermédiaire du pont redresseur de tension (2). Cette tension continue permet de charger le condensateur (3a). L'énergie emmagasinée dans ce condensateur permet d'alimenter la source de lumière via le limiteur de tension. Le fonctionnement de la source de lumière (6) est donc directement liée à l'excitation du capteur piézo-électrique (1). La source de lumière (6) ne pourra donc jamais émettre de rayonnement si le l'objet sur lequel est positionné le dispositif de contrôle d'usure est immobile ou non soumis à des chocs ou contraintes mécaniques diverses. Il existe une totale corrélation entre le fonctionnement du la source de lumière et l'excitation de l'élément piézo-électrique. En outre, l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de la source de lumière (6) provient exclusivement de l'élément sensible (1). Dans un environnement proche de la source de lumière (6) est positionnée une cible (8) constituée essentiellement de deux parties distinctes formant ainsi deux couches de matières superposées (9 et 10). Dans le mode de réalisation présenté, la cible (8) est cylindrique dont l'axe principale de rotation est de préférence dans l'alignement de la source lumineuse. La première couche (9) appelée par la suite "pastille" est composé d'un film sensible au rayonnement émis par la source lumineuse. La pastille (9) est principalement constituée d'une encre de couleur photosensible. La couleur de l'encre peut variée en fonction de la durée d'exposition de ladite encre au rayonnement ultraviolet (11). Le changement de couleur de la cible (8) est fonction de sa durée d'exposition à la source lumineuse (6) qui elle-même est dépendante de l'intensité de la force appliquée sur l'élément piezo-électrique (1). Afin que l'utilisateur puissent connaître la durée d'utilisation d'un matériel sur lequel est placé le dispositif selon l'invention, tout changement de couleur est totalement irréversible. Il peut-être caractérisé par une table de couleur qui permet de dire à titre d'exemple que la couleur verte correspond à une utilisation de l'objet de moins de 20 heures, une couleur orange indique que l'objet à été utilisé dans une plage de 20 à 50 heures et enfin une couleur jeunepour indiquer une durée d'utilisation de plus de 100 heures. La couche (10) constitue le support de la pastille (9). La couche (10) peut être réalisé en matériau 20 plastique tel que du poly-carbonate ou du pvc (traité anti-ultraviolet). Ce filtre peux être obtenue par dépôt d'un vernis mélangé avec par exemple du " Benzotriazole UVA ". Afin que les changements de couleur de la pastille soient exclusivement dus à l'émission de rayonnement ultraviolet de la source (6a), la zone (12) incluant la cible (8) et la source lumineuse (6) doit être totalement étanche aux rayonnements électromagnétiques externes telle que la lumière ambiante. Selon une première variante de réalisation, en fonction de la puissance d'émission de la source lumineuse et de la sensibilité de la pastille de couleur, il peut être utilisé un moyen (7) pour focaliser le rayonnement lumineux émis par la source (6). L'évolution des changements de couleur de la pastille se fera par visualisation direct de la cible (8), en milieu vicié on pourra introduire une capsule de protection amovible. La présente invention est particulièrement destinée à des applications de contrôle d'usure et/ou 35 d'utilisation de pièces soumis à des contraintes mécaniques, des chocs ou des mouvements. Revendications 1. Dispositif de contrôle d'usure ou d'utiliation d'objet, autonome électriquement, comprenant au moins un élément sensible aux chocs (1), aux vibrations ou aux contraintes mécaniques répétitives, caractérisée en ce qu'il est constitué d'une source de lumière (6, 6a) dont le fonctionnement est directement corrélé aux informations perçues par ledit élément sensible (1) et une cible de couleur (9) exposée à ladite source de lumière; la couleur de la cible varie en fonction de la quantité de lumière reçue. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de la source de lumière (6) provient exclusivement de l'élément sensible (1). 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'élément sensible est composé essentiellement d'un élément piézoélectrique. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la source de lumière émet un rayonnement ultraviolet. 5. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la couleur de la cible varie de façon irréversible en fonction de la quantité et l'intensité de lumière reçue..