FR2693859A1 - Fibre=optic switch for opto-electronics - has stripped optical fibre section branched to laser source with detector in second branch - Google Patents

Fibre=optic switch for opto-electronics - has stripped optical fibre section branched to laser source with detector in second branch Download PDF

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Abstract

The stripped ends (5,6) of a fibre optic cable are housed in an outer wall (1). The two cables (7,8) diverge at their far ends towards a laser diode light source (9) connected to one cable end and light detector (10) connected to the other cable end. Both devices are mounted on a mounting plate (11). Laser light from the source passes through the first cable, radiating from the open end. If a reflecting surface, for instance a finger (14) is placed near to the cable open end, the light is reflected and received by the second cable and passed to the detector diode (10) where the change of light level is detected , operating the switch. USE/ADVANTAGE - For detecting finger or proximity of object. Removes need for moving mechanical parts reducing cost and increasing reliability.

Description

La présente invention concerne un commutateur optique à fibres optiques. The present invention relates to an optical fiber switch.

Les commutateurs optiques connus à ce jour comportent des pièces mécaniques qui, par déformation, déplacent des sources lumineuses ou des récepteurs optiques en vue de faire varier une transmission lumineuse entre une source de lumière et un récepteur.The optical switches known to date include mechanical parts which, by deformation, move light sources or optical receivers in order to vary a light transmission between a light source and a receiver.

Ils comportent donc des pièces mécaniques qui présentent des inconvénients de coût, d'usure et de fiabilité. They therefore include mechanical parts which have drawbacks in terms of cost, wear and reliability.

La présente invention prétend remédier à ces inconvénients en présentant un dispositif à fibres optiques qui permet de déceler le passage d'un doigt ou d'un objet à proximité de leur extrémité.The present invention claims to remedy these drawbacks by presenting a fiber optic device which makes it possible to detect the passage of a finger or an object near their end.

Le dispositif objet de la présente invention est donc un dispositif de commutation comportant au moins une fibre optique dont au moins une est reliée à une source de lumière et au moins une est reliée à un capteur optoélectronique, la ou lesdites fibres ayant une extrémité apparente, la fibre reliée au capteur opto-électronique étant adaptée à recevoir la lumière sortant de la fibre reliée à la source de lumière après réflexion sur un objet ou sur un doigt placé à proximité de l'extrémité de la ou des dites fibres optiques, le capteur opto-électronique étant relié à un commutateur commandé par le signal sortant du capteur opto-électronique. The device which is the subject of the present invention is therefore a switching device comprising at least one optical fiber, at least one of which is connected to a light source and at least one of which is connected to an optoelectronic sensor, the fiber or said fibers having an apparent end, the fiber connected to the opto-electronic sensor being adapted to receive the light leaving the fiber connected to the light source after reflection on an object or on a finger placed near the end of the said optical fiber or fibers, the sensor opto-electronics being connected to a switch controlled by the signal coming out of the opto-electronics sensor.

La description qui va suivre faite en regard des dessins annexés dans un but explicatif et nullement limitatif permet de mieux comprendre les avantages, buts et caractéristiques de l'invention.  The following description made with reference to the accompanying drawings for explanatory purposes and in no way limitative allows a better understanding of the advantages, aims and characteristics of the invention.

- La figure 1 représente un premier mode de réalisation du dispositif objet de la présente invention. - Figure 1 shows a first embodiment of the device object of the present invention.

- La figure 2 représente un second mode de réalisation du dispositif objet de la présente invention. - Figure 2 shows a second embodiment of the device object of the present invention.

- La figure 3 représente un schéma électronique incorporé aux dispositifs présentés en figures 1 et 2. - Figure 3 shows an electronic diagram incorporated into the devices presented in Figures 1 and 2.

- La figure 4 représente un circuit électronique réalisant le schéma électronique présenté en figure 3. FIG. 4 represents an electronic circuit producing the electronic diagram presented in FIG. 3.

Dans la figure 1 sont représentés un support mural 1 posé sur un mur 2, deux fibres optiques 3 et 4 possédant une extrémité apparente, respectivement 5 et 6, dans le plan P de la face avant du support mural 1, deux gaines de fibres optiques 7 et 8 entourant les fibres optiques 3 et 4, une source de lumière 9, un capteur opto-électronique 10, un circuit électronique de commande 11, un circuit électronique de puissance 12, un réseau 13 et un objet 14. In Figure 1 are shown a wall support 1 placed on a wall 2, two optical fibers 3 and 4 having an apparent end, respectively 5 and 6, in the plane P of the front face of the wall support 1, two sheaths of optical fibers 7 and 8 surrounding the optical fibers 3 and 4, a light source 9, an opto-electronic sensor 10, an electronic control circuit 11, a power electronic circuit 12, a network 13 and an object 14.

Le mur 2 est indépendant du dispositif. Le support mural 1 est en matériau quelconque et peut comporter des écritures ou des sérigraphies. Il est, par exemple, en matière plastique, en métal, en bois. Wall 2 is independent of the device. The wall support 1 is of any material and may include writings or serigraphs. It is, for example, made of plastic, metal, wood.

Les fibres optiques 3 et 4 et leur gaine 7 et 8 sont de type connu. Leurs extrémités respectives 5 et 6 sont polies et adaptées à émettre ou recevoir, respectivement de la lumière dans l'espace placé devant le support mural 1.The optical fibers 3 and 4 and their sheath 7 and 8 are of known type. Their respective ends 5 and 6 are polished and adapted to emit or receive, respectively, light in the space placed in front of the wall support 1.

La source de lumière 9 est adaptée à émettre de la lumière dans la fibre optique 3. Elle est constituée, par exemple, d'une ampoule à incandescence, ou préférentiellement d'une diode laser. Les longueurs d'onde de la lumière émises par la source de lumière peuvent etre visibles ou invisibles. Cependant, elles sont préférentiellement visibles. The light source 9 is adapted to emit light in the optical fiber 3. It consists, for example, of an incandescent bulb, or preferably of a laser diode. The wavelengths of the light emitted by the light source can be visible or invisible. However, they are preferably visible.

Le capteur opto-électronique 10 est adapté à recevoir la lumière transmise par la fibre optique 4. Cette lumière provient de la réflexion sur l'objet 14 de la lumière émise par la fibre optique 3. The opto-electronic sensor 10 is adapted to receive the light transmitted by the optical fiber 4. This light comes from the reflection on the object 14 of the light emitted by the optical fiber 3.

Le circuit électronique de commande 11 est présenté en figures 3 et 4. Il est adapté à différencier les signaux provenant du capteur opto-électronique 10 en provenance de la réflexion de la lumière émise par la source de lumière 9, d'une part et la lumière environnant l'extrémité 6 de la fibre optique 4, d'autre part, et à émettre un signal dans le premier cas. The electronic control circuit 11 is presented in FIGS. 3 and 4. It is adapted to differentiate the signals coming from the opto-electronic sensor 10 coming from the reflection of the light emitted by the light source 9, on the one hand and the light surrounding the end 6 of the optical fiber 4, on the other hand, and to emit a signal in the first case.

Le circuit électronique de puissance 12 est de type connu. I1 est adapté à commuter deux liaisons du réseau 13. The electronic power circuit 12 is of known type. I1 is suitable for switching two links of network 13.

Le réseau 13 peut être un réseau électrique ou électronique et commandé, une lampe, une transmission, une alarme, un moteur ou tout autre système commandé électriquement.The network 13 can be an electric or electronic and controlled network, a lamp, a transmission, an alarm, a motor or any other electrically controlled system.

Enfin, l'objet 14 est quelconque. I1 peut être constitué d'un doigt pour une commande manuelle de la commutation ou de tout objet préférentiellement clair. Finally, the object 14 is arbitrary. I1 can consist of a finger for manual control of the switching or of any preferentially clear object.

Dans la figure 2 sont représentés un support mural 1 posé sur un mur 2, une fibre optique 20 possédant une extrémité apparente 21, dans le plan P de la face avant du support mural 1, une gaine de fibre optique 22 entourant la fibre optique 20, une source de lumière 9, un capteur optoélectronique 10, un circuit électronique de commande 11, un circuit électronique de puissance 12, un réseau 13 et un objet 14.  In FIG. 2 are shown a wall support 1 placed on a wall 2, an optical fiber 20 having an apparent end 21, in the plane P of the front face of the wall support 1, an optical fiber sheath 22 surrounding the optical fiber 20 , a light source 9, an optoelectronic sensor 10, an electronic control circuit 11, a power electronic circuit 12, a network 13 and an object 14.

A l'exception de la source de lumière 9 et du capteur opto-électronique 10, les composants sont identiques à ceux présentés en figure 1. With the exception of the light source 9 and the opto-electronic sensor 10, the components are identical to those presented in FIG. 1.

La source de lumière 9 et le capteur opto-électronique 10 sont optiquement reliés à la même fibre optique 20 selon des assemblages connus.The light source 9 and the opto-electronic sensor 10 are optically connected to the same optical fiber 20 according to known assemblies.

Dans la figure 3 sont représentés un diode laser 30, une photo-diode 31, deux amplificateurs 32 et 33, respectivement reliés électriquement à la diode laser 30 et à la photo-diode 31 et reliés ensemble à un filtre passe- bande 34, lui-même relié à un décodeur 35. In FIG. 3 are shown a laser diode 30, a photo-diode 31, two amplifiers 32 and 33, respectively electrically connected to the laser diode 30 and to the photo-diode 31 and connected together to a bandpass filter 34, - even connected to a decoder 35.

Le diode laser constitue la source de lumière 9. La photo-diode 10 constitue le capteur opto-électronique 10. The laser diode constitutes the light source 9. The photo-diode 10 constitutes the opto-electronic sensor 10.

Les amplificateurs 32 et 33 sont adaptés à amplifier les signaux qu'ils reçoivent, respectivement du filtre 34 et de la photo-diode 31 et à les transmettre respectivement à la diode laser 30 et au filtre passe-bande 34.The amplifiers 32 and 33 are adapted to amplify the signals which they receive, respectively from the filter 34 and from the photo-diode 31 and to transmit them respectively to the laser diode 30 and to the bandpass filter 34.

Le filtre passe-bande 34 comporte ainsi deux entrées reliées d'une part à l'amplificiateur 33 et d'autre part, au décodeur 35. Le filtre passe-bande 34 comporte aussi deux sorties reliées d'une part à l'amplificateur 32 et d'autre part, au décodeur 35. The bandpass filter 34 thus has two inputs connected on the one hand to the amplifier 33 and on the other hand, to the decoder 35. The bandpass filter 34 also has two outputs connected on the one hand to the amplifier 32 and on the other hand, to the decoder 35.

Le décodeur 35 est adapté à comparer la fréquence du signal qu'il émet et celle du signal qu'il reçoit et à transmettre un signal d'égalité en cas d'égalité de ces deux fréquences. The decoder 35 is adapted to compare the frequency of the signal which it transmits and that of the signal which it receives and to transmit an equality signal in the event of equality of these two frequencies.

Les signaux lumineux sont donc modulés en amplitude selon une fréquence très inférieure à leur fréquence lumineuse.The light signals are therefore amplitude modulated at a frequency much lower than their light frequency.

Dans la figure 4 sont représentés un cristal 40, un diviseur 41, la diode laser 30, la photo-diode 31, l'amplificateur 33, un générateur de tonalité 42 et un temporisateur 43. In FIG. 4 are shown a crystal 40, a divider 41, the laser diode 30, the photo-diode 31, the amplifier 33, a tone generator 42 and a timer 43.

Le cristal 40 est mis en résonance à une fréquence donnée par construction.The crystal 40 is resonated at a given frequency by construction.

Le diviseur 41 divise la fréquence du cristal 40, amplifie le signal du cristal 40 et émet le signal résultant de la division d'une part vers la diode laser 30 et d'autre part, vers le générateur de tonalité 42.The divider 41 divides the frequency of the crystal 40, amplifies the signal of the crystal 40 and emits the signal resulting from the division on the one hand towards the laser diode 30 and on the other hand, towards the tone generator 42.

L'amplificateur 33 est ici constitué d'un amplificateur opérationnel. Le générateur de tonalié reçoit sur ses entrées d'une part, le signal provenant du diviseur 41 et d'autre part, de l'amplificateur 33. Le générateur de tonalité 42 possède les deux fonctions de filtre passe-bande et de comparateur. Il émet un signal d'égalité lorsque les fréquences qu'il reçoit en ses deux entrées sont égales. The amplifier 33 here consists of an operational amplifier. The tone generator receives on its inputs on the one hand, the signal coming from the divider 41 and on the other hand, from the amplifier 33. The tone generator 42 has the two functions of bandpass filter and comparator. It emits an equality signal when the frequencies it receives at its two inputs are equal.

Le temporisateur 43 émet un signal lorsque le signal d'égalité qu'il reçoit du générateur de tonalité est constant pendant une durée de temporisation donnée. Timer 43 outputs a signal when the equality signal it receives from the tone generator is constant for a given delay time.

Le signal sortant du temporisateur 43 est le signal émis vers le circuit électronique de puissance 12.The outgoing signal from the timer 43 is the signal sent to the electronic power circuit 12.

D'autres modes de réalisation du circuit électronique de commande 11 sont conformes à l'esprit de l'invention. Other embodiments of the electronic control circuit 11 are in accordance with the spirit of the invention.

La présente invention s'applique à de nombreuses utilisations. Elle s'adapte particulièrement à la commande de sécurité, par exemple pour salle de bains, pour usines de produits explosifs, chimiques ou corrosifs, aux tableaux de commande machines outils, de véhicules militaires ou civils, aux appareils électro-ménagers et aux appareils et véhicules sous-marins. The present invention applies to many uses. It is particularly suitable for security control, for example for the bathroom, for factories for explosive, chemical or corrosive products, machine tool control panels, military or civilian vehicles, household appliances and underwater vehicles.

En effet, les avantages du dispositif objet de la présente invention sont les suivants : aucun risque d'électrocution, d'explosion, de corrosion, aucune pièce mécanique, aucun risque de parasitage électro-magnétique. In fact, the advantages of the device which is the subject of the present invention are the following: no risk of electrocution, explosion, corrosion, no mechanical part, no risk of electromagnetic interference.

Le dispositif objet de la présente invention fonctionne aussi bien avec un environnement atmosphérique que sous l'eau ou dans d'autres fluides. The device object of the present invention works as well with an atmospheric environment as underwater or in other fluids.

Selon une variante du dispositif, plusieurs commutateurs électriques et plusieurs circuits de commande sont réunis dans une armoire.  According to a variant of the device, several electrical switches and several control circuits are combined in a cabinet.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation comportant au moins une fibre optique (3, 4, 20) dont au moins une (3, 20) est reliée à une source de lumière (9, 30) et au moins une (4, 20) est reliée à un capteur opto-électronique (10, 31) caractérisé en ce que la ou lesdites fibres ayant une extrémité apparente (5, 6, 21), la fibre reliée au capteur opto-électronique est adaptée à recevoir la lumière sortant de la fibre reliée à la source de lumière après réflexion sur un objet (14) ou un doigt uniquement lorsque l'objet ou le doigt est placé à proximité de l'extrémité de la ou des dites fibres optiques, le signal sortant du capteur optoélectronique étant adapté à commander le fonctionnement d'un commutateur électrique (12) uniquement lorsque l'objet ou le doigt est placé à proximité de l'extrémité de la ou des fibres optiques. 1. Switching device comprising at least one optical fiber (3, 4, 20) of which at least one (3, 20) is connected to a light source (9, 30) and at least one (4, 20) is connected to an opto-electronic sensor (10, 31) characterized in that the said fiber or fibers having an apparent end (5, 6, 21), the fiber connected to the opto-electronic sensor is adapted to receive the light leaving the connected fiber to the light source after reflection on an object (14) or a finger only when the object or the finger is placed near the end of the said optical fiber or fibers, the signal leaving the optoelectronic sensor being adapted to control the operation of an electrical switch (12) only when the object or the finger is placed near the end of the optical fiber or fibers. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte deux fibres (3, 4), l'une (23) étant reliée à la source de lumière (9, 30) et l'autre (4) étant reliée au capteur opto-électronique (10, 31), les deux fibres ayant leurs extrémités apparentes accolées. 2. Device according to claim 1 characterized in that it comprises two fibers (3, 4), one (23) being connected to the light source (9, 30) and the other (4) being connected to the opto-electronic sensor (10, 31), the two fibers having their apparent ends joined. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une unique fibre optique (20) reliée d'une part à la source de lumière (9, 30) et d'autre part au capteur opto-électronique (10, 31). 3. Device according to claim 1 characterized in that it comprises a single optical fiber (20) connected on the one hand to the light source (9, 30) and on the other hand to the opto-electronic sensor (10, 31 ). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte, relié électriquement au capteur opto-électronique (10, 31) et au commutateur électrique (12) un filtre passe-bande (34).  4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises, electrically connected to the opto-electronic sensor (10, 31) and to the electric switch (12) a bandpass filter (34). 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le filtre passe-bande (34) est en outre relié à la source de lumière (9). 5. Device according to claim 4 characterized in that the bandpass filter (34) is further connected to the light source (9). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur de fréquences (35, 42) relié d'une part à la source de lumière (9, 30) et d'autre part au capteur optoélectronique (10, 31) et émettant un signal d'égalité lorsque les fréquences des deux signaux qu'il reçoit sont égales. 6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a frequency comparator (35, 42) connected on the one hand to the light source (9, 30) and on the other hand to the optoelectronic sensor (10, 31) and transmitting an equality signal when the frequencies of the two signals it receives are equal. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source de lumière (9) est constituée d'une diode laser (30) et en ce que le capteur opto-électronique (10) est constitué d'une photo-diode (31). 7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the light source (9) consists of a laser diode (30) and in that the opto-electronic sensor (10) consists of a photo - diode (31). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une armoire dans laquelle sont réunis le commutateur et d'autres commutateurs identiques. 8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a cabinet in which the switch and other identical switches are assembled. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la ou les fibres optiques (3, 4, 20) ont leur extrémité apparente dans un plan (P) qui contient une face d'un support mural (1). 9. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical fiber or fibers (3, 4, 20) have their apparent end in a plane (P) which contains one face of a wall support (1). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les longueurs d'ondes émises par la source de lumière comportent des longueurs d'ondes visibles.  10. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the wavelengths emitted by the light source include visible wavelengths.
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