BRPI1010339A2

BRPI1010339A2 - codificador óptico

Info

Publication number: BRPI1010339A2
Application number: BRPI1010339-2A
Authority: BR
Inventors: Jean-Louis Bigand; Marie Brisse
Original assignee: Thales Sa
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-09-25
Also published as: FR2954491B1; US20110215230A1; US8610051B2; EP2343508B1; CA2726133C; CA2726133A1; EP2343508A1; CN102183268A; FR2954491A1

Abstract

CODIFICADOR óPTICO. A invenção se refere aos codificadores ópticos proporcionando sinais lógicos binários representando incrementos de posição relativa dos elementos (10, 11) do codificador, os dois elementos sendo móveis com relação um ao outro. O codificador compreende ao menos um par (14, 15) formado de um emissor luminoso (14e, 15e) e de um detector luminoso (14r, 15r) que são fixados ao elemento fixo, o emissor (14e, 15e) produzindo uma irradiação luminosa que o detector (14r, 15r) pode detectar, e ao menos uma marca (20) fixada no elemento móvel (10), durante o movimento do elemento móvel (10) com relação ao elemento fixo (11), a marca (20) podendo se colocar na trajetória da irradiação luminosa de modo a ser detectada pelo detector (14r, 15r). De acordo com a invenção, o codificador compreende adicionalmente um circuito impresso plano (13), preso ao elemento fixo (11) e no qual o par (14, 15) de emissor (14e, 15e) e de detector (14r, 15r) é disposto.

Description

CODIFICADOR ÓPTICO

A invenção se refere aos codificadores ópticos proporcionando sinais lógicos binários representando incrementos de posição relativa de dois elementos do codificador, os dois elementos sendo móveis com relação um ao outro. Esses codificadores ópticos, por exemplo, angulares, são usados como potenciômetros, por exemplo, para o controle manual de equipamentos eletrônicos que são sensíveis a um parâmetro de entrada que pode variar continuamente ou quase continuamente, mas são mais confiáveis do que os potenciômetros. Tipicamente, em uma aplicação com relação a equipamento aeronáutico, é possível usar um codificador angular óptico para indicar a um computador de pilotagem automática uma altitude ou ponto determinado de velocidade que o piloto escolhe mediante acionamento de um botão de controle que faz com que gire o codificador. A confiabilidade do codificador e da informação que ele fornece é então um elemento essencial do codificador.

Um codificador angular óptico consiste tipicamente em um disco portando marcas regulares, esse disco sendo girado utilizando (por exemplo, manual) um botão de controle. Uma célula fotoelétrica fixada na frente do disco detecta as marcas que passaram das marcas sucessivas quando o botão de controle faz com que o disco gire. As marcas são tipicamente aberturas em um disco opaco, um diodo de emissão de luz sendo colocado em um lado do disco e a célula fotoelétrica sendo colocada no outro lado.

Cada passagem de uma marca constitui um incremento de uma unidade na contagem da rotação do disco. A resolução angular é determinada pelo intervalo angular das marcas arranjadas regularmente através de um giro do disco. Para detectar em um e ao mesmo tempo os incrementos e decrementos do ângulo de rotação quando a direção de rotação é invertida, duas células fotoelétricas são providas, deslocadas mutuamente de forma física por um número ímpar de intervalos de um quarto. Assim, estados lógicos aceso/apagado das duas células são codificados em dois bits os quais assumem sucessivamente os seguintes quatro valores: 00, 01, 11, 10 quando o disco gira em uma direção e os seguintes quatro valores sucessivos 00, 10, .11, 01 quando o disco gira na outra direção, de modo que é fácil determinar não apenas a ocorrência de um incremento de rotação (mudança de estado de um dos bits), mas também a direção de rotação (mediante comparação entre um estado das células e o estado imediatamente anterior).

Os diodos de emissão de luz são montados em um circuito impresso, fixo. As células fotoelétricas são montadas em outro circuito impresso, fixo. Um disco giratório compreendendo janelas passa entre os dois circuitos impressos. Um diafragma fixo, interposto ao disco giratório e o circuito impresso carregando os diodos de emissão de luz, possibilita aperfeiçoar a exatidão da codificação.

Essa solução requer dois circuitos impressos, fiação entre os circuitos e posicionamentos relativos precisos dos vários constituintes do dispositivo. Tudo isso torna o codificador complexo e industrialmente difícil de ser produzido. Além disso, a montagem dos elementos eletrônicos associados à fiação e aos micro meios mecânicos torna esse tipo de codificador frágil em termos de arquitetura.

A invenção tem como objetivo simplificar a produção de um codificador óptico mediante proposição de que os diodos de emissão de luz, ou mais geralmente os emissores, assim como as células fotoelétricas ou mais geralmente os detectores, sejam colocados em um e no mesmo

circuito impresso.

Um tópico da invenção é um codificador óptico

incrementai, compreendendo um elemento móvel e um elemento fixo, ao menos um par formado de um emissor luminoso e de um detector luminoso que são presos ao elemento fixo, o emissor produzindo uma irradiação luminosa que o detector pode detectar, e ao menos uma marca fixada no elemento móvel, durante o movimento do elemento móvel com relação ao elemento fixo, a marca podendo se colocar no percurso da irradiação luminosa de modo a ser detectada pelo detector, caracterizado em que o codificador compreende ainda um circuito impresso plano, fixado no elemento fixo e no qual o par de emissor e de detector é arranjado.

A invenção será mais bem-entendida e outras vantagens se tornarão evidentes a partir da leitura da descrição detalhada de uma modalidade, fornecida como exemplo, cuja descrição é ilustrada pelo desenho anexo no qual:

A Figura 1 representa em perspectiva um exemplo de modalidade de um codificador giratório de acordo com a invenção em uma primeira modalidade implementando a transmissão ótica direta entre emissores e detectores; A Figura 2 representa um elemento móvel da

primeira modalidade;

A Figura 3 representa a passagem do elemento

móvel da Figura 2 entre emissores e detectores presos a um

elemento fixo do codificador;

A Figura 4 representa em seção uma primeira

variante de uma segunda modalidade implementando uma reflexão na transmissão entre os emissores e os detectores;

A Figura 5 representa em seção uma segunda

variante da uma segunda modalidade;

A Figura 6 representa em perspectiva a segunda

variante da Figura 5;

As Figuras 7 e 8 representam em perspectiva duas

partes do codificador das Figuras 5 e 6 que devem estar em

movimento uma com relação à outra;

As Figuras 9a a 9d representam diversas posições

relativas das duas partes das Figuras 7 e 8;

A Figura 10 representa em perspectiva uma

terceira variante da segunda modalidade;

As Figuras lia a Ild representam diversas posições relativas de partes do codificador da terceira variante ;

A Figura 12 representa um codificador duplo

exemplar;

A Figura 13 representa um exemplo de informação obtida por intermédio de um codificador compreendendo dois pares de emissores e detectores durante as várias posições relativas definidas nas Figuras 9a a 9d assim como nas

Figuras lia a Ild.

Com a finalidade de clareza, os mesmos elementos carregarão os mesmos rótulos nas diversas figuras.

A Figura 1 representa um codificador giratório compreendendo um elemento móvel 10 que pode se mover com relação a um elemento fixo 11. O elemento móvel 10 compreende, por exemplo, um botão que um usuário pode girar em torno de um eixo 12 para introduzir um item de dados em um item eletrônico de equipamento. 0 elemento móvel 10 compreende também todas as partes fixadas nesse botão. O elemento fixo 11 compreende um alojamento do codificador assim como todas as partes fixadas nesse alojamento. O elemento fixo 11 é preso ao item de equipamento. A invenção é descrita em relação a um codificador giratório, mas pode ser igualmente bem implementada em um codificador linear. 0 elemento móvel pode então se mover em translação com

relação ao elemento fixo.

O codificador compreende um circuito impresso plano 13, preso ao elemento fixo 11. 0 codificador compreende também um mancai permitindo a orientação rotacional do elemento móvel 10 com relação ao elemento fixo 11. Na modalidade representada, o plano do circuito impresso 13 é perpendicular ao eixo 12. Dois pares, 14 e 15, formados individualmente de um emissor, respectivamente, 14e e 15e, e de um detector, respectivamente, 14r e 15r, são fixados ao circuito impresso 13. Os emissores 14e e 15e são, por exemplo, diodos de emissão de luz e os detectores 14r e 15r são fotodetectores sensíveis à irradiação emitida pelos diodos de emissão de luz.

Nessa modalidade, cada um dos emissores 14e e 15e emite uma irradiação luminosa em torno de uma direção principal paralela ao plano do circuito impresso 13. Essa direção é convencionalmente aquela onde a intensidade luminosa é a mais elevada. Em torno dessa direção a intensidade luminosa diminui para formar um campo angular em torno da direção principal. É possível definir uma representação da intensidade luminosa emitida por um emissor em coordenadas polares. Nessa representação, a intensidade forma um lobo centrado na direção principal.

Em cada par 14 e 15 o detector correspondente 14r ou 15r está voltado para a direção principal em torno da qual é emitida a irradiação luminosa. Uma direção principal em torno da qual o detector pode detectar uma irradiação luminosa também é definida. Por analogia, é possível definir um lobo de recepção para cada um dos detectores 14r e 15r. Nessa modalidade, para cada par 14 e 15, as direções principais do emissor 14e ou 15e e do detector correspondente 14r ou 15r são substancialmente fundidas em uma e portam o mesmo rótulo, respectivamente 14d e 15d. Na prática, um deslocamento entre as direções principais de um emissor com relação ao detector correspondente é aceitável desde que os lobos respectivos sejam concorrentes.

O codificador compreende ao menos uma marca 16 fixada no elemento móvel 10. Durante o movimento do elemento móvel 10 com relação ao elemento fixo 11, a marca 16 pode se colocar na trajetória de uma das irradiações luminosas de modo a ser detectada pelo detector correspondente 14r ou 15r.

Nessa modalidade, a marca 16 forma uma máscara que pode interromper a irradiação luminosa. Na prática, um codificador geralmente possui várias marcas 16 distribuídas regularmente em torno do eixo 12.

A Figura 2 representa uma parte 17 do elemento móvel 10 na qual seis marcas 16 são feitas. As marcas 16 são feitas em uma superfície cilíndrica 17a com o eixo 12. Durante a rotação da parte 17 em torno do eixo 12, as marcas 16 cruzam as direções 14d e 15d e interrompem o andamento da irradiação entre um dos emissores 14e ou 15e e o detector associado 14r ou 15r. Entre as marcas 16, são feitas fendas 18. Essas fendas 18 formam aberturas permitindo que a irradiação que surge a partir de um emissor alcance o detector correspondente quando uma fenda .18 estiver situada na direção 14d ou 15d do par 14 ou 15 considerado durante a rotação da parte 17.

A Figura 3 representa os dois pares 14 e 15, assim como a parte 17 na seção em um plano perpendicular ao eixo 12 e contendo as direções 14d e 15d. Nessa vista, pode ser observado que a mascaragem dos emissores 14e e 15e pelas marcas 16 não é completa. Na realidade, os emissores 14e e I5e e os detectores 14r e 15r compreendem superfícies planas paralelas ao eixo 12. Além disso, as marcas 16 formam porções cilíndricas voltadas para as superfícies planas dos emissores 14e e 15e e detectores 14r e 15r. O desligamento dos emissores 14e e 15e não pode, portanto, ser perfeito e dispersões luminosas podem perturbar a detecção efetuada pelos detectores 14r e 15r.

A Figura 4 representa em seção uma primeira variante de uma segunda modalidade implementando uma reflexão na transmissão entre os emissores 14e e 15e e os detectores correspondentes 14r e 15r. Dito de outra forma, uma marca 20 forma um elemento refletindo a irradiação que surge a partir de um emissor 14e ou 15e em direção ao detector correspondente 14r ou 15r.

Na primeira modalidade, a marca 16 interrompe a irradiação luminosa entre o emissor e o detector. Na segunda modalidade, a marca inversamente permite a transmissão da irradiação entre o emissor e o detector. Essa é uma distinção puramente convencional. Para ambas as modalidades, o codificador compreende uma alternação de marcas e de ausências de marcas permitindo a alternação de transmissão e de interrupção da irradiação entre um emissor e o detector correspondente. Se uma marca permitir a transmissão, então a ausência correspondente da marca permite a interrupção. A convenção inversa é equivalente: se uma marca permitir a interrupção, então a ausência correspondente de marca permite a transmissão.

Na primeira modalidade, as direções principais .14d e 15d são paralelas ao plano do circuito impresso 13. Por outro lado, na segunda modalidade, as direções principais denotadas 14a para o emissor 14e, 14b para o detector 14r, 15a para o emissor 15e, 15b para o detector .15r não mais são paralelas ao plano do circuito impresso .13. As direções principais 14a, 14b, 15a e 15b estão voltadas para o elemento de reflexão 20. Vantajosamente, os emissores 14e e 15e emitem suas irradiações luminosas em torno de uma primeira direção, respectivamente, 14a e 15a, paralela ao eixo 12 de rotação do codificador e os detectores 14r e 15r recebem suas irradiações luminosas em torno de uma segunda direção, respectivamente 14b e 15b, também paralela ao eixo 12. Esse tipo de componente de origem comum, emissores e detectores, existem para ser fixados por pino no circuito impresso 13 ou para ser transferidos em superfície para elementos condutores no circuito impresso 13. As direções principais dos vários componentes são então perpendiculares ao circuito impresso 13 .

Esse arranjo no qual as direções principais 14a, .14b, 15a e 15b são paralelas possibilita que se evite o acoplamento direto em um par entre o emissor e o detector quando o elemento de reflexão 20 não retorna a irradiação emitida por um dos emissores 14e ou 15e. Contudo, fendas 18 podem ser feitas nas partes 17, de modo a evitar possível irradiação difusa que pode desarranjar o codificador.

Vantajosamente, os dois pares 14 e 15 são arranjados no circuito impresso 13 de tal modo que as direções principais 14a e 15a dos emissores 14e e 15e estão mais próximos do eixo 12 do codificador do que as direções .14b e 15b dos detectores 14r e 15r. Durante o deslocamento do elemento móvel 10, quando o elemento de reflexão 20 está voltado para a irradiação emitida por um dos emissores 14e ou I5e, o elemento de reflexão 20 está substancialmente centrado na direção principal 14a ou 15a do emissor 14e ou .15e considerado e forma uma área substancialmente inclinada com relação ao plano do circuito impresso 13. 0 ângulo de inclinação α da aresta é definido de modo a retornar a irradiação emitida pelo emissor considerada para o detector correspondente do par 14 ou 15.

Na prática, os detectores 14r e 15r cujo lobo de recepção é suficiente amplo são escolhidos para receber uma irradiação descentrada a partir do eixo 14b ou 15b devido à posição do elemento de reflexão 20. Apesar disso, é importante não implementar os emissores ou receptores cujos lobos estejam muito amplo de modo a evitar acoplamento direto entre o emissor e o receptor associado.

A Figura 5 representa uma modalidade variante da modalidade implementando um elemento de reflexão 20. Nessa variante, o codificador compreende uma máscara opaca 22 fixada no circuito impresso 13. A máscara 22 possibilita limitar as dispersões luminosas e limitar o campo angular da irradiação luminosa. Na Figura 5, uma máscara 22 circunda cada um dos emissores 14e e 15e. Outra máscara 22 também pode circundar cada um dos detectores 14r e 15r. Cada máscara 22 compreende uma janela 23 definindo o campo angular. Dito de outra forma, a janela 23 deixa passar uma porção da irradiação luminosa e desempenha uma função de diafragma óptico com relação ao elemento (emissor ou receptor) na frente do qual está situada a janela 23. 0 campo angular não é necessariamente centrado na direção principal do componente, emissor ou detector, que a máscara 22 circunda. Dito de outro modo, a máscara 22 possibilita reduzir o lobo do componente que ela circunda. As dimensões e a posição da janela 23 são definidas como uma função das posições relativas dos componentes de um par e da posição do elemento de reflexão 20.

Representado na Figura 5 como uma linha cheia 24 está a trajetória da irradiação emitida pelo emissor 15e, refletida pelo elemento de reflexão 20 e recebida pelo

detector 15r.

Vantajosamente, a parte 17 compreende uma máscara 25 que pode interromper a irradiação luminosa mediante fechamento da janela 23 quando o elemento de reflexão 20 não retorna a irradiação emitida por um dos emissores 14e ou I5e. Dito de outro modo, o elemento móvel 10 compreende em qualquer lado do elemento de reflexão 20 uma máscara 25. É particularmente vantajoso o fato de se combinar uma máscara 22, circundando cada emissor 14e ou 15e com uma máscara 25, fechando a janela 23. Assim, quando um detector 14r e I5r, não deve receber qualquer irradiação, a possibilidade de dispersão ótica dentro do codificador é limitada imediatamente a partir da fonte de luz. A máscara 25 possibilita a obtenção de decodificação ótica exata mediante limitação das dispersões óticas quando a marca de reflexão estiver ausente. Tais dispersões tornam necessária a execução de um processamento do sinal de modo a extrair o sinal óptico a partir do ruido gerado pelas dispersões. A presença de uma máscara 25 fechando a janela 23 possibilita a limitação desse processamento do sinal. Nessa combinação a sucessão alternada de elementos de reflexão 20 e de máscaras 25 é substancialmente centrada na direção principal 14a ou 15a do emissor 14e ou 15e considerado.

A Figura 6 representa em perspectiva o codificador da Figura 5. A posição relativa dos dois elementos 10 e 11 conforme representado nessa figura, um elemento de reflexão 20 permite que a irradiação emitida pelo emissor 14e seja recebida pelo detector 14r. Por outro lado o emissor 15e é mascarado por uma máscara 25.

A Figura 7 representa uma porção da parte 17 presa ao elemento móvel 10 e a Figura 8 representa uma parte 27, presa ao circuito impresso 13 e, portanto, fixada no codificador. Na Figura 7 é ilustrada uma sucessão alternada de elementos de reflexão 20 e de máscaras 25 cada um ocupando um setor angular idêntico em torno do eixo 12. A parte 27 compreende uma superfície plana 28 entrando em contato com o circuito impresso 13. Orifícios 30, 31 e 32 são feitos na parte 27, os orifícios sendo moldados de modo a que cada um deles receba um emissor ou um detector. Mais precisamente, o orifício 30 é projetado para receber o detector 15r. 0 orifício 31 é projetado para receber o emissor I5e e o orifício 32 é projetado para receber o emissor 14e. A parte 27 forma as diversas máscaras 22. A parte 27 compreende uma segunda superfície plana 34, paralela à superfície 28 e destinada a deslizar uma superfície plana 36 da parte móvel 17. As diversas máscaras 25 são feitas na superfície plana 36 e os elementos de reflexão 20 são feitos como cavidades na superfície plana 36. Na prática, para limitar a fricção no codificador, uma folga funcional pode ser permitida entre as superfícies planas 34 e 36. Essa folga depende da cadeia de dimensões ligando o elemento fixo 11 e o elemento móvel 10 na direção do eixo 12. Deve-se tomar cuidado em limitar essa folga de modo a melhor mascarar os emissores 14e e 15e quando as máscaras 25 cobrem os mesmos.

As Figuras 9a a 9d representam diversas posições relativas das duas partes 17 e 27 representadas nas Figuras 7 e 8 em um plano perpendicular ao eixo 12 e cortando a parte 17 nas proximidades do plano 36. Na Figura 9a, os elementos de reflexão 20 estão voltados para os emissores 14e e 15e e os detectores 14r e 15r são, ambos, iluminados pela irradiação emitida pelo emissor correspondente. Na Figura 9b, um elemento de reflexão 20 está voltado para o emissor 14e uma máscara 25 está voltada para o emissor 15e. Na Figura 9c, as máscaras 25 estão voltadas para os emissores 14e e 15e e, na Figura 9d, uma máscara 25 está voltada para o emissor 14e e um elemento de reflexão 20 esta voltado para o emissor 15e.

As variantes alternativas apresentadas

anteriormente exigiam exatidão significativa em suas construções. Notavelmente, a posição relativa dos detectores, 14r e 15r, deve ser dependente do intervalo de incremento. Isso é idêntico para a parte 17, as dimensões e a posição de cada uma de cujas marcas devem estar em relação com aquelas dos detectores 14r e 15r.

A Figura 10 representa outra variante da modalidade da invenção que tem como objetivo simplificar a produção de um codificador óptico mediante ampliação das tolerâncias de fabricação para certos elementos do codificador, notavelmente as tolerâncias de posicionamento dos detectores 14r e 15r assim como as tolerâncias das dimensões e posições das marcas 2 0 da parte 17. A variante representada na Figura 10 implementa um elemento de reflexão 20. Nessa variante, um emissor 40 pode cooperar com dois detectores 41 e 42 situados nas proximidades um do outro. Entende-se evidentemente que essa cooperação entre um emissor e dois detectores pode ser implementada na modalidade descrita com o auxílio das Figuras 1 a 3. Os dois detectores 41 e 42 são capazes de detectar uma e a mesma marca 20. As dimensões da marca 20 são definidas de modo a poderem ser detectadas ou por nenhum dos dois detectores 41 e 42, ou por um único detector ou por ambos os detectores. Na variante representada, fez-se provisão para um único emissor 40 para poder iluminar ambos os detectores 41 e 42. Um único emissor 40 possibilita reduzir o número de componentes implantados no circuito impresso

13. Também é possível prover um emissor dedicado para cada emissor 41 e 42.

Uma parte 43 presa ao circuito impresso 13 realiza as mesmas funções que a parte 27 descrita acima, isto é, a produção de máscaras 22, notavelmente em torno dos detectores 41 e 42 para permitir que cada um dos mesmos detecte independentemente do outro a marca 20. Uma parte 44 fixada ao elemento móvel 10 realiza as mesmas funções que a parte 17 descrita acima, isto é, a alternação dos elementos de reflexão formando as marcas 20 e das máscaras 25.

As Figuras lia a Ild representam diversas posições relativas das duas partes 43 e 44 representadas na Figura 10. Na Figura 11a, um elemento de reflexão 20 possibilita iluminar ambos os detectores 41 e 42. Na Figura .11b, um elemento de reflexão 20 possibilita iluminar o detector 41 e uma máscara 25 impede a iluminação do detector 42. Na Figura 11c, uma máscara 25 impede a iluminação de ambos os detectores 41 e 42. Finalmente, na Figura lld, um elemento de reflexão 20 possibilita iluminar o detector 42 e uma máscara 25 impede a iluminação do detector 41.

Para o codificador, uma medida do comprimento é definida ao longo da direção do deslocamento do elemento móvel 10 com relação ao elemento fixo 11. Para um codificador linear, esse é um comprimento linear. Para um codificador giratório, a medida do comprimento é angular.

Para a variante onde uma marca 20 pode ser detectada por dois detectores, um comprimento Ll de uma zona do elemento fixo 11 incluindo os dois detectores 41 e .42 é menor do que um comprimento L2 da marca 20. A zona é a área mínima ocupada pelos dois detectores 41 e 42, incluindo o espaço situado entre os detectores 41 e 42.

A detecção da marca 20 é feita em uma borda dessa última. 0 comprimento da marca 20, portanto, não tem influência na detecção da marca 20. A tolerância de fabricação para a marca 20 é assim ampliada. Na realidade, o comprimento mínimo L2 da marca 20 é o comprimento da zona incluindo os dois detectores 41 e 42. Por outro lado o comprimento máximo L2 da marca 20 não é relacionado ao comprimento L2 da zona, mas é dependente apenas do número de incrementos do codificador.

Além disso, a posição relativa dos dois detectores 41 e 42 não é dependente do número de incrementos. Portanto, é possível padronizar um circuito impresso 13 carregando dois detectores 41 e 42 para diferentes codificadores não possuindo o mesmo número de incrementos.

No caso de um codificador giratório, tal como representado nas Figuras 10 e 11, é preferível colocar o emissor 4 0 próximo ao eixo 12 de rotação do codificador do que os detectores 41 e 42. Isso possibilita a ampliação das tolerâncias de posição dos detectores 41 e 42.

A Figura 12 representa um codificador duplo exemplar no qual o circuito impresso 13 carrega quatro pares de emissores e detectores, dois pares, 45 e 46, fixados a uma primeira face 47 do circuito impresso 13 e dois pares 4 8 e 4 9 fixados a uma segunda face 50 do circuito impresso 13. A segunda face 50 é oposta à primeira face 47. De uma maneira mais geral, o circuito impresso 13 carrega ao menos um par de cada uma de suas faces. Esse codificador possibilita a obtenção em um volume reduzido, de um dispositivo de entrada de dados duplo. As funções elétricas do codificador são agrupadas em um único circuito impresso. Entre essas funções são incluídas essencialmente os emissores, os receptores e suas fiações.

Uma primeira entrada de dados é efetuada por um primeiro botão 52a fixado a uma parte 17a cooperando com os pares, 48 e 49. O primeiro botão 52a e a parte 17a formam um primeiro elemento móvel IOa que pode se mover com relação ao elemento físico 11.

Uma segunda entrada de dados é efetuada por um segundo botão 52b fixado a uma parte 17b cooperando com os pares, 45 e 46. 0 segundo botão 52b e a parte 17b formam um segundo elemento móvel IOb que pode se mover com relação ao elemento fixo 11. As partes 17a e 17b são similares à parte previamente descrita e realizam as mesmas funções. As partes 17a e 17b carregam uma sucessão alternada de marcas regularmente distribuídas 20 e de ausência de marca. Os dois botões 52a e 52b são concêntricos com o eixo 12 e podem ser acionados separadamente.

Vantajosamente, o codificador compreende meios para mecanicamente definir as posições estáveis dos dois elementos 10 e 11 com relação um ao outro.

No exemplo representado na Figura 12, esses meios compreendem, por exemplo, uma roda entalhada 54a fixada no elemento móvel IOa e uma esfera 55a ligada ao elemento fixo .11. A esfera 55a é livre de translação com relação ao elemento fixo 11 ao longo de uma direção radial 56a do elemento fixo 11. A esfera 55a pode se deslocar a partir de um entalhe para o outro da roda 54a. A esfera 55a pode ser impulsionada por uma mola 57a, de modo a mantê-la na parte inferior de cada entalhe. As posições estáveis do elemento móvel IOa com relação ao elemento fixo 11 são definidas pelas posições da esfera 55a na parte inferior de cada entalhe da roda 54a. Meios análogos para definir as posições estáveis do elemento móvel IOb com relação ao elemento fixo 11 também são representados na Figura 12.

Nos exemplos representados nas Figuras 1, 4, 5, 6 e 10, meios para definir as posições estáveis do elemento móvel 10 com relação ao elemento fixo 11 compreendem um disco 60 que pertence ao elemento móvel 10. O disco 60 se estende em um plano perpendicular ao eixo 12 e é perfurado com vários furos 61. Uma esfera 62 é ligada ao elemento fixo 11. A esfera 62 é livre em translação com relação ao elemento fixo 11 ao longo de uma direção 63 paralela ao eixo 12. Os furos 61 são arranjados no disco 60 de tal modo que a esfera 62 pode se mover de um furo para outro. A esfera 62 pode ser impulsionada por uma mola 64 ao longo de um eixo 63 de modo a mantê-la em cada furo 61. As posições estáveis do elemento móvel 10 com relação ao elemento fixo .11 são definidas pelas posições da esfera 62 em cada furo .61.

A Figura 13 representa a codificação obtida por dois detectores como uma função das posições estáveis do elemento móvel 10 com relação ao elemento fixo 11. Oito posições estáveis, numeradas de 1 a 8, são representadas na porção superior da Figura 13. 0 deslocamento do elemento móvel 10 com relação ao elemento fixo 11 é representado horizontalmente na Figura 13. Uma linha interrompida no formato de dente de serra 7 0 representa as posições estáveis ao simbolizar, por exemplo, a roda entalhada 54a. A curva 71 representa a codificação obtida por intermédio do detector 14r, ou 41; e uma curva 72 representa a codificação obtida por intermédio do detector 15r ou 42. A codificação que surge a partir dos detectores é binária e pode assumir dois valores denotados 0 e 1. A codificação que surge a partir do detector 14r ou 41 assume o valor 0 para as posições 1, 2, 5 e 6 e o valor 1 para as posições .3, 4, 7 e 8. A codificação que surge a partir do detector 15r ou 42 assume o valor 0 para as posições 1, 4, 5 e 8 e o valor 1 para as posições 2, 3, 6 e 7.

As posições 1 e 5 correspondem àquelas representadas nas Figuras 9c e 11c. As posições 2 e 6 correspondem àquelas representadas nas Figuras 9d e 11b. As posições 3 e 7 correspondem àquelas representadas nas Figuras 9a e 11a. As posições 4 e 8 correspondem àquelas representadas nas Figuras 9b e Ild.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Codificador óptico incrementai, compreendendo um elemento móvel (10) e um elemento fixo (11), pelo menos um par (14, 15, 45, 46) formado de um emissor luminoso (14e, 15e, 40) e de um detector luminoso (14r, 15r, 41, 42) que são fixados no elemento fixo, o emissor (14e, 15e, 40) produzindo uma irradiação luminosa que o detector (14r, .15r, 41, 42) pode detectar, e ao menos uma marca (16, 20) fixada no elemento móvel (10), durante o movimento do elemento móvel (10) com relação ao elemento fixo (11), a marca (20) sendo capaz de se colocar na trajetória da irradiação luminosa de modo a ser detectada pelo detector (14r, I5r, 41, 42) , caracterizado pelo fato de que o codificador compreende ainda um circuito impresso plano (13) fixado no elemento fixo (11) e no qual o par (14, 15, .45, 46) do emissor (14e, 15e, 40) e do detector (14r, 15r, .41, 42) é arranjado, em que ele compreende uma máscara opaca (22) fixada no circuito impresso (13), a máscara (22) possibilitando limitar o campo angular da irradiação luminosa, em que a máscara (22) circunda o emissor e/ou o detector e compreende uma janela (23) definindo o campo angular, em que a marca (20) forma um elemento refletindo a irradiação que surge a partir do emissor (14e, 15e, 40) em direção ao detector (14r, 15r, 41, 42), em que a máscara (22) possibilita evitar o estabelecimento de uma irradiação direta entre o emissor (14e, 15e, 40) e o detector (14r, .15r, 41, 42) e em que ele compreende uma máscara (25) que pode interromper a irradiação luminosa mediante fechamento da janela (23) quando o elemento de reflexão (20) não retorna à irradiação emitida pelo emissor (14e, 15e).

2. Codificador óptico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o codificador é giratório em torno de um eixo (12) , em que o plano do circuito impresso (13) é perpendicular ao eixo (12) .

3. Codificador óptico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o emissor (14e, 15e, 40) emite a irradiação luminosa em torno de uma primeira direção (14a, 15a) paralela ao eixo (12) e o detector (14r, 15r, 41, 42) recebe a irradiação luminosa em torno da segunda direção (14b, 15b) paralela ao eixo (12) .

4. Codificador óptico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a primeira direção (14a, 15a) está mais próxima do eixo (12) do codificador do que a segunda direção (14b, 15b), em que o elemento de reflexão (20) é substancialmente centrado na primeira direção (14a, 15a) e forma uma aresta substancialmente inclinada com relação ao plano do circuito impresso (13) e em que um ângulo (a) de inclinação da aresta é definida de modo a retornar à irradiação emitida pelo emissor (14e, 15e, 40) ao detector (14r, 15r, 41, 42).

5. Codificador óptico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que na direção de deslocamento do elemento móvel (10) com relação ao elemento fixo (11), o elemento móvel (10) compreende, em qualquer um lado do elemento de reflexão (20) , uma máscara (25) que pode interromper a irradiação luminosa.

6. Codificador óptico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o elemento fixo (11) compreende um segundo detector luminoso (42) preso ao elemento fixo (11) , os dois detectores (41, 42) podendo detector uma e a mesma marca (20) , as dimensões da marca (20) são definidas de modo a poderem ser detectadas por qualquer um ou por nenhum dos dois detectores (41, 42), ou por um único detector (41, 42) ou por ambos os detectores (41, 42) e em que um comprimento de uma zona do elemento fixo (11) incluindo os dois detectores (41, 42) é menor do que um comprimento da marca (20), os comprimentos sendo medidos na direção do deslocamento do elemento móvel (10) com relação ao elemento fixo (11).

7. Codificador óptico, de acordo com a reivindicação 6, quando dependente da reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o emissor (4 0) é arranjado mais próximo ao eixo (12) de rotação do codificador do que os detectores (41 e 42) .

8. Codificador óptico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de compreender dois elementos móveis (10a, 10b) que podem se mover com relação ao elemento fixo (11), o circuito impresso (13) compreendendo faces opostas (47, 50) pelo menos um primeiro par (45, 46) formado de um emissor luminoso e de um detector luminoso fixado na primeira face (47) do circuito impresso (13) e pelo menos um segundo par (48, 49) formado de um emissor luminoso e de um detector luminoso fixado na segunda face (50) do circuito impresso (13), ao menos uma primeira marca fixada no primeiro elemento móvel (IOa), durante o movimento do primeiro elemento móvel (10a) com relação ao elemento fixo (11), a primeira marca sendo capaz de se colocar na trajetória da irradiação luminosa de modo a ser detectada pelo detector do primeiro par (45, 46) e ao menos uma segunda marca fixada ao segundo elemento móvel (IOb) durante o movimento do segundo elemento móvel (IOb) com relação ao elemento fixo (11), a segunda marca sendo capaz de se colocar na trajetória da irradiação luminosa de modo a ser detectada pelo detector do segundo par (4 8, 49).

9.

Codificador óptico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado por compreender meios (54a, 55a, 57a, 60, 61, .62, 64) para definir mecanicamente posições estáveis do elemento móvel (10) com relação ao elemento fixo (11).