DESCRIPTION
La présente invention a pour objet un dispositif de commutation monostable à déclenchement brusque d'éléments de commutation sans contacts, présentant premièrement un pas de course précédant la commutation, deuxièmement un déclenchement brusque d'une commutation sans contacts et troisièmement une confirmation sonore et tactile d'une commutation accomplie.
On sait que le déclenchement de certains éléments de commutation sans contacts (solid state) dépend de l'introduction, à leur proximité, d'un élément auquel ils sont sensibles. Cet élément est monté sur un poussoir dans certains dispositifs connus, de manière que le déplacement linéaire de ce poussoir, aidé par un ressort à spirale, permet l'approche et l'éloignement d'un tel élément par rapport à l'élément de commutation.
On sait qu'une hésitation du mouvement d'un tel poussoir peut provoquer une série incontrôlable de commutations indésirables.
On reconnaît donc qu'une approche et un éloignement brusques d'un élément déclencheur surmonteraient les inconvénients de la dépendance sur des ressorts en spirale.
On connaît également des dispositifs de commutation comportant des ressorts à déclenchement brusque. Cependant, la course du poussoir d'un tel dispositif est considérée comme trop courte pour répondre aux exigences de certaines applications, telles que celles des touches de clavier de machines à écrire et celles d'ordinateurs, notamment un pas de course prononcé et réversible, précédant le déclenchement d'une commutation.
Le dispositif selon l'invention remédie aux inconvénients cités en éliminant premièrement tout recours à des ressorts et deuxièmement toute dépendance directe sur les mouvements d'un poussoir pour effectuer l'approche et l'éloignement d'un élément qui déclenche une commutation sans contacts.
Le dispositif selon l'invention comporte donc deux aimants permanents agencés de manière à profiter des caractéristiques magnétiques d'attraction et de répulsion entre lesdits aimants pour remplacer l'effet d'un ressort à spirale, suivi de l'effet d'un ressort à déclenchement brusque, qui provoque le déclenchement brusque d'une commutation sans contacts.
A cet effet, le dispositif de commutation selon l'invention présente les caractéristiques définies dans la revendication 1.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante donnée à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 représente une vue en perspective de l'élément constituant le déclencheur, le deuxième aimant permanent et l'élément constituant le poussoir portant le premier aimant permanent;
la figure la représente les mêmes éléments vus d'un autre angle pour plus de clarté;
la figure 2 représente une vue en perspective de la position relative du poussoir par rapport au déclencheur, attirés magnétiquement l'un vers l'autre dans une position de repos telle que la première position stable;
la figure 3 représente une vue en perspective de l'élément constituant le boîtier prêt à recevoir le poussoir et le déclencheur;
;
la figure 4 représente une vue en perspective du boîtier, comportant le poussoir et le déclencheur, prêt à être relié à une planche de support comportant un élément de commutation sans contacts présentant une zone de détection 40a; une zone de détection 40b d'un autre élément de commutation (capacitif) sans contacts est représentée dans une position avoisinante;
les figures 5a à 5c représentent schématiquement trois coupes du dispositif indiquant la progression des mouvements qui mènent au déclenchement d'une commutation;
la figure 5a représente la première position stable (de repos);
la figure 5b représente une position instable (transitoire) du poussoir retenant le déclencheur magnétiquement à la position stable;
;
la figure 5c représente la position instable du déclencheur à son arrivée à la fin de sa course (la position de commutation);
les figures 6a et 6b représentent deux coupes indiquant les positions relatives d'éléments de commutation par rapport au déclencheur dans sa position de commutation;
la figure 6a représente une zone de détection d'un élément de commutation sensible à la présence d'un aimant porté par le déclencheur;
la figure 6b représente une zone de détection d'un élément de commutation capacitif sensible à l'éloignement du déclencheur, et
la figure 7 représente un boîtier modifié divisé en deux compartiments séparant le poussoir du déclencheur afin de présenter uncom- partiment étanche pour ce dernier.
Les éléments qui se trouvent dans les différentes figures sont désignés par des chiffres ou des lettres identiques.
Il en est ainsi en particulier d'un élément constituant un poussoir mobile 2 (représenté de dos à la figure 1), comportant des moyens 22 pour guider sa course linéaire, et relié de manière fixe à un premier aimant permanent 21 présentant une surface magnétique 23 ayant deux pôles magnétiques de polarité opposée Nl, Si disposés 1 un à une extrémité orientée vers le bas et l'autre à une extrémité opposée (représentés à la figure la).
Un autre élément constituant un déclencheur 3 (représenté de face à la figure 1 et de dos à la figure la), ayant la forme d'un L , comporte une première branche 34 terminée par des moyens de pivotement 33 et une deuxième branche constituant une extrémité libre 35, lesdites branches enferment un angle sensiblement droit et offrent chacune une surface extérieure, une première surface 340 partant desdits moyens de pivotement 33 sert de monture à un deuxième aimant permanent 31 et une deuxième surface 350 offerte par ladite extrémité 35 intersecte ladite première surface 340.
Ledit deuxième aimant permanent 31 est relié de manière fixe à ladite surface 340 dudit déclencheur et présente une surface magnétique 32 ayant deux pôles magnétiques de polarité opposée N2, S2 séparés d'une distance égale à la distance séparant les pôles magnétiques dudit premier aimant 21 et disposés l'un à une première extrémité au voisinage desdits moyens de pivotement 33 et l'autre à une deuxième extrémité opposée.
Un autre élément constituant un boîtier de support 1 (représenté à la figure 3), ayant une base ainsi qu'une cavité 11, comporte des moyens 222 pour guider la course linéaire dudit poussoir en coopérant avec lesdits moyens 22 de ce dernier et comporte en outre des moyens de pivotement 333 pour guider la course angulaire dudit déclencheur 3 en coopérant avec lesdits moyens de pivotement 33 de ce dernier. Lesdits moyens 333 sont situés à une extrémité dudit boîtier opposée à sa base.
Ledit poussoir est donc rendu mobile par rapport audit boîtier, à la suite de son insertion dans la cavité 11 de ce dernier, à l'aide desdits moyens 22, 222, afin de lui permettre de parcourir une course linéaire. Ledit déclencheur est également rendu mobile par rapport audit boîtier, à la suite de son insertion dans ladite cavité de ce dernier, de manière à être suspendu par ses moyens de pivotement 33 sur lesdits moyens 333 et en outre de manière que sa surface 340, donc la surface magnétique 32 dudit deuxième aimant 31, soit parallèle à la course linéaire dudit poussoir et de manière que ladite extrémité libre 35 dudit déclencheur, donc sa surface 350, soit située à proximité de la base dudit boîtier et sensiblement parallèlement à celle-ci.
Le pivotement libre dudit déclencheur est tel qu'il lui permet un déplacement angulaire entre une première position stable et une position instable dans laquelle ledit déplacement angulaire sera interrompu par un moyen d'arrêt 100 présenté par ledit boîtier.
Du fait que lesdites surfaces magnétiques 23, 32 desdits premier et deuxième aimants sont tournées l'une vers l'autre, les forces magnétiques d'attraction mutuelle s'exerçant entre lesdits aimants forcent ces derniers à s'aligner magnétiquement, donc à retenir le poussoir et le déclencheur dans une première position stable, de repos (comme représenté à la figure 2 et comme illustré dans le boîtier à la figure Sa).
La course du poussoir, donc son déplacement linéaire entre ladite première position stable et une deuxième position instable, est définie comme étant sensiblement égale à la distance séparant les deux pôles magnétiques de chacun desdits aimants permanents.
Malgré l'application d'une force extérieure sur le poussoir afin de l'éloigner de ladite première position stable, vers la base du boîtier, ledit deuxième aimant porté par ledit déclencheur se trouve retenu magnétiquement dans ladite première position qu'il occupe, parallèlement au premier aimant (figure 5b), pendant que ce dernier, porté par ledit poussoir, traverse une zone magnétique instable offrant une résistance magnétique au déplacement linéaire dudit poussoir qui viendra occuper une position relative dans laquelle les forces magnétiques de répulsion mutuelle s'exerçant entre lesdits premier et deuxième aimants provoquent une répulsion brusque du deuxième aimant, entraînant le pivotement brusque dudit déclencheur, de manière qu'il soit forcé à un déplacement angulaire par rapport au premier aimant ainsi qu'au boîtier de support, à partir de ladite première position stable,
pour arriver à une position instable dans laquelle ledit déplacement sera interrompu brusquement par un moyen d'arrêt 100 présenté par ledit boîtier (figure 5c), que ledit déclencheur viendra frapper, émettant un bruit sonore et une réponse tactile, confirmant ainsi l'arrivée dudit déclencheur à la fin de sa course. L'interruption dudit déplacement du déclencheur est destinée à empêcher le deuxième aimant d'échapper à l'influence magnétique qui le ramènera à ladite première position stable, accompagné dudit poussoir, à la suite d'un relâchement de ladite force extérieure.
Le dispositif est destiné à coopérer avec au moins un élément de commutation sans contacts (solid state), choisi parmi au moins deux groupes connus de tels éléments: le premier comprend de tels éléments qui dépendent de la présence d'un pôle (ou d'un champ) magnétique, introduit à leur proximité pour répondre par une commutation électronique, tels que l'élément Hall, I'élément à induction (Core) et l'élément magnétorésistif, parmi les plus connus. Généralement, un tel élément comporte une zone de détection (ou une cible) reliée à un circuit électronique ou à plusieurs. Le deuxième groupe comprend les éléments capacitifs de commutation ou des éléments sensibles à la détection capacitive.
De tels éléments comportent au moins une zone de détection, sous la forme d'une plaque métallique (ou de plusieurs), ou encore d'une ou de plusieurs surfaces métalliques ou métallisées, simulant au moins un des composants d'un élément capaciteur relié à un circuit électronique. Un tel circuit oscillateur à haute fréquence connu, donné à titre d'exemple, répond par une commutation électronique â un changement net entre une première fréquence de base de son circuit et-une deuxième fréquence, modifiée à la suite d'un changement de la valeur de capacitance dudit composant de l'élément capaciteur, influencé par l'introduction d'un corps étranger à sa proximité, donc à ladite zone de détection.
Ledit déclencheur, et en particulier son extrémité 35 (et préférablement ladite surface 350), représente un tel corps étranger par rapport à une zone de détection 40b d'un élément (solid state) 4. Ce dernier, accompagné de circuits électroniques requis, est porté par une planche de support 41, à laquelle la base dudit boîtier sera reliée à l'aide de moyens 115 (comme représenté à la figure 4).
Quand une zone de détection 40b d'un tel élément de commutation capacitif est placée sous la base dudit boîtier, dans une position relative donnée par rapport à celui-ci, de manière à détecter la présence du déclencheur (ou de ses composants), particulièrement dans ladite première position stable de celui-ci, ledit circuit oscillateur interprète cette présence électroniquement en émettant ladite deuxième fréquence modifiée, et cela pendant toute la durée du maintien magnétique dudit déclencheur dans ladite première position stable. A la suite d'un déplacement brusque dudit déclencheur pour arriver à la fin de sa course angulaire, donc l'effet de l'éloignement dudit corps étranger de ladite zone de détection 40b, ladite première fréquence de base dudit circuit oscillateur sera rétablie et interprétée de manière à déclencher une commutation.
L'arrivée dudit déclencheur à la fin de sa course angulaire définit ainsi la position instable de commutation (comme représenté à la figure 6b et à la figure 5c).
Pour déclencher une commutation d'un élément (solid state) qui dépend de la présence d'un pôle (ou d'un champ) magnétique, ladite extrémité libre 35 du déclencheur comportera un aimant permanent (donc le troisième aimant) auquel elle sera liée de manière fixe. Cet aimant sera situé de manière qu'au moins l'un de ses pôles magnétiques fera face à ladite base du boîtier. Une zone de détection 40a d'un tel élément est donc située sous la base du boîtier de manière à détecter l'effet de la présence dudit troisième aimant (ou d'un pôle magnétique de ce dernier), particulièrement dans la position que ledit déclencheur occupera à son arrivée à la fin de sa course angulaire. Cette position définit ainsi la position de commutation (représentée aux figures 6a et 5c).
Le dispositif présente donc une seule position instable de commutation qui correspond à la position que ledit déclencheur occupera à son arrivée à la fin de sa course angulaire, quel que soit le choix de l'élément de commutation sans contacts, parmi une multitude de tels éléments connus, dont quelques-uns ont été cités à titre d'exemple. Le choix d'un tel élément détermine la position relative audit boîtier à laquelle sa zone de détection particulière (4a ou 4b) sera située pour déclencher une commutation. De tels éléments de commutation sans contacts sont généralement accompagnés de circuits électroniques adaptés particulièrement à la technique de commutation choisie.
Le choix d'éléments de commutation sans contacts (solid state) 4 comprend un élément constitué d'un groupement d'une pluralité de tels éléments de commutation sans contacts dont les zones de détection particulières, parmi l'un desdits types 40a et 40b, sont situées par rapport audit boîtier de manière à répondre au déplacement dudit déclencheur par de multiples commutations, notamment simultanées. De tels éléments de commutation, y compris les circuits électroniques requis, sont portés par une planche de support 41 à laquelle ledit boîtier 1 sera fixé.
Ledit déclencheur peut être formé d'un mélange d'une matière plastique et d'une matière magnétique afin de permettre auxdites surfaces 340 et 350 d'être magnétisées de manière à reproduire les caractéristiques magnétiques desdits deuxième et troisième aimants permanents, respectivement, substituant ainsi ces derniers.
Ledit poussoir et ledit premier aimant permanent 21 peuvent être formés d'une seule pièce intégrale composée d'un mélange d'une matière plastique et d'une matière magnétique, afin de présenter une surface 23 magnétisée, reproduisant les caractéristiques magnétiques de celles présentées par ledit premier aimant permanent 21, de manière à substituer ce dernier.
Afin de satisfaire aux besoins de certaines applications du dispositif, telles que celles qui exigent un isolement physique de l'élément constituant le déclencheur, ledit boîtier de support 1 est modifié afin de présenter deux compartiments résultant d'une division longitudinale de ladite cavité 11 par une membrane de séparation fixe 111 agissant comme cloison fixe. On obtient ainsi un premier compartiment 112 comportant lesdits moyens 222 pour guider le mouvement linéaire dudit poussoir et un deuxième compartiment 113 comportant lesdits moyens de pivotement 333. Ladite membrane 111 est donc agencée de manière à séparer lesdites surfaces magnétiques 23 et 32 desdits premier et deuxième aimants, et particulièrement à ne pas présenter un obstacle aux mouvements desdits poussoir et déclencheur, ni aux champs magnétiques s'exerçant entre les aimants ainsi séparés.
Ledit deuxième compartiment 113 est rendu étanche à l'aide d'un élément constituant un couvercle 114 destiné à couvrir hermétiquement l'accès audit deuxième compartiment, suivant l'insertion du déclencheur. Ledit boîtier comporte des moyens 115 servant à le relier de manière stable, et étanche au besoin, à ladite planche de support 41.
Les positions relatives desdites zones de détection 40a et 40b desdits deux groupes d'éléments de commutation sans contacts (solid state) 4, tels que représentés aux figures 6a et 6b à titre d'exemple, n'èxcluent pas des applications du dispositif dans lesquelles on transposerait lesdites positions par rapport au boîtier, sans aucun effet sur la position instable de commutation qui demeurerait la même.
A cet effet, et afin de compenser une telle transposition, le circuit électronique relié à une telle zone de détection comportera un élément d'un circuit intégré du type flip-flop ou un équivalent.
En situant ladite zone de détection 40a d'un élément du type
Hall, à titre d'exemple, dans une position relative audit boîtier de manière à détecter l'effet de la présence d'un pôle magnétique lui étant présenté par ledit déclencheur, particulièrement dans la première position stable (contrairement à la position indiquée antérieurement), ledit élément Hall produira un signal notablement continu, que ledit élément flip-flop reproduira électroniquement de manière inverse, tel qu'un signal ayant la valeur 0 .
A la suite de l'éloignement dudit déclencheur de ladite première position stable, pour arriver à la fin de sa course, donc pour arriver à la position définie antérieurement comme étant celle de commutation, ledit signal continu sera interrompu. Cette interruption sera interprétée inversement par ledit élément flip-flop de manière à présenter un signal ayant une valeur électronique positive par rapport audit 0 , donc la valeur 1 , déclenchant ainsi une commutation, notamment dans la position instable de commutation prévue.
Dans le cas d'une transposition de la zone de détection 40b d'un élément de commutation (solid state) capacitif, on notera qu'une commutation sera déclenchée à la suite d'une interprétation électronique d'un changement net entre deux fréquences dudit circuit oscillateur. Donc, la première fréquence de base qui sera émise continuellement, particulièrement dans ladite première position stable, sera modifiée de manière à émettre ladite deuxième fréquence, à la suite dudit déplacement dudit déclencheur pour arriver à la position instable de commutation. Ledit déplacement du déclencheur provoquera, en effet, le déclenchement d'une commutation, à la position prevue.
L'analogie qui simplifierait la discussion précédente est celle d'un circuit normalement fermé, que l'on ouvre à la suite d'un déclenchement, ou l'inverse, donc un circuit normalement ouvert, que l'on ferme.
Malgré la transposition desdites zones de détection par rapport audit boîtier, on constate que le dispositif n'offre toujours qu'une seule position instable de commutation, telle qu'indiquée, quel que soit le choix de l'élément de commutation sans contacts (solid state) parmi une multitude de tels éléments connus, tandis que la position relative audit boîtier à laquelle la zone de détection respective particulière sera placée (du type 40a ou 40b) dépendra du choix d'un circuit électronique particulier auquel une telle zone de détection sera reliée.
On comprend donc que le dispositif qui vient d'être décrit remplit les fonctions requises: présentant premièrement un poussoir ayant un pas de course qui précède le déclenchement d'une commutation, deuxièmement un élément constituant un déclencheur, notamment séparé dudit poussoir, ayant une position instable de commutation, troisièmement un déclenchement brusque d'une commutation sans contacts (solid state), produite par ledit déclencheur, et quatrièmement une confirmation sonore et tactile d'une commutation accomplie.
On comprend également que la course du poussoir entre ladite première position stable (de repos) et ladite position instable est déterminée par le choix de la distance séparant les deux pôles magnétiques de chaque aimant permanent.
En outre, on comprend que le dispositif s'adapte à diverses techniques de commutation sans contacts (solid state).
On comprend également qu'une modification dudit boîtier de support, afin d'isoler le mouvement du déclencheur dans un compartiment étanche, permet au dispositif de répondre à des exigences particulières, compte tenu du fait que l'imperméabilité à l'humidité stabiliserait la valeur de capacitance dudit déclencheur.
DESCRIPTION
The subject of the present invention is a monostable switching device with abrupt triggering of contactless switching elements, having firstly a running step preceding the switching, secondly a sudden triggering of a switching without contacts and thirdly an audible and tactile confirmation of 'a switchover accomplished.
It is known that the triggering of certain contactless switching elements (solid state) depends on the introduction, near them, of an element to which they are sensitive. This element is mounted on a pusher in certain known devices, so that the linear displacement of this pusher, helped by a spiral spring, allows the approach and the distance of such an element relative to the switching element .
We know that a hesitation in the movement of such a pusher can cause an uncontrollable series of unwanted switches.
It is therefore recognized that a sudden approach and distance from a triggering element would overcome the disadvantages of dependence on spiral springs.
Switching devices are also known comprising abruptly triggered springs. However, the stroke of the pusher of such a device is considered to be too short to meet the requirements of certain applications, such as those of keyboard keys of typewriters and those of computers, in particular a pronounced and reversible stroke, preceding the initiation of a switch.
The device according to the invention overcomes the aforementioned drawbacks by firstly eliminating any recourse to springs and secondly any direct dependence on the movements of a pusher in order to approach and move away an element which triggers switching without contacts.
The device according to the invention therefore comprises two permanent magnets arranged so as to take advantage of the magnetic characteristics of attraction and repulsion between said magnets to replace the effect of a spiral spring, followed by the effect of a spring with Sudden tripping, which causes a sudden switching of a contactless switching.
To this end, the switching device according to the invention has the characteristics defined in claim 1.
The invention will be better understood in the light of the following description given by way of example with reference to the appended drawings in which:
FIG. 1 represents a perspective view of the element constituting the trigger, the second permanent magnet and the element constituting the pusher carrying the first permanent magnet;
FIG. 1a represents the same elements seen from another angle for greater clarity;
2 shows a perspective view of the relative position of the pusher relative to the trigger, magnetically attracted towards each other in a rest position such as the first stable position;
Figure 3 shows a perspective view of the element constituting the housing ready to receive the pusher and the trigger;
;
FIG. 4 represents a perspective view of the housing, comprising the pusher and the trigger, ready to be connected to a support board comprising a contactless switching element having a detection zone 40a; a detection zone 40b of another contactless (capacitive) switching element is shown in a neighboring position;
FIGS. 5a to 5c schematically represent three sections of the device indicating the progression of the movements which lead to the triggering of a switching operation;
FIG. 5a represents the first stable (rest) position;
FIG. 5b represents an unstable (transient) position of the pusher retaining the trigger magnetically in the stable position;
;
FIG. 5c represents the unstable position of the trigger when it arrives at the end of its stroke (the switching position);
Figures 6a and 6b show two sections showing the relative positions of switching elements relative to the release in its switching position;
FIG. 6a represents a detection zone of a switching element sensitive to the presence of a magnet carried by the trigger;
FIG. 6b represents a detection zone of a capacitive switching element sensitive to the distance from the trigger, and
FIG. 7 represents a modified casing divided into two compartments separating the push-piece from the trigger in order to present a sealed compartment for the latter.
The elements which are found in the various figures are designated by identical numbers or letters.
This is particularly the case for an element constituting a movable pusher 2 (shown from the back in FIG. 1), comprising means 22 for guiding its linear travel, and fixedly connected to a first permanent magnet 21 having a magnetic surface 23 having two magnetic poles of opposite polarity N1, Si arranged 1 one at one end oriented downwards and the other at an opposite end (shown in FIG. La).
Another element constituting a trigger 3 (shown from the front in FIG. 1 and from the back in FIG. La), having the shape of an L, comprises a first branch 34 terminated by pivoting means 33 and a second branch constituting a free end 35, said branches enclose a substantially right angle and each offer an outer surface, a first surface 340 starting from said pivot means 33 serves as a mount for a second permanent magnet 31 and a second surface 350 provided by said end 35 intersects said first surface 340.
Said second permanent magnet 31 is fixedly connected to said surface 340 of said trigger and has a magnetic surface 32 having two magnetic poles of opposite polarity N2, S2 separated by a distance equal to the distance separating the magnetic poles from said first magnet 21 and arranged one at a first end in the vicinity of said pivot means 33 and the other at a second opposite end.
Another element constituting a support housing 1 (shown in FIG. 3), having a base as well as a cavity 11, comprises means 222 for guiding the linear travel of said pusher by cooperating with said means 22 of the latter and comprises in in addition to pivoting means 333 for guiding the angular travel of said trigger 3 by cooperating with said pivoting means 33 of the latter. Said means 333 are located at one end of said housing opposite its base.
Said pusher is therefore made movable relative to said housing, following its insertion into the cavity 11 of the latter, using said means 22, 222, in order to allow it to travel a linear stroke. Said trigger is also made movable relative to said housing, following its insertion into said cavity of the latter, so as to be suspended by its pivoting means 33 on said means 333 and further so that its surface 340, therefore the magnetic surface 32 of said second magnet 31, is parallel to the linear travel of said pusher and so that said free end 35 of said trip device, therefore its surface 350, is located near the base of said housing and substantially parallel thereto.
The free pivoting of said trigger is such that it allows an angular displacement between a first stable position and an unstable position in which said angular displacement will be interrupted by a stop means 100 presented by said housing.
Since said magnetic surfaces 23, 32 of said first and second magnets are turned towards each other, the magnetic forces of mutual attraction acting between said magnets force the latter to align magnetically, therefore to retain the pusher and the trigger in a first stable, rest position (as shown in FIG. 2 and as illustrated in the housing in FIG. Sa).
The stroke of the pusher, therefore its linear displacement between said first stable position and a second unstable position, is defined as being substantially equal to the distance separating the two magnetic poles from each of said permanent magnets.
Despite the application of an external force on the pusher in order to move it away from said first stable position, towards the base of the case, said second magnet carried by said trigger is magnetically retained in said first position which it occupies, in parallel to the first magnet (FIG. 5b), while the latter, carried by said pusher, crosses an unstable magnetic zone offering a magnetic resistance to the linear displacement of said pusher which will come to occupy a relative position in which the magnetic forces of mutual repulsion being exerted between said first and second magnets cause an abrupt repulsion of the second magnet, causing the abrupt pivoting of said trigger, so that it is forced to an angular displacement relative to the first magnet as well as to the support housing, from said first position stable,
to arrive at an unstable position in which said movement will be abruptly interrupted by a stop means 100 presented by said housing (FIG. 5c), that said trigger will strike, emitting a sound noise and a tactile response, thus confirming the arrival of said trigger at the end of its stroke. The interruption of said movement of the trigger is intended to prevent the second magnet from escaping the magnetic influence which will bring it back to said first stable position, accompanied by said pusher, following a relaxation of said external force.
The device is intended to cooperate with at least one contactless switching element (solid state), chosen from at least two known groups of such elements: the first comprises such elements which depend on the presence of a pole (or of a magnetic field), introduced in their proximity to respond by electronic switching, such as the Hall element, the induction element (Core) and the magnetoresistive element, among the best known. Generally, such an element includes a detection zone (or a target) connected to one or more electronic circuits. The second group includes capacitive switching elements or elements sensitive to capacitive detection.
Such elements include at least one detection zone, in the form of a metal plate (or more), or even one or more metallic or metallized surfaces, simulating at least one of the components of a connected capacitor element. to an electronic circuit. Such a known high-frequency oscillator circuit, given by way of example, responds by electronic switching to a clear change between a first base frequency of its circuit and a second frequency, modified following a change in the capacitance value of said component of the capacitor element, influenced by the introduction of a foreign body in its vicinity, therefore in said detection zone.
Said trigger, and in particular its end 35 (and preferably said surface 350), represents such a foreign body with respect to a detection zone 40b of an element (solid state) 4. The latter, accompanied by the required electronic circuits, is carried by a support board 41, to which the base of said housing will be connected using means 115 (as shown in FIG. 4).
When a detection zone 40b of such a capacitive switching element is placed under the base of said housing, in a given relative position with respect thereto, so as to detect the presence of the trigger (or of its components), particularly in said first stable position thereof, said oscillator circuit interprets this presence electronically by transmitting said second modified frequency, and this throughout the duration of the magnetic holding of said trigger in said first stable position. Following a sudden movement of said trigger to arrive at the end of its angular travel, therefore the effect of the distance of said foreign body from said detection zone 40b, said first base frequency of said oscillator circuit will be restored and interpreted so as to trigger a switch.
The arrival of said trigger at the end of its angular travel thus defines the unstable switching position (as shown in FIG. 6b and in FIG. 5c).
To trigger a switching of an element (solid state) which depends on the presence of a magnetic pole (or field), said free end 35 of the trigger will include a permanent magnet (therefore the third magnet) to which it will be linked fixedly. This magnet will be located so that at least one of its magnetic poles will face said base of the housing. A detection zone 40a of such an element is therefore located under the base of the housing so as to detect the effect of the presence of said third magnet (or of a magnetic pole of the latter), particularly in the position that said trigger will occupy upon arrival at the end of its angular travel. This position thus defines the switching position (shown in Figures 6a and 5c).
The device therefore has a single unstable switching position which corresponds to the position that said trip unit will occupy upon its arrival at the end of its angular travel, whatever the choice of the contactless switching element, among a multitude of such elements known, some of which have been cited by way of example. The choice of such an element determines the position relative to said box at which its particular detection zone (4a or 4b) will be located to trigger a switching. Such contactless switching elements are generally accompanied by electronic circuits particularly suited to the chosen switching technique.
The choice of contactless switching elements (solid state) 4 comprises an element consisting of a grouping of a plurality of such contactless switching elements including the particular detection zones, from one of said types 40a and 40b, are located relative to said housing so as to respond to the displacement of said trigger by multiple switches, in particular simultaneous. Such switching elements, including the required electronic circuits, are carried by a support board 41 to which said housing 1 will be fixed.
Said trigger may be formed from a mixture of a plastic material and a magnetic material in order to allow said surfaces 340 and 350 to be magnetized so as to reproduce the magnetic characteristics of said second and third permanent magnets, respectively, thus substituting these latter.
Said pusher and said first permanent magnet 21 can be formed in a single integral part composed of a mixture of a plastic material and a magnetic material, in order to present a magnetized surface 23, reproducing the magnetic characteristics of those presented by said first permanent magnet 21, so as to replace the latter.
In order to meet the needs of certain applications of the device, such as those which require physical isolation of the element constituting the trigger, said support box 1 is modified in order to present two compartments resulting from a longitudinal division of said cavity 11 by a fixed separation membrane 111 acting as a fixed partition. A first compartment 112 is thus obtained comprising said means 222 for guiding the linear movement of said pusher and a second compartment 113 comprising said pivoting means 333. Said membrane 111 is therefore arranged so as to separate said magnetic surfaces 23 and 32 from said first and second magnets, and in particular not to present an obstacle to the movements of said pusher and trigger, or to the magnetic fields acting between the magnets thus separated.
Said second compartment 113 is sealed using an element constituting a cover 114 intended to hermetically cover the access to said second compartment, following the insertion of the trigger. Said housing comprises means 115 serving to connect it stably, and waterproof if necessary, to said support board 41.
The relative positions of said detection zones 40a and 40b of said two groups of contactless switching elements (solid state) 4, as shown in FIGS. 6a and 6b by way of example, do not exclude applications of the device in which said positions would be transposed with respect to the housing, without any effect on the unstable switching position which would remain the same.
To this end, and in order to compensate for such transposition, the electronic circuit connected to such a detection zone will include an element of an integrated circuit of the flip-flop type or an equivalent.
By locating said detection zone 40a of an element of the type
Hall, for example, in a position relative to said housing so as to detect the effect of the presence of a magnetic pole being presented to it by said trigger, particularly in the first stable position (unlike the position indicated previously) , said Hall element will produce a notably continuous signal, which said flip-flop element will electronically reproduce in reverse, such as a signal having the value 0.
Following the removal of said trigger from said first stable position, to arrive at the end of its travel, therefore to arrive at the position previously defined as that of switching, said continuous signal will be interrupted. This interruption will be interpreted inversely by said flip-flop element so as to present a signal having a positive electronic value with respect to said 0, therefore the value 1, thus triggering a switching, in particular in the unstable switching position provided.
In the case of a transposition of the detection zone 40b of a capacitive switching element (solid state), it will be noted that a switching will be triggered following an electronic interpretation of a clear change between two frequencies of said frequency oscillator circuit. Therefore, the first base frequency which will be transmitted continuously, particularly in said first stable position, will be modified so as to transmit said second frequency, following said movement of said trigger to arrive at the unstable switching position. Said movement of the trigger will, in fact, trigger a switch to the expected position.
The analogy which would simplify the preceding discussion is that of a normally closed circuit, which one opens following a trigger, or the reverse, therefore a normally open circuit, which one closes.
Despite the transposition of said detection zones with respect to said housing, it can be seen that the device still offers only one unstable switching position, as indicated, whatever the choice of the contactless switching element (solid state) among a multitude of such known elements, while the position relative to said housing to which the particular respective detection zone will be placed (of the 40a or 40b type) will depend on the choice of a particular electronic circuit to which such a detection zone will be connected.
It is therefore understood that the device which has just been described fulfills the required functions: firstly having a push-button having a stroke pitch which precedes the triggering of a switching, secondly an element constituting a trigger, in particular separate from said push-button, having a position switching unstable, thirdly a sudden triggering of a contactless switching (solid state) produced by said trigger, and fourthly an audible and tactile confirmation of a switching accomplished.
It is also understood that the stroke of the pusher between said first stable (rest) position and said unstable position is determined by the choice of the distance separating the two magnetic poles of each permanent magnet.
In addition, it is understood that the device adapts to various contactless switching techniques (solid state).
It is also understood that a modification of said support case, in order to isolate the movement of the trigger in a sealed compartment, allows the device to meet specific requirements, taking into account that the impermeability to humidity would stabilize the value of capacitance of said trigger.