EP2609607A1 - Dispositif de detection et de signalement du changement d'etat d'un bouton-poussoir - Google Patents

Dispositif de detection et de signalement du changement d'etat d'un bouton-poussoir

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EP2609607A1
EP2609607A1 EP11737970.1A EP11737970A EP2609607A1 EP 2609607 A1 EP2609607 A1 EP 2609607A1 EP 11737970 A EP11737970 A EP 11737970A EP 2609607 A1 EP2609607 A1 EP 2609607A1
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EP
European Patent Office
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generator
control head
button
push button
push
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EP11737970.1A
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EP2609607B1 (fr
Inventor
Tewfik Meftah
Alain Guillot
Dominique Benni
Bernard Desaphie
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Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2609607A1 publication Critical patent/EP2609607A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2609607B1 publication Critical patent/EP2609607B1/fr
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    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
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    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
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    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
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    • H01H2003/024—Resetting of bistable emergency operating part by pulling it

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting and reporting the change of state of a push button as well as to the control assembly grouping the push button and the detection and signaling device.
  • the detection and signaling device of the invention is particularly suitable for use on an emergency stop push button.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for detecting the change of state of a push button such as for example an emergency stop and report this change of state, this device being easy to assemble on an existing pushbutton, without affecting the structure of the latter.
  • a device for detecting and signaling the change of state of a push button said push-button comprising a body, a control head mounted on the body and operable in translation along a main axis between several positions for conferring different states to the push button in order to control an electrical circuit, the device being in the form of an additive removable from the push button and comprising:
  • an electric energy generator housed in the housing and adapted to cooperate with the control head to convert mechanical energy into electrical energy
  • the electric energy generator is of the electromagnetic type and comprises a magnetic circuit provided with a fixed part and a moving part and an electromagnetic coil traversed by the magnetic circuit.
  • the device comprises a connecting piece cooperating with the electrical energy generator and operable in translation by the control head.
  • the connecting piece comprises a ring mounted on return means and coaxially with respect to the opening.
  • the device comprises a spring mounted between the connecting piece and the movable part of the electrical energy generator.
  • the connecting piece comprises a lug secured to the ring, said lug having an oblong opening through which a lug made on the movable part.
  • the mobile part of the electrical energy generator is movable between a first position and a second position and the energy generator is arranged to generate a first quantity of energy during a passage of the mobile part of the the first position at the second position and a second amount of energy during a transition from the moving part of the second position to the first position.
  • the device comprises an electronic card housed in the housing and comprising the wireless transmitter, said wireless transmitter being electrically connected to the generator of electrical energy.
  • the transmitter is radiofrequency.
  • the transmitter is of the infrared type.
  • the invention also relates to a control assembly comprising a push button having a body, a control head mounted on the body and operable in translation along a main axis between several positions to give different states to the push button, characterized in that the control assembly also comprises a device for detecting and signaling the change of state of the push-button as defined above, said device being threaded around the push-button and arranged to mechanically cooperate with the control head.
  • the wireless transmitter is arranged to send a first message during a depression of the control head of the push button and a second message when the control head of the push button is released.
  • control assembly comprises a unit of contacts assembled on the body of the pushbutton and able to be actuated by the control head,
  • the body of the push button is mounted in a hole made through a wall, the control head being situated on the front side with respect to the wall and the unit of contacts of the rear side with respect to the wall,
  • the device for detecting the change of state of the push button is mounted on the front side relative to the wall and arranged between the control head and the wall.
  • the inventions detailed above are particularly adapted to be used for an emergency stop type pushbutton.
  • FIG. 1 shows, in perspective, the control assembly of the invention comprising the push-button mounted through a wall and the detection and signaling device of the invention
  • FIG. 2 represents, in a view from above, the control assembly of the invention
  • FIG. 3 represents, in an exploded view, the detection and signaling device of the invention as well as the push button, without its contact unit, intended to be inserted into the device of the invention, FIG. the control assembly of the invention for cutting according to BB in FIG.
  • FIGS. 5 and 6 show the control assembly of the invention for cutting along AA in FIG. 2, respectively with the control head released and the control head depressed
  • FIG. 7 is an exploded view of the energy generator employed in the invention
  • FIGS. 8A and 8B show the two operating positions of the energy generator shown in FIG. 7.
  • the device of the invention makes it possible to detect the change of state of a pushbutton and to signal this change of state by sending a message to a receiver.
  • This device is in particular adapted to operate on a push button, for example of the emergency stop type.
  • a push-button 2 of the emergency stop type has a known architecture.
  • This architecture consists mainly of a body 21, a control head 20 mounted on the body 21, a fixing device 7 and at least one contact unit 22, for example mounted mechanically on the body 21 With the aid of the fixing device 7.
  • a contact unit comprises, for example, movable contacts that can be actuated by a pressure on the control head 20 along a control axis (X).
  • the contacts of the contact unit are of normally closed type (NC for "Normally Closed” in English) so as to control the opening of an electrical circuit during the Pushing the control head 20.
  • Other contact units can also be hung to provide other functions.
  • the pushbutton 2 is intended to be mounted axially in a standard diameter orifice formed through a wall P.
  • the control head 20 is located on the front side ( AV) with respect to the wall P and one or more contact units 22 are mounted on the rear side (AR) with respect to the wall P, rendering these units invisible to the user (FIGS. 1 and 4).
  • the fixing device 7 which makes it possible to fix the push-button on the wall P and to accommodate one or more contact units 22 is not precisely described in this application. Such a device 7 is shown in the accompanying figures and precisely described in the published patent EP0889564 or its corresponding US6050528.
  • the device 3 for detecting and signaling the invention is in the form of an accessory or additive that can be added to the current push button 2 without changing the structure of the latter.
  • the device 3 of the invention is therefore removable and can be added to or dissociated from the push button 2 easily.
  • the device 3 of the invention is just to be threaded along the control axis (X) around the body 21 of the pushbutton 2 so as to be positioned between the control head 20 and the wall P.
  • the control assembly of the invention is formed of a push button 2, for example of the emergency stop type and a detection and signaling device 3 as described below. These two elements, forming the control assembly, are assembled one on the other in such a way that no structural or functional modification is necessary to make them work together.
  • the detection and signaling device 3 of the invention comprises a housing 30 composed of a base 300 intended to bear against the wall P and a cover 301 closing on the base 300.
  • the housing 30 is traversed right through by an opening 302 through which is inserted the pushbutton 2, said opening 302 being intended to be positioned coaxially with respect to the axis of the orifice through the wall P.
  • the base 300 comprises in particular a pipe 303 forming the inner wall of the opening 302.
  • the device comprises an electrical energy generator 1 housed in the housing and for converting a mechanical energy into electrical energy.
  • This energy generator 1 is for example of electromagnetic induction type or piezoelectric type and makes it possible to transform a mechanical energy into electrical energy, the mechanical energy being provided by the movement of a control member mobile mechanics, such as the control head 20 of the push button.
  • An electromagnetic induction energy generator 1 is shown in FIG. 7. It makes it possible to generate an electric current in an excitation coil 11 by varying the magnetic flux passing through the coil 11 by an external mechanical action.
  • the generator 1 comprises in particular said excitation coil 1 1 and a magnetic circuit through which a magnetic field may flow, said magnetic circuit being formed of a fixed part and a mobile part 10.
  • the magnetic flux in the magnetic circuit is defined by the instantaneous angular position of the movable portion relative to the fixed portion so that the movement of the movable portion relative to the fixed portion creates a variation of the magnetic flux through the coil 1 1 which causes the creation of an electric current in the coil 1 1.
  • the voltage created across the coil 1 1 by the variation of the flux magnetic depends on the time and therefore the speed of movement of the movable portion 10 relative to the fixed part.
  • the excitation coil 1 1 comprises a frame 1 10 made of an insulating material, on which is wound a winding 1 1 1 of n turns of a conductive wire.
  • the armature 1 10 has a central opening formed along a longitudinal axis and whose dimensions are adapted to be traversed several times by the magnetic circuit.
  • the fixed part of the magnetic circuit passes through the central opening of the coil 1 1 twice, forming a loop.
  • the magnetic circuit thus crosses the central opening of the coil 1 1 a first time, then bypasses the coil 1 1 to form the loop, and passes through the central opening of the coil 1 1 a second time.
  • the moving part 10 of the magnetic circuit has, for example, a symmetrical H-shaped shape comprising, for example, a permanent magnet 100 sandwiched between two parallel layers 101a, 101b of ferromagnetic material, an upper layer 101a and a lower layer 101b.
  • This movable portion 10 is rotatably mounted on a horizontal axis of rotation perpendicular to the longitudinal axis of the central opening of the frame 1 10.
  • the fixed part of the magnetic circuit is made of a material of high magnetic permeability such as a ferromagnetic material.
  • the fixed part comprises a U-shaped base 120 spanning the excitation coil 11.
  • the fixed part of the magnetic circuit also comprises a first arm 121 and a second arm 122 which are distinct, non-contiguous and non-identical, one of the arms being the reflection of the other in a mirror.
  • the first arm 121 is connected to the first end of the base 120 while the second arm 122 is connected to the second end of the base 120.
  • These two arms 121, 122 are L-shaped and distinctly pass through the opening central frame 1 10 in two planes parallel to the longitudinal axis of the central opening of the coil 1 1.
  • each of the arms 121, 122 are positioned on either side of the permanent magnet 100 of the mobile part 10 and between the two ferromagnetic layers 101a, 101b of the mobile part 10.
  • Each arm 121, 122 forms a stop for the movable portion 10 and defines two opposite bearing pads, an upper support pad and a lower pad.
  • the movable portion 10 has a degree of freedom in rotation between the stops formed by each of the arms 121, 122.
  • the magnetic field flowing in the arms 121, 122 always passes through.
  • the magnetic field passes through the central opening of the excitation coil 1 1 twice in the same direction.
  • the mobile part 10 performs a rocking movement about its axis and can take two distinct end positions defined by the stops, in each of which the mobile part 10 is held by magnetic forces .
  • the moving part 10 is detached from one of its extreme positions and moved beyond a central equilibrium position, it is instantly attracted by magnetic effect to the other end position. This phenomenon is described in particular in the previous patent application GB 1,312,927.
  • the energy generator 1 is housed in the housing 30 and cooperates mechanically with the control head 20 via a movable connecting piece 4 operable in translation by the control head 20.
  • This connecting piece 4 is housed in the housing 30 and converts the movement of the control head 20 between its two positions in a movement of the movable portion 10 of the generator 1 between its two positions.
  • the energy generator is offset relative to the control axis (X).
  • the device also comprises at least one electronic card 5 (FIG. 3) comprising a wireless transmitter, a device for accumulating the electrical energy generated by the generator 1 and an antenna associated with the wireless transmitter.
  • the wireless transmitter is for example radiofrequency type and is powered by the current produced by the generator 1 via the energy storage device. Using the antenna, it sends a message to a remote receiver (not shown) which has a corresponding antenna to receive the message.
  • the wireless communication protocol used between the transmitter and the receiver will be for example ZIGBEE.
  • the transmitter may be of the infrared type. According to the invention, the sending of a message is controlled by the movement of the control head 20.
  • the message may comprise several identical successive frames and include in particular a unique identifier of the push button allowing the receiver to identify the button. -picker that has been operated.
  • the receiver will include, for example, a table listing all the pushbuttons with which it is paired and the state of each of these pushbuttons.
  • the first amount of energy and the second amount of energy generated during a round trip of the mobile part 10 of the generator 1 can each be used by the electronic card 5 to send a separate message.
  • the two voltages generated are in fact of opposite signs, the first voltage being for example positive and the second negative voltage, which allows the electronic card to distinguish it. it is a depression or a release of the control head 20 of the push button 2 and send two different messages for each of the actions.
  • the connecting piece 4 comprises a ring 40 made around the axis (X) and is arranged to slide along the axis (X) between the tubing 303 made on the base 300 of the housing 30 and the inner surface of the cover 301. of the housing 30.
  • the connecting piece 4 is operable in translation along the control axis (X) between a relaxed position and a depressed position and is urged in its movement by one or more springs 60, 61 (two springs in the figure 4) coming against the base 300 of the housing 30 of the device.
  • the connecting piece 4 also comprises a tab 41 extending parallel to the control axis (X), said tab 41 having an oblong opening 42 extending in length parallel to the control axis (X).
  • the movable portion 10 of the generator 1 mechanically cooperates with the connecting piece through a lug 102 passing through the oblong opening 42, the oblong opening 42 then forming a cam and the lug 102 a cam follower.
  • the device comprises a spring 62 (FIGS. 3, 5 and 6) mounted between the tab 41 of the connecting piece 4 and the mobile part 10 of the generator 1.
  • the connecting piece 4 thus cooperates mechanically with the mobile part 10 of the generator 1 via the spring 62 and via the assembly formed by the lug 102 and the oblong opening 42.
  • control head 20 of the emergency stop is depressed by the operator.
  • depression of the control head 20 of the emergency stop not only causes the process to stop, but also the displacement of the connecting piece 4 towards the inside of the housing 30 of the detection and signaling device 3.
  • the translation of the connecting piece 4 causes compression of the spring 62 which then stores mechanical energy.
  • the only mechanical force exerted is however not sufficient to take off the moving part 10 from its position.
  • the oblong opening 42 slides relative to the lug 102.
  • the end of the oblong opening comes into contact with the lug 102 and presses the movable portion 10 to take off from its first position.
  • the rapid rotation of the moving part 10 towards its second position is ensured thanks to the mechanical energy stored by the spring 62.
  • the movement of the mobile part 10 of the generator 1 generates a quantity of energy usable by the electronic card 5 to send a message to the receiver.
  • the receiver receiving the message then knows the identifier of the push button 2 which has been pressed and can memorize the change of state of this push button 2.
  • the springs 60, 61 return the connecting piece 4 in the released position, causing the tab 41 of the connecting piece 4.
  • the movable portion 10 is then detached from its second position.
  • the rapid rotation of the movable part 10 towards its first position is then ensured by the springs 60, 61.
  • the amount of energy generated during the return can be exploited to send a new message to the receiver to indicate the return to the rest position of the control head 20.
  • the receiver can then store the new state of the button.
  • the invention will be particularly used to detect the change of state of emergency stop type pushbuttons connected in series along a process to be controlled. If the number of these emergency stops is important, the device 3 for detection and reporting of the invention will know which emergency stop has been activated.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (3) de détection et de signalement du changement d'état d'un bouton-poussoir (2), par exemple de type arrêt d'urgence. Le dispositif se présente sous la forme d'un additif amovible par rapport au bouton-poussoir (2) et comporte : un générateur (1 ) d'énergie électrique logé dans le boîtier (30) du dispositif et apte à coopérer avec la tête de commande (20) du bouton-poussoir (2) pour convertir une énergie mécanique en énergie électrique, un émetteur sans-fil permettant d'envoyer un message à un récepteur distant, ledit émetteur sans-fil étant logé dans le boîtier (30) et connecté électriquement au générateur (1 ) d'énergie électrique.

Description

Dispositif de détection et de signalement du changement d'état d'un bouton-poussoir
La présente invention se rapporte à un dispositif de détection et de signalement du changement d'état d'un bouton-poussoir ainsi qu'à l'ensemble de commande regroupant le bouton-poussoir et le dispositif de détection et de signalement. Le dispositif de détection et de signalement de l'invention est notamment parfaitement adapté pour être employé sur un bouton-poussoir de type arrêt d'urgence.
Dans certains processus commandés, il est connu de mettre plusieurs arrêts d'urgence en série afin de pouvoir sécuriser le processus sur toute sa longueur. L'actionnement de l'un des arrêts d'urgence permet de stopper le processus. Cependant, lorsque le nombre d'arrêts d'urgence en série est très important, il est souvent difficile de savoir lequel des arrêts d'urgence a été actionné.
Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif permettant de détecter le changement d'état d'un bouton-poussoir tel que par exemple un arrêt d'urgence et de signaler ce changement d'état, ce dispositif étant facile à assembler sur un bouton- poussoir existant, sans toucher à la structure de ce dernier.
Ce but est atteint par un dispositif de détection et de signalement du changement d'état d'un bouton-poussoir, ledit bouton-poussoir comportant un corps, une tête de commande montée sur le corps et actionnable en translation suivant un axe principal entre plusieurs positions pour conférer différents états au bouton- poussoir afin de commander un circuit électrique, le dispositif se présentant sous la forme d'un additif amovible par rapport au bouton-poussoir et comportant :
- un boîtier à travers lequel est formée une ouverture destinée à être traversée par le corps du bouton-poussoir,
- un générateur d'énergie électrique logé dans le boîtier et apte à coopérer avec la tête de commande pour convertir une énergie mécanique en énergie électrique,
- un émetteur sans-fil permettant d'envoyer un message à un récepteur distant, ledit émetteur sans-fil étant logé dans le boîtier et connecté électriquement au générateur d'énergie électrique. Selon une particularité, le générateur d'énergie électrique est de type électromagnétique et comporte un circuit magnétique doté d'une partie fixe et d'une partie mobile et une bobine électromagnétique traversée par le circuit magnétique.
Selon une autre particularité, le dispositif comporte une pièce de liaison coopérant avec le générateur d'énergie électrique et actionnable en translation par la tête de commande.
Selon une autre particularité, la pièce de liaison comporte un anneau monté sur des moyens de rappel et de manière coaxiale par rapport à l'ouverture.
Selon une autre particularité, le dispositif comporte un ressort monté entre la pièce de liaison et la partie mobile du générateur d'énergie électrique.
Selon une autre particularité, la pièce de liaison comporte une patte solidaire de l'anneau, ladite patte comportant une ouverture oblongue traversée par un ergot réalisé sur la partie mobile.
Selon une autre particularité, la partie mobile du générateur d'énergie électrique est mobile entre une première position et une deuxième position et le générateur d'énergie est agencé pour générer une première quantité d'énergie lors d'un passage de la partie mobile de la première position à la deuxième position et une seconde quantité d'énergie lors d'un passage de la partie mobile de la deuxième position à la première position.
Selon une autre particularité, le dispositif comporte une carte électronique logée dans le boîtier et comprenant l'émetteur sans-fil, ledit émetteur sans-fil étant connecté électriquement au générateur d'énergie électrique.
Selon une autre particularité, l'émetteur est à radiofréquence.
Selon une autre particularité, l'émetteur est de type infrarouge.
L'invention concerne également un ensemble de commande comportant un bouton-poussoir doté d'un corps, d'une tête de commande montée sur le corps et actionnable en translation suivant un axe principal entre plusieurs positions pour conférer différents états au bouton-poussoir, caractérisé en ce que l'ensemble de commande comporte également un dispositif de détection et de signalement du changement d'état du bouton-poussoir tel que défini ci-dessus, ledit dispositif étant enfilé autour du bouton-poussoir et agencé pour coopérer mécaniquement avec la tête de commande. Selon l'invention, l'émetteur sans-fil est agencé pour envoyer un premier message lors d'un enfoncement de la tête de commande du bouton-poussoir et un second message lors d'un relâchement de la tête de commande du bouton-poussoir.
Selon une particularité :
- l'ensemble de commande comporte une unité de contacts assemblée sur le corps du bouton-poussoir et apte à être actionnée par la tête de commande,
- le corps du bouton-poussoir est monté dans un orifice réalisé à travers une paroi, la tête de commande étant située du côté avant par rapport à la paroi et l'unité de contacts du côté arrière par rapport à la paroi,
- le dispositif de détection du changement d'état du bouton-poussoir est monté du côté avant par rapport à la paroi et agencé entre la tête de commande et la paroi.
Les inventions détaillées ci-dessus sont particulièrement adaptées pour être employées pour un bouton-poussoir de type arrêt d'urgence.
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente, en perspective, l'ensemble de commande de l'invention comportant le bouton-poussoir monté à travers une paroi et le dispositif de détection et de signalement de l'invention,
- la figure 2 représente, en vue de dessus, l'ensemble de commande de l'invention,
- la figure 3 représente, en vue éclatée, le dispositif de détection et de signalement de l'invention ainsi que le bouton-poussoir, sans son unité de contacts, destiné à être inséré dans le dispositif de l'invention, la figure 4 représente l'ensemble de commande de l'invention en vue de coupe selon B-B sur la figure 2,
- les figures 5 et 6 représentent l'ensemble de commande de l'invention en vue de coupe selon A-A sur la figure 2, respectivement avec la tête de commande relâchée et la tête de commande enfoncée, - la figure 7 représente en vue éclatée le générateur d'énergie employé dans l'invention,
les figures 8A et 8B montrent les deux positions de fonctionnement du générateur d'énergie représenté en figure 7.
Le dispositif de l'invention permet de détecter le changement d'état d'un bouton-poussoir et de signaler ce changement d'état en envoyant un message à un récepteur. Ce dispositif est notamment adapté pour fonctionner sur un bouton- poussoir, par exemple de type arrêt d'urgence.
En référence aux figures 3 à 6, un bouton-poussoir 2 de type arrêt d'urgence présente une architecture connue. Cette architecture se compose principalement d'un corps 21 , d'une tête de commande 20 montée sur le corps 21 , d'un dispositif de fixation 7 et d'au moins une unité de contacts 22, par exemple montée mécaniquement sur le corps 21 à l'aide du dispositif de fixation 7. Une unité de contacts comporte par exemple des contacts mobiles actionnables par une pression sur la tête de commande 20 suivant un axe de commande (X). Pour assurer la fonction d'arrêt d'urgence, les contacts de l'unité de contact sont de type normalement fermé (NC pour "Normally Closed" en anglais) de manière à commander l'ouverture d'un circuit électrique lors de l'enfoncement de la tête de commande 20. D'autres unités de contacts peuvent également être accrochées afin d'assurer d'autres fonctions.
Le bouton-poussoir 2 est destiné à être monté axialement dans un orifice d'un diamètre standard formé à travers une paroi P. Lorsque le bouton-poussoir 2 est monté dans l'orifice, la tête de commande 20 est située du côté avant (AV) par rapport à la paroi P et une ou plusieurs unités de contacts 22 sont montées du côté arrière (AR) par rapport à la paroi P, ce qui rend ces unités invisibles pour l'utilisateur (figures 1 et 4). Le dispositif de fixation 7 qui permet de fixer le bouton-poussoir sur la paroi P et d'accueillir une ou plusieurs unités de contacts 22 n'est pas décrit précisément dans cette demande. Un tel dispositif 7 est représenté sur les figures annexées et décrit précisément dans le brevet publié EP0889564 ou son correspondant US6050528.
Le dispositif 3 de détection et de signalement de l'invention se présente sous la forme d'un accessoire ou additif qu'il est possible d'ajouter au bouton-poussoir 2 actuel sans modifier la structure de ce dernier. Le dispositif 3 de l'invention est donc amovible et peut donc être ajouté ou dissocié du bouton-poussoir 2 aisément. Le dispositif 3 de l'invention se trouve juste être enfilé suivant l'axe de commande (X) autour du corps 21 du bouton-poussoir 2 de manière à se positionner entre la tête de commande 20 et la paroi P.
L'ensemble de commande de l'invention est formé d'un bouton-poussoir 2, par exemple de type arrêt d'urgence et d'un dispositif 3 de détection et de signalement tel que décrit ci-dessous. Ces deux éléments, formant l'ensemble de commande, sont assemblés l'un sur l'autre de telle manière qu'aucune modification structurelle ou fonctionnelle n'est nécessaire pour les faire fonctionner ensemble.
En référence à la figure 3, le dispositif 3 de détection et de signalement de l'invention comporte un boîtier 30 composé d'une base 300 destinée à venir en appui contre la paroi P et d'un capot 301 venant se refermer sur la base 300. Le boîtier 30 est traversé de part en part par une ouverture 302 à travers laquelle est inséré le bouton-poussoir 2, ladite ouverture 302 étant destinée à être positionnée de manière coaxiale par rapport à l'axe de l'orifice traversant la paroi P. La base 300 comporte notamment une tubulure 303 formant la paroi interne de l'ouverture 302.
Le dispositif comporte un générateur d'énergie électrique 1 logé dans le boîtier et permettant de convertir une énergie mécanique en énergie électrique. Ce générateur d'énergie 1 , détaillé ci-dessous, est par exemple de type à induction électromagnétique ou de type piézoélectrique et permet de transformer une énergie mécanique en énergie électrique, l'énergie mécanique étant fournie par le mouvement d'un organe de commande mécanique mobile, tel que la tête de commande 20 du bouton-poussoir.
Un générateur 1 d'énergie à induction électromagnétique est représenté en figure 7. Il permet de générer un courant électrique dans une bobine d'excitation 1 1 en faisant varier le flux magnétique traversant la bobine 1 1 par une action mécanique externe.
En référence à la figure 7, le générateur 1 comporte notamment ladite bobine d'excitation 1 1 et un circuit magnétique à travers lequel peut circuler un champ magnétique, ledit circuit magnétique étant formé d'une partie fixe et d'une partie mobile 10.
Le flux magnétique dans le circuit magnétique est défini par la position angulaire instantanée de la partie mobile 10 par rapport à la partie fixe de sorte que le mouvement de la partie mobile 10 par rapport à la partie fixe crée une variation du flux magnétique à travers la bobine 1 1 ce qui entraîne la création d'un courant électrique dans la bobine 1 1 . La tension créée aux bornes de la bobine 1 1 par la variation du flux magnétique dépend du temps et donc de la vitesse de déplacement de la partie mobile 10 par rapport à la partie fixe.
La bobine d'excitation 1 1 comporte une armature 1 10 réalisée dans un matériau isolant, sur laquelle est enroulé un bobinage 1 1 1 de n spires d'un fil conducteur. L'armature 1 10 présente une ouverture centrale formée suivant un axe longitudinal et dont les dimensions sont adaptées pour pouvoir être traversée plusieurs fois par le circuit magnétique. Sur la figure 7, la partie fixe du circuit magnétique traverse deux fois l'ouverture centrale de la bobine 1 1 en formant une boucle. Le circuit magnétique traverse donc une première fois l'ouverture centrale de la bobine 1 1 , puis contourne la bobine 1 1 pour former la boucle, et traverse une seconde fois l'ouverture centrale de la bobine 1 1 .
La partie mobile 10 du circuit magnétique présente par exemple une forme symétrique en H comportant par exemple un aimant permanent 100 pris entre deux couches 101 a, 101 b parallèles en matériau ferromagnétique, une couche supérieure 101 a et une couche inférieure 101 b. Cette partie mobile 10 est montée rotative sur un axe de rotation horizontal perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ouverture centrale de l'armature 1 10.
La partie fixe du circuit magnétique est réalisée dans un matériau de forte perméabilité magnétique tel qu'un matériau ferromagnétique. En référence à la figure 7, la partie fixe comporte une embase 120 en forme de U enjambant la bobine d'excitation 1 1 . La partie fixe du circuit magnétique comporte également un premier bras 121 et un second bras 122 distincts, non jointifs et non identiques, l'un des bras étant le reflet de l'autre dans un miroir. Le premier bras 121 est relié à la première extrémité de l'embase 120 tandis que le second bras 122 est relié à la seconde extrémité de l'embase 120. Ces deux bras 121 , 122 sont en forme de L et traversent distinctement l'ouverture centrale de l'armature 1 10 suivant deux plans parallèles à l'axe longitudinal de l'ouverture centrale de la bobine 1 1 . Les deuxièmes extrémités de chacun des bras 121 , 122 sont positionnées de part et d'autre de l'aimant permanent 100 de la partie mobile 10 et entre les deux couches ferromagnétiques 101 a, 101 b de la partie mobile 10. Chaque bras 121 , 122 forme une butée pour la partie mobile 10 et définit deux plages d'appui opposées, une plage d'appui supérieure et une plage d'appui inférieure. La partie mobile 10 présente un degré de liberté en rotation entre les butées formées par chacun des bras 121 , 122.
Comme l'embase 120 est agencée pour être positionnée de part et d'autre de la bobine 1 1 , le champ magnétique circulant dans les bras 121 , 122 traverse toujours l'ouverture centrale de la bobine 1 1 dans le même sens. En conséquence, le champ magnétique traverse l'ouverture centrale de la bobine d'excitation 1 1 deux fois dans le même sens.
En référence aux figures 8A et 8B, on peut voir que la partie mobile 10 effectue un mouvement de balancier autour de son axe et peut prendre deux positions extrêmes distinctes définies par les butées, dans chacune desquelles la partie mobile 10 est retenue par des forces magnétiques. Lorsque la partie mobile 10 est décollée de l'une de ses positions extrêmes et déplacée au-delà d'une position d'équilibre centrale, elle est instantanément attirée par effet magnétique vers l'autre position extrême. Ce phénomène est notamment décrit dans la demande de brevet antérieure GB 1 312 927.
Selon l'invention, le générateur 1 d'énergie est logé dans le boîtier 30 et coopère mécaniquement avec la tête de commande 20 via une pièce de liaison 4 mobile actionnable en translation par la tête de commande 20. Cette pièce de liaison 4 est logée dans le boîtier 30 et permet de convertir le mouvement de la tête de commande 20 entre ses deux positions en un mouvement de la partie mobile 10 du générateur 1 entre ses deux positions. Comme l'ouverture 302 réalisée à travers le dispositif de l'invention doit être dégagée pour le passage du bouton-poussoir 2, le générateur d'énergie est déporté par rapport à l'axe de commande (X).
Le dispositif comporte également au moins une carte électronique 5 (figure 3) comprenant un émetteur sans-fil, un dispositif d'accumulation de l'énergie électrique générée par le générateur 1 et une antenne associée à l'émetteur sans-fil. L'émetteur sans-fil est par exemple de type radiofréquence et est alimenté par le courant produit par le générateur 1 via le dispositif d'accumulation d'énergie. A l'aide de l'antenne, il permet d'envoyer un message vers un récepteur distant (non représenté) qui comporte une antenne correspondante lui permettant de recevoir le message. Le protocole de communication sans fil utilisé entre l'émetteur et le récepteur sera par exemple ZIGBEE. En variante de réalisation, l'émetteur peut être de type infrarouge. Selon l'invention, l'envoi d'un message est commandé par le mouvement de la tête de commande 20. Le message pourra comporter plusieurs trames successives identiques et comportera notamment un identifiant unique du bouton-poussoir permettant au récepteur d'identifier le bouton-poussoir qui a été actionné. Le récepteur comportera par exemple une table répertoriant tous les boutons-poussoirs avec lesquels il est apparié et l'état de chacun de ces boutons-poussoirs. Le passage de la partie mobile 10 du générateur 1 d'une première position à une deuxième position permet de générer une première quantité d'énergie sous la forme d'une première tension exploitable en aval par la carte électronique 5. Selon l'électronique implantée sur la carte, il est également possible de générer une deuxième quantité d'énergie, sous la forme d'une deuxième tension, lors du passage de la partie mobile 10 du générateur 1 de sa deuxième position à sa première position. La première quantité d'énergie et la deuxième quantité d'énergie générées lors d'un aller et retour de la partie mobile 10 du générateur 1 peuvent chacune être employées par la carte électronique 5 pour l'envoi d'un message distinct. Lorsque la partie mobile 10 du générateur 1 effectue un aller et un retour, les deux tensions générées sont en effet de signes opposés, la première tension étant par exemple positive et la deuxième tension négative, ce qui permet à la carte électronique de distinguer s'il s'agit d'un enfoncement ou d'un relâchement de la tête de commande 20 du bouton-poussoir 2 et d'envoyer deux messages différents pour chacune des actions.
La pièce de liaison 4 comporte un anneau 40 réalisé autour de l'axe (X) et est agencée pour pouvoir coulisser suivant l'axe (X) entre la tubulure 303 réalisée sur la base 300 du boîtier 30 et la surface interne du capot 301 du boîtier 30. La pièce de liaison 4 est actionnable en translation suivant l'axe de commande (X) entre une position relâchée et une position enfoncée et est sollicitée dans son mouvement par un ou plusieurs ressorts 60, 61 (deux ressorts sur la figure 4) venant s'appliquer contre la base 300 du boîtier 30 du dispositif. La pièce de liaison 4 comporte également une patte 41 s'étendant parallèlement à l'axe de commande (X), ladite patte 41 présentant une ouverture oblongue 42 s'étendant en longueur parallèlement à l'axe de commande (X). La partie mobile 10 du générateur 1 coopère mécaniquement avec la pièce de liaison grâce à un ergot 102 traversant l'ouverture oblongue 42, l'ouverture oblongue 42 formant alors une came et l'ergot 102 un suiveur de came. Le dispositif comporte un ressort 62 (figures 3, 5 et 6) monté entre la patte 41 de la pièce de liaison 4 et la partie mobile 10 du générateur 1 . La pièce de liaison 4 coopère donc mécaniquement avec la partie mobile 10 du générateur 1 par l'intermédiaire du ressort 62 et par l'intermédiaire de l'ensemble formé par l'ergot 102 et l'ouverture oblongue 42.
Le fonctionnement du dispositif de détection de l'invention monté sur un bouton-poussoir 2 de type arrêt d'urgence est le suivant :
Initialement, la tête de commande 20 de l'arrêt d'urgence est en position relâchée, c'est-à-dire de repos, et la partie mobile du générateur d'énergie est en première position, maintenue dans cette première position par l'effet magnétique (figure 5).
Lorsque le processus doit être arrêté en urgence, la tête de commande 20 de l'arrêt d'urgence est enfoncée par l'opérateur.
L'enfoncement de la tête de commande 20 de l'arrêt d'urgence entraîne non seulement l'arrêt du processus mais aussi le déplacement de la pièce de liaison 4 vers l'intérieur du boîtier 30 du dispositif 3 de détection et de signalement. La translation de la pièce de liaison 4 entraîne la compression du ressort 62 qui emmagasine alors de l'énergie mécanique. La seule force mécanique exercée n'est cependant pas suffisante pour décoller la partie mobile 10 de sa position. Lors de la translation de la pièce de liaison 4, l'ouverture oblongue 42 glisse par rapport à l'ergot 102.
En poursuivant la translation, l'extrémité de l'ouverture oblongue entre en contact avec l'ergot 102 et appuie sur la partie mobile 10 pour la décoller de sa première position. Lorsque la partie mobile est décollée suffisamment, la mise en rotation rapide de la partie mobile 10 vers sa deuxième position est assurée grâce à l'énergie mécanique emmagasinée par le ressort 62.
Le mouvement de la partie mobile 10 du générateur 1 génère une quantité d'énergie exploitable par la carte électronique 5 pour envoyer un message vers le récepteur. Le récepteur qui reçoit le message connaît alors l'identifiant du bouton-poussoir 2 qui a été enfoncé et peut mémoriser le changement d'état de ce bouton-poussoir 2.
Tant que la tête de commande 20 du bouton-poussoir 2 est maintenue en position enfoncée, ce qui est souvent le cas d'un arrêt d'urgence, la partie mobile 10 du générateur 1 reste dans sa deuxième position.
Lorsque la tête de commande 20 est ramenée dans sa position de repos, les ressorts 60, 61 ramènent la pièce de liaison 4 en position relâchée, entraînant la patte 41 de la pièce de liaison 4. Lorsque l'ouverture oblongue 42 entre de nouveau en contact avec l'ergot 102 de la partie mobile 10, la partie mobile 10 est alors décollée de sa deuxième position. La mise en rotation rapide de la partie mobile 10 vers sa première position est alors assurée par les ressorts 60, 61 . La quantité d'énergie générée lors du retour peut être exploitée pour envoyer un nouveau message vers le récepteur afin de lui indiquer le retour en position de repos de la tête de commande 20. Le récepteur peut alors mémoriser le nouvel état du bouton.
L'invention sera particulièrement utilisée pour détecter le changement d'état de boutons-poussoirs de type arrêt d'urgence montés en série le long d'un processus à commander. Si le nombre de ces arrêts d'urgence est important, le dispositif 3 de détection et de signalement de l'invention permettra de connaître quel arrêt d'urgence a été actionné.

Claims

1 REVENDICATIONS
1 . Dispositif de détection et de signalement du changement d'état d'un bouton-poussoir (2), ledit bouton-poussoir comportant un corps (21 ), une tête de commande (20) montée sur le corps et actionnable en translation suivant un axe principal (X) entre plusieurs positions pour conférer différents états au bouton- poussoir afin de commander un circuit électrique, caractérisé en ce que le dispositif se présente sous la forme d'un additif amovible par rapport au bouton- poussoir (2) et en ce qu'il comporte :
- un boîtier (30) à travers lequel est formée une ouverture (302) destinée à être traversée par le corps (21 ) du bouton-poussoir (2),
- un générateur (1 ) d'énergie électrique logé dans le boîtier (30) et apte à coopérer avec la tête de commande (20) pour convertir une énergie mécanique en énergie électrique,
- un émetteur sans-fil permettant d'envoyer un message à un récepteur distant, ledit émetteur sans-fil étant logé dans le boîtier (30) et connecté électriquement au générateur (1 ) d'énergie électrique.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le générateur (1 ) d'énergie électrique est de type électromagnétique et comporte un circuit magnétique doté d'une partie fixe et d'une partie mobile (10) et une bobine (1 1 ) électromagnétique traversée par le circuit magnétique.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce de liaison (4) coopérant avec le générateur (1 ) d'énergie électrique et actionnable en translation par la tête de commande (20).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce de liaison (4) comporte un anneau (40) monté sur des moyens de rappel et de manière coaxiale par rapport à l'ouverture (302).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (62) monté entre la pièce de liaison (4) et la partie mobile (10) du générateur (1 ) d'énergie électrique.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce de liaison (4) comporte une patte (41 ) solidaire de l'anneau (40), ladite patte (41 ) 2 comportant une ouverture oblongue (42) traversée par un ergot (102) réalisé sur la partie mobile (10).
7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la partie mobile (10) du générateur (1 ) d'énergie électrique est mobile entre une première position et une deuxième position et en ce que le générateur (1 ) d'énergie est agencé pour générer une première quantité d'énergie lors d'un passage de la partie mobile (10) de la première position à la deuxième position et une seconde quantité d'énergie lors d'un passage de la partie mobile (10) de la deuxième position à la première position.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif comporte une carte électronique (5) logée dans le boîtier (30) et comprenant l'émetteur sans-fil, ledit émetteur sans-fil étant connecté électriquement au générateur (1 ) d'énergie électrique.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'émetteur est à radiofréquence.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'émetteur est de type infrarouge.
1 1 . Ensemble de commande comportant un bouton-poussoir (2) doté d'un corps (21 ), d'une tête de commande (20) montée sur le corps et actionnable en translation suivant un axe principal (X) entre plusieurs positions pour conférer différents états au bouton-poussoir, caractérisé en ce que l'ensemble de commande comporte également un dispositif (3) de détection et de signalement du changement d'état du bouton-poussoir (2) tel que défini dans l'une des revendications 1 à 10, ledit dispositif étant enfilé autour du bouton-poussoir (2) et agencé pour coopérer mécaniquement avec la tête de commande (20).
12. Ensemble de commande selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que l'émetteur sans-fil est agencé pour envoyer un premier message lors d'un enfoncement de la tête de commande (20) du bouton-poussoir et un second message lors d'un relâchement de la tête de commande (20) du bouton-poussoir.
13. Ensemble de commande selon la revendication 1 1 ou 12, caractérisé en ce que :
- l'ensemble de commande comporte une unité de contacts (22) assemblée sur le corps (21 ) du bouton-poussoir et apte à être actionnée par la tête de commande (20), 3
- le corps du bouton-poussoir est monté dans un orifice réalisé à travers une paroi (P), la tête de commande (20) étant située du côté avant (AV) par rapport à la paroi (P) et l'unité de contacts (22) du côté arrière (AR) par rapport à la paroi (P),
- le dispositif de détection (3) du changement d'état du bouton-poussoir (2) est monté du côté avant (AV) par rapport à la paroi (P) et agencé entre la tête de commande (20) et la paroi (P).
14. Ensemble de commande selon l'une des revendications 1 1 à 13, caractérisé en ce que le bouton-poussoir (2) est de type arrêt d'urgence.
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