FR2479449A1 - Appareil de detection d'inclinaison - Google Patents

Abstract

APPAREIL DE DETECTION D'INCLINAISON. L'APPAREIL DE DETECTION D'INCLINAISON 10 COMPREND UNE BOULE 13 RIGIDE ET OPAQUE SITUEE A L'INTERIEUR D'UN CARTER EN DEUX PARTIES 11, 21 ET MONTEE SUR UNE SURFACE CONCAVE 12 POUR ROULER PAR RAPPORT AU CARTER QUAND CELUI-CI EST INCLINE. LE CARTER SUPPORTE UNE SOURCE DE LUMIERE 22 ET UN PHOTODETECTEUR 15, LA BOULE ETANT POSITIONNEE ENTRE LA SOURCE ET LE PHOTODETECTEUR DE MANIERE A FAIRE VARIER LA QUANTITE DE LUMIERE ATTEIGNANT LE PHOTODETECTEUR EN FONCTION DE L'INCLINAISON DU CARTER. APPLICATION AUX VEHICULES DE TERRASSEMENT ET GENIE CIVIL.

Description

La présente invention concerne un appareil de dé-

tection d'inclinaison.

Selon la présente invention, un appareil de dé-

tection d'inclinaison est caractérisé en ce qu'il comprend un organe rigide essentiellement opaque situé à l'intérieur d'un carter et disposé de façon à se déplacer par rapport au carter quand celui-ci est incliné, une source de lumière et

un détecteur de lumière supporté par le carter, l'organe é-

tant positionné entre la source et le détecteur de manière à faire varier la quantité de lumière atteignant le détecteur

en fonction de l'inclinaison du carter.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention seront mis en évidence dans la description

suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en réfé-

rence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est une coupe transversale d'un appareil

de détection optique d'inclinaison selon la présente inven-

tion; Fig. 2A-2C représentent une partie en cuvette de l'appareil de la figure 1 qui constitue la surface sur laquelle peut rouler une boule;

Fig. 3A-3C représentent plus en détail les élé-

ments d'une partie de douille de lampe de l'appareil de la figure 1;

Fig. 4A et 4B représentent plus en détail un cou-

vercle de carter de l'appareil de la figure 1; et Fig. 5 est un circuit de détection électrique qui peut être utilisé avec la lampe et un photodétecteur monté

dans l'appareil de la figure 1.

Sur la figure 1, un appareil de détection d'incli-

naison 10 selon l'invention comprend une cuvette 11 formée d'une substance telle que du nylon amorphe transparent, et qui est représentée plus en détail sur les figures 2A-2C. La cuvette 11 a une surface concave 12 sur laquelle un organe rigide, opaque et mobile, tel qu'une boule 13, roule quand l'appareil est incliné. La boule 13 doit être essentiellement rigide de sorte que ses dimensions ne varient pas quand des

conditions, telles que les conditions ambiantes, changent.

Un support de photodétecteur 14, figures 2A-2C, est moulé dans la cuvette 11 pour y maintenir le photodétecteur 15 de

la figure 1. Comme la cuvette Il est composéeid'un nylon trans-

parent, le photodétecteur 15 reçoit d'e la lumière d'une lam-

pe, qui sera décrite dans la suite, à travers la cuvette 11, quand la boule 13 est écartée en roulant et qu'elle ne coupe plus le trajet de la lampe au photodétecteur 15. Comme le montre en détail la figure 2C, des ergots 16 sont moulés dans

le support de photodétecteur 14, ces ergots ayant des dimen-

sions telles que, lorsque le photodétecteur 15 est inséré dans le support 14, les ergots ont pour effet de produire un

calage par pression du photodétecteur 15 dans le support 14.

Comme les figures 2A-2B l'indiquent, la cuvette

11 est pourvue de tétons 17 qui s'engagent dans des trous cor-

respondants d'une plaquette de circuit imprimé 41 sur laquel-

le est monté le circuit de l'appareil 10 représenté sur la figure 5. La cuvette 11 est aussi pourvue de rainures 18 qui

coopèrent avec des clavettes moulées dans le couvercle du car-

ter pour fixer ensemble les pièces d'assemblage. Enfin, des rainures 19 sont prévues dans la cuvette 11 pour permettre de placer des conducteurs électriques entre la plaquette de

circuit imprimé et la lampe.

La lampe 22 est supportée par une douille 21, re-

présentée plus en détail sur les figures 3A-3C et qui est é-

galement constituée de nylon amorphe transparent pour que la

lumière émise par la lampe 22 puisse éclairer le photodétec-

teur 15 à travers la douille de lampe 21 et la cuvette 11 quand la boule 13 ne coupe pas le trajet lumineux partant de la lampe 22. La lampe 22 peut-être une lampe ou une diode émettrice de lumière et le photodétecteur 15 peut être un transistor photodétecteur. Autrement, la douille de lampe 21 ou la cuvette 11 peuvent être opaques et comporter des trous transparents appropriés placés sur un trajet les reliant l'un à l'autre pour permettre à la lumière de passer de la lampe 22 au photodétecteur 15. L'avantage d'utiliser une douille

21 opaque à l'exception d'un trou placé sous la lampe 22 con-

siste en ce que toute la lumière est alors dirigée vers le

photodétecteur 15 de manière à réduire la réponse du photo-

détecteur 15 à de la lumière diffuse.

La douille de lampe 21 comporte d'une part u;'

épaulement 23 venant s'appuyer contre un bord 24 de la uv t-

te Il pendant l'assemblage et d'autre part un épaulement 25 servant à former avec la cuvette une ouverture circulaire de maintien d'un joint torique 26. Le joint 26 retient de façon étanche le fluide d'amortissement qui est introduit entre la

douille de lampe 21 et la cuvette 11 pour amortir les vibra-

tions qui risqueraient de provoquer l'ouverture intermittente

par la boule 13 du trajet lumineux de la lampe 22au photo-

détecteur 15.

La douille de lampe 21 est pourvue d'un élément moulé de retenue de lampe 27, qui est représenté en détail

sur la figure 3C. Des ergots 28, moulés dans l'élément de re-

tenue 27, permettent de caler par pression la lampe 22 dans l'élément de retenue 27 pendant l'assemblage. Au lieu d'être

calée par pression, la lampe 22 peut être collée dans l'élé-

ment de retenue 27 et les ergots 28 peuvent être ainsi éli-

minés. La douille de lampe 21 est aussi pourvue de rainures 29 qui coopèrent avec les rainures 18 de la cuvette 11 pour recevoir les clavettes du couvercle de carter. Des rainures sont également prévues dans la douille de lampe 21 pour

coopérer avec les rai.nures 19 de la cuvette 11 afin de rece-

voir les conducteurs électriques reliant la plaquette de cir-

cuit à la lampe 22.

Pendant l'assemblage, la cuvette 11 est emnÉan-

chée dans la douille de lampe 21 de telle sorte que les rai-

nures 29 soient alignées avec les rainures 18 et les rainu-

res 30 soient alignées avec les rainures 19. Le photodétec-

teur 15 est calé par pression dans le support 14 et la lampe 22 est calée par pression dans l'élément de retenue 27. Des conducteurs 42 partant de la lampe 22 sont logés dans les rainures 19 et 30 correspondantes. Un couvercle de carter 31

est ensuite inséré sur cet assemblage comme la figure 1 l'in-

dique. Le couvercle de carter 31 qui est opaque est représen-

té plus en détail sur les figures 4A et 4B. Des clavettes 32 sont moulées dans le couvercle de carter 31 et coopèrent avec les rainures 29 de la douille de lampe 21 et les rainures 18 de la cuvette 11 de manière que le sous-ensemble constitué par la cuvette Il et la douille de lampe 21 soit inséré dans le couvercle de carter 31, les clavettes 32 pénétrant dans les rainures correspondantes. Quand la collerette 33 de la

douille de lampe 21 s'appuie contre un épaulement 34, figu-

re 4A, du couvercle de carter 31, les clavettes 32 sont chauffées et comprimées pour fixer- à chaud la cuvette 11 et la douille de lampe 21 au couvercle 31 pour que la cuvette 11

et la douille de lampe 21 soient étroitement maintenues con-

tre le couvercle de carter 31.

La plaquette de circuit 41 est ensuite insérée sur les tétons 17 de la cuvette 11 et ces tétons 17 sont

chauffés et comprimés pour fixer à chaud la plaquette de cir-

cuit 41 à la cuvette 11. Les fils 42 sont connectés à la pla-

quette de circuit 41 comme le sont les conducteurs 43, 44 et 47 de la figure 1. L'espace existant entre le couvercle de

carter 31 et la cuvette 11 est ensuite rempli d'une substan-

ce d'enrobage 45.

Le circuit monté sur la plaquette de ci rcuit

41 est représenté en détail sur la figure 5. Ce circuit com-

prend des bornes 51, 52 et 53 servant à connecter les fils 43, 44 et 47 pour l'alimentation électrique du circuit 50

et à connecter le relais 54 indiqué par des tirets et qui ex-

cite le dispositif d'alarme quand l'appareil de détection

d'inclinaison 10 est incliné d'un angle supérieur à une quan-

tité prédéterminée. Une ligne 55-est connectée directement à la borne 51 et une ligne 56 est connectée à la borne 53 par l'intermédiaire d'une diode 58, ce qui place la ligne 56 à une tension supérieure à celle de la borne 53 d'une valeur

correspondant à la chute de tension dans la diode.

Un régulateur de tension, connecté entre les lignes 55 et 56 se compose d'un condensateur 57 connecté entre les lignes 55 et 56 et d'un ensemblesérie formé d'une résistance 59, d'une diode Zener 60 et d'une diode 61 et

branché en parallèle avec le condensateur 57. La diode Ze-

ner 60 établit un niveau de tension prédéterminé sur une li-

gne 62. Un transistor NPN 63, qui fait aussi partie du régu-

lateur de tension, comporte une base connectée au point de

jonction de la résistance 59 et de la diode Zener 60, un col-

lecteur connecté directement à la ligne 55 et un émetteur con-

necté à la ligne 56 par l'intermédiaire d'une résistance 64-

et de bornes 65 et 66. La lampe 22 est agencée pour être con-

nectée entre les bornes 65 et 66.

Un transistor PNP de contrôle de lampe 67 compor-

te un émetteur connecté à l'émetteur du transistor 63 et une base connectée par l'intermédiaire d'une résistance 68 au point de jonction de la résistance 64 et de la borne 65. Le

collecteur du transistor 67 est connecté à la ligne 56 par 1'-

intermédiaire d'une résistance 69. Le transistor 67 remplit la

fonction d'un organe de contrôle d'ouverture de circuit de lam-

pe qui, si la lampe claque et donc si le circuit est ouvert,

bloque le transistor 67 par augmentation de sa tension de ba-

se et déclenche ainsi une alarme en indiquant que l'appareil

de détection d'inclinaison ne fonctionne plus.

Le photodétecteur 15 est représenté sur la figure sous la forme d'un transistor photodétecteur dont le collec- teur est connecté à la ligne 62 et l'émetteur est connecté à la ligne 56 par l'intermédiaire d'un ensemble-parallèle formé d'un condensateur 71 et d'une résistance 72, sensible au gain et constituant un circuit de retard pour que des fluctuations momentanées de la lumière émise par la lampe 22 en direction

du photodétecteur 15 ne déclenchent pas l'alarme.

Le dispositif de déclenchement d'alarme comprend le reste du circuit de la figure 5, c'est-à-dire une porte NON-ET 73 dont une entrée est connectée à l'émetteur d'un

transistor 15 et dont l'autre entrée est connectée à la sor-

tie d'une porte NON-ET 74,La sortie de la porte NON-ET 73 est

connectée à une entrée d'une porte NON-ET 75 dont l'autre en-

trée est connectée au collecteur du transistor 67. La sortie de la porte NON-ET 75 est un déclencheur de Schmitt qui,-du fait de son hystérésis est connecté par l'intermédiaire d'une résistance 76 à la grille d'un transistor à effet de champ 77, et qui est également connecté à une entrée de la porte NON-ET 74 par l'intermédiaire d'une résistance 78 branchée en parallèle avec l'ensemble-série formé par une

diode 79 et une résistance 81.Cette entrée de la porte NON-

ET 74 est également connectée à la ligne 56 par l'intermé- diaire d'un condensateur 82. La ligne 62 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 83 et d'un inverseur 84 à l'autre entrée de la porte NON-ET 74. Le drain du transistor

à effet de champ 77 est connecté à la borne 52 et il est aus-

si connecté par l'intermédiaire d'une diode 85 à la ligne

56, la source et le substrat du transistor 77 étant connec-

tés directement à la ligne 56. La borne 52 est également connectée par l'intermédiaire d'une résistance 86 à la base

d'un transistor NPN 87, qui est également connectée à la li-

gne 56 par l'intermédiaire d'une résistance 88. Le collec-

teur du transistor 87 est connecté à l'entrée d'un inver-

seur 84 et l'émetteur du transistor 87 est connecté à la ligne 56. Les bornes 51 et 52 sont aussi connectées à la charge, qui peut être un relais servant à exciter la corne

d'un véhicule sur lequel l'appareil de détection d'inclinai-

sonlO est monté.

En fonctionnement, quand la boule 13 arrête la

lumière entre la lampe 22 et le photodétecteur 15, le photo-

détecteur 15 est bloqué de sorte que sa borne d'émetteur est à un niveau bas. Un niveau bas à l'entrée correspondante de la porte NON-ET 73 signifie que sa sortie est à un niveau haut. Puisque le collecteur du transistor 67 est aussi à un

niveau haut, la sortie de la porte NON-ET 75 est à un ni-

veau bas et le transistor à effet de champ 77 est bloqué.

La sortie à un niveau bas de la porte NON-ET 75 signifie que

l'entrée correspondante de la porte NON-ET 74 est à un ni-

veau-bas. Puisque la borne de sortie 52 est essentiellement à la même tension que la borne de sortie 51, le transistor 87 est à celle qui met essentiellement l'entrée de l'inverseur

84 au potentiel de la masse et sa sortie à un niveau haut.

La sortie de la porte NON-ET 74 est à un niveau haut qui

permet à la porte NON-ET 73-de changer d'état si le photo-

détecteur 15 commence à être conducteur.

Quand l'appareil de détection d'inclinaison 10 change suffisamment d'orientation pour que la boule 13 ne

couvre plus le transistor photodétecteur 15, celui-ci com-

mence à être conducteur, ce qui met l'entrée correspondan-

te de la porte NON-ET 73 à un niveau haut. Comme l'autre en-

trée de la porte NON-ET 73 reliée à la porte NON-ET 74 est à un niveau haut, la sortie de la porte NON-ET 73 passe à

un niveau bas qui met à un niveau haut la sortie de la por-

te NON-ET 75 pour exciter le transistor 77 en faisant chuter

la tension à la borne 52. Quand la sortie de la porte NON-

ET 75 passe à un niveau haut, l'entrée correspondante de la porte NON-ET 74 ne passe pas à un niveau haut tant que le

condensateur 82 n'a pas été chargé suffisamment par l'intermédiai-

re des résistances 78 et 81 et de la diode 79. Cependant avant que le condensateur 82 se charge suffisamment, la tension à

la borne 52 diminue, ce qui bloque le transistor 87 en fai-

sant passer l'entrée de l'inverseur 84 à un niveau haut et sa sortie à un niveau bas, qui maintient le niveau haut à

la sortie de la porte NON-ET 74. Puisque la sortie de la por-

te NON-ET 74 est à un niveau haut, le circuit est prêt à blo-

quer le transistor 77 toutes les fois que la boule 13 recou-

vre le photodétecteur 15 en permettant à l'entrée correspon-

dante de la porte NON-ET 73 de revenir à son niveau bas.

Le circuit de la figure 5 sert à protéger le

transistor à effet de champ 77 s'il se produit un court-cir-

cuit entre les bornes 51 et 52. Si, pour une raison quelcon-

que, les bornes 51 et 52 sont en court-circuit, le transis-

tor 77 mis à l'état conducteur est obligatoirement traversé par un courant ayant à la fois une tension et une intensité élevées. La puissance élevée qui résulte du courant élevé traversant ce transistor et de la tension élevée appliquée à

son drain en raison du court-circuit peut l'endommager. Aus-

si, s'il existe un court-circuit important entre les bornes 51 et 52 et si la sortie de la porte NON-ET 75 est mise à un niveau haut qui rend le transistor 77 conducteur, la borne 52 reste à un niveau haut et ne permet pas le blocage du

transistor 87. Quand le transistor 87 est encore conduc-

teur, l'entrée de l'inverseur 84 reste à un niveau bas et sa sortie reste à un niveau haut de sorte qu'après le temps de retard établi par le condensateur 82 et le circuit à résistances/et diode, la sortie de la porte NON-ET 74 passe à un niveau bas qui met la sortie de la porte NONET 73 à

un niveau haut et la sortie de la porte NON-ET 75 à un ni-

veau bas et qui bloque le transistor à effet de champ 77.

Puisque la sortie de la porte NON-ET 75 est à un niveau bas, le condensateur 81 commence à se décharger à travers

la résistance 78 et, après qu'il s'est déchargé suffisam-

ment,- l'entrée correspondante de la porte NON-ET 74 est mise à un niveau bas qui fait passer à un niveau haut la sortie de la porte NON-ET 74, à un niveau bas la sortie de la porte NON-ET 73 et à un niveau haut la sortie de la porte NON-ET , ce qui rend à nouveau conducteur le transistor 77. Quand le condensateur 82 est chargé suffisamment, la porte NON-ET 74 est à nouveau bloquée en établissant ainsi un mode de

fonctionnement cyclique du transistor à effet de champ 77.

Le condensateur 82 se charge par l'intermédiai-

re de l'ensemble formé par la résistance 78 et la résistance

81 mais il se décharge uniquement dans la résistance 78.

Si la résistance 78 a une valeur beaucoup plus grande que la

résistance 81, par exemple de l'ordre de 100 à 1, le transis-

tor 77 reste plus longtemps bloqué que conducteur. Ainsi, le rapport de temps entre l'état bloqué et l'état conducteur est très grand mais le circuit est cependant périodiquement analysé pour déterminer si le-courtcircuit produit entre les bornes 51 et 52 est terminé. Les résistances 88 et 89

sont choisies pour établir à la borne 52 un niveau de ten-

sion prédéterminé produisant un fonctionnement cyclique du

transistor à effet de champ 77 afin qu'ilne soit pas néces-

saire d'avoir un court-circuit intégral entre les bornes 51

et 52 pour déclencher l'analyse cyclique.

Enfin, si la lampe 22 s'éteint en produisant un court-circuit entre-les bornes 65 et 66,le transistor 67 se bloque en faisant passer l'entrée correspondante de la porte NON-ET 75 à un niveau bas et la sortie de cette porte à un niveau haut et le transistor 77 devient conducteur et excite la

charge qui avertit un opérateur qu'un défaut s'est produit.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Appareil de détection d'inclinaison (lO),ca-

ractérisé en ce qu'il comprend un organe rigide essentielle-

ment opaque (13) situé à l'intérieur d'un carter et disposé de façon à se déplacer par rapport au carter quand celui-ci

est incliné, une source de lumière (22) et un photodétec-

teur (15) supporté par le carter, ledit organe (13) étant positionné entre la source (22) et le photodétecteur (15) de manière à faire varier la quantité de lumière atteignant

le photodétecteur en fonction de l'inclinaison du carter.

2. Appareil de détection d'inclinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe est

une boule (13) utilisée pour rouler sur une surface d'ap-

pui (11) du carter.

3. Appareil de détection d'inclinaison selon

la revendication 2, caractérisé en ce que la surface d'ap-

pui (11) est concave (12).

4. Appareil de détection d'inclinaison selon

l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en

ce que le carter comprend une partie intérieure (11, 21) contenant ledit organe (13) et une partie extérieure (31) formant couvercle>des clavettes (32) et des rainures (18,

29) étant prévues sur les deux parties pour les fixer ensem-

ble.

5. Appareil de détection d'inclinaison selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie intérieure de carter comporte des tétons (17) permettant la connexion

d'une plaquette de circuit électrique (41).

6. Appareil de détection d'inclinaison selon

l'une quelconque des revendications 4 et 5,caractérisé en

ce que la partie intérieure de carter sert à recevoir la sour-

ce (22) et le photodétecteur (15) par emmanchement serré.

7. Appareil de détection d'inclinaison selon

l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce

que la partie intérieure de carter (11, 21) est constituée de

deux éléments liés entre eux et dont-l'un définit ladite sur-

face d'appui (11) et qui supporte le photodétecteur (15) tan-

dis que l'autre (21) supporte la source (22).