FR2541785A3 - Hermetically-sealed optical data-transmission microcontact - Google Patents
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Abstract
Description
Microcontact hermétique à transmission optique de l'information
L'invention concerne un microcontact hermétique à transmission optique de l'information.Hermetic microswitch with optical information transmission
The invention relates to a hermetic microswitch with optical information transmission.
Les microcontacts électriques sont largement utilisés pour mettre en évidence un déplacement mécanique, l'information obtenue étant alors un signal -électrique du type tout-ou-rien. En plaçant les contacts électriques dans un boltier hermétique, muni d'une paroi-élastique permettant la transmission du mouvement mécanique de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier, on assure la protection du système de commutation électrique, et on permet au microcontact de travailler dans des conditions d'environnement très rigoureuses. Electrical microswitches are widely used to demonstrate mechanical displacement, the information obtained then being an all-or-nothing electrical signal. By placing the electrical contacts in an airtight bolt box, fitted with an elastic wall allowing the transmission of mechanical movement from the outside to the inside of the case, the electrical switching system is protected, and the microswitch is allowed to work in very harsh environmental conditions.
Des liaisons électriques permettent d'utiliser l'information électrique à distance plus ou moins grande du microcontact lui-même.Electrical connections make it possible to use electrical information at a greater or lesser distance from the microswitch itself.
L'un des inconvénients des microcontacts électriques est le risque d'interférence électrique. Si les fils de liaison, entre le microcontact et l'appareil qui utilise l'information électrique, sont voisins d'autres fils, des inductions peuvent apparaître dans les deux sens. Si les courants sont relativement forts dans le circuit du microcontact, des parasites vont être induits dans les circuits voisins lors des commutation . Si, au contraire, les courants sont faibles, les autres circuits vont induire des parasites dans le circuit du microcontact, parasites qui peuvent endommager les circuits associés de traitement de l'information, ou bien fausser l'information transmise. One of the disadvantages of electrical microswitches is the risk of electrical interference. If the connecting wires, between the microswitch and the device which uses the electrical information, are close to other wires, inductions can appear in both directions. If the currents are relatively strong in the microswitch circuit, noise will be induced in the neighboring circuits during switching. If, on the contrary, the currents are weak, the other circuits will induce parasites in the circuit of the microswitch, parasites which can damage the associated circuits of information processing, or else distort the information transmitted.
Un autre inconvénient des microcontact électriques apparalt lorsque la force mécanique de contact est insuffisante pour assurer une commutation parfaite. Il existe alors un intervalle de temps de plusieurs millisecondes pendant la phase de commutation, pendant laquelle il y a des vibrations de la lame mobile du système mécanique. I1 en résulte, entre l'état ouvert et l'état fermé du circuit, une série d'ouvertures et de fermetures aléatoires du circuit, susceptibles de fausser l'information si le microcontact est utilisé dans un circuit de mesure rapide. I1 en résulte également une augmentation de la résistance de contact et corrélativement un échauffement du système. Another drawback of electrical microswitches occurs when the mechanical contact force is insufficient to ensure perfect switching. There is then a time interval of several milliseconds during the switching phase, during which there are vibrations of the moving blade of the mechanical system. I1 results, between the open state and the closed state of the circuit, a series of random openings and closings of the circuit, liable to distort the information if the microswitch is used in a rapid measurement circuit. I1 also results in an increase in the contact resistance and correspondingly a heating of the system.
Une autre conséquence enfin est l'apparition d'étincelles entre les contacts, qui provoquent à leur tour :des parasites dans les circuits ; l'échauffement du système mécanique ; et des points de fusion sur les contacts eux-mêmes qui diminuent la surface de contact et augmentent la rEsistan- ce de contact. Another consequence finally is the appearance of sparks between the contacts, which in turn cause: parasites in the circuits; the heating of the mechanical system; and melting points on the contacts themselves which decrease the contact surface and increase the contact resistance.
Une conséquence de l'échauffement du système mécanique est le détrempage de la lame du ressort de commutation, qui entraîne à son tour l'affaiblissement de la force de contact. On constate ainsi un phénomène d'autodestruction en accélération. A consequence of the heating of the mechanical system is the soaking of the leaf of the switching spring, which in turn leads to the weakening of the contact force. There is thus a phenomenon of self-destruction under acceleration.
Pour éviter les inconvénients des systèmes électriques, on a utilisé des systèmes optiques pour mettre en évidence un déplacement mécanique. Dans ce cas, l'information optique peut être envoyée à distance à l'aide de fibres optiques, sans le moindre risque d'interférence optique ou électrique. Deux techniques sont principalement utilisées : la coupure d'un faisceau lumineux par un écran opaque et la réflexion d'un faisceau sur une surface déplaçable. Ces systèmes présentent l'inconvénient d'être très sensibles aux conditions d'environnement : les poussières ou tout facteur susceptible d'affecter la transparence du milieu peuvent modifier ou même empêcher le fonctionnement du système. To avoid the drawbacks of electrical systems, optical systems have been used to demonstrate mechanical displacement. In this case, the optical information can be sent remotely using optical fibers, without the slightest risk of optical or electrical interference. Two techniques are mainly used: the cutting of a light beam by an opaque screen and the reflection of a beam on a movable surface. These systems have the drawback of being very sensitive to environmental conditions: dust or any factor liable to affect the transparency of the environment can modify or even prevent the system from operating.
L'un des buts de l'invention est de s'affranchir des inconvénients des systèmes connus en proposant un système combinant les avantages de la transmission mécanique d'un mouvement et due la transmission optique de l'information. One of the aims of the invention is to overcome the drawbacks of known systems by proposing a system combining the advantages of the mechanical transmission of a movement and due to the optical transmission of information.
L'invention a pour objet un microcontact hermétique à transmission optique de l'information, caractérisé en ce qu'il comporte : un boîtier hermétique présentant une paroi susceptible d'autoriser la transmission d'un mouvément de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier ; un chemin optique entre deux extrémités de fibres optiques ; et un organe d'interruption dudit chemin optique, susceptible de se déplacer à l'intérieur du boîtier en réponse au mouvement extérieur du boîtier. The subject of the invention is a hermetic microswitch with optical information transmission, characterized in that it comprises: a hermetic housing having a wall capable of authorizing the transmission of a movement from the outside to the inside of the housing; an optical path between two ends of optical fibers; and a member for interrupting said optical path, capable of moving inside the housing in response to external movement of the housing.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- l'organe d'interruption est un écran déplaçable par translation ou pivotement
- l'organe d'interruption est un miroir
- la paroi susceptible d'autoriser la transmission de
mouvement est une membrane élastique
- la membrane élastique est déformable par torsion
au moyen d'un levier coudé en forme de U
- la membrane élastique est déformable axialement par
pression sur un bouton
- la paroi est en matériau laissant passer un champ
magnétique ;
- la transmission de mouvement entre l'extérieur et
l'intérieur du boîtier se fait par l'intermédiaire
d'une induction magnétique.According to other features of the invention
the interrupting member is a screen movable by translation or pivoting
- the interrupting device is a mirror
- the wall capable of authorizing the transmission of
movement is an elastic membrane
- the elastic membrane is deformable by torsion
using a bent U-shaped lever
- the elastic membrane is axially deformable by
press a button
- the wall is made of material allowing a field to pass
magnetic;
- the transmission of movement between the outside and
the inside of the case is done through
magnetic induction.
D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir
Figure 1 - un premier exemple de réalisation d'un microcontact hermétique selon l'invention du type à écran coupant le chemin optique
Figure 2 - un deuxième exemple de réalisation d'un microcontact hermétique selon l'invention, du type à miroir et à levier en U
Figure 3 - une variante de réalisation du microcontact hermétique de la figure 2, du type à aimant.Other characteristics will emerge from the description which follows, made with reference to the appended drawing in which we can see
Figure 1 - a first embodiment of a hermetic microswitch according to the invention of the type with screen cutting the optical path
Figure 2 - a second embodiment of a hermetic microswitch according to the invention, of the U-shaped mirror and lever type
Figure 3 - an alternative embodiment of the hermetic microswitch of Figure 2, of the magnet type.
En se reportant au dessin, on voit que le microcontact hermétique selon l'invention se présente sous forme d'un ensemble 10 compact, relié par deux conducteurs de lumière 2, 5 à un bloc 11 d'alimentation et de mesure. Dans ce bloc 1 se trouvent notamment une source lumineuse 1 telle qu'une ampoule, une diode électroluminescente, un laser ou autre, et un récepteur opto-électronique 4 tel qu'une photodiode, un photo-transistor, une photorésistance, une photocellule ou autre, susceptible de commander un relais 12. La source 1 et le récepteur 4 sont reliés directement au microcontact 10 par les fibres optiques 2 et 5, qui peuvent etre indépendantes, parallèles ou coaxiales. Referring to the drawing, it can be seen that the hermetic microswitch according to the invention is in the form of a compact assembly 10, connected by two light conductors 2, 5 to a power supply and measurement block 11. In this block 1 are in particular a light source 1 such as a bulb, a light-emitting diode, a laser or the like, and an opto-electronic receiver 4 such as a photodiode, a photo-transistor, a photoresistor, a photocell or other, capable of controlling a relay 12. The source 1 and the receiver 4 are connected directly to the microswitch 10 by the optical fibers 2 and 5, which can be independent, parallel or coaxial.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le microcontact 10 est constitué d'un boîtier hermétique 3, dont une paroi est constituee par une membrane élastiquement déformable 6, à travers laquelle passe un levier 7 en forme de U. Le bras extérieur du levier 7 présente à son extrémité un plot 13 destiné à recevoir l'appui des la pièce en mouvement dont la position est à contrôler. Le bras intérieur du levier 7 porte un écran opaque 8 destiné à interrompre le chemin optique entre les deux extremites des fibres optiques 2 et 5 qui sont en regard l'une de l'autre. In the embodiment of Figure 1, the microswitch 10 consists of a hermetic housing 3, one wall of which is constituted by an elastically deformable membrane 6, through which passes a lever 7 in the form of U. The outer arm of the lever 7 has at its end a stud 13 intended to receive the support of the moving part whose position is to be checked. The inner arm of the lever 7 carries an opaque screen 8 intended to interrupt the optical path between the two ends of the optical fibers 2 and 5 which are opposite one another.
Au repos, dans la position représentée, l'écran 8 n'interrompt pas le chemin optique constitue par la ligne droite reliant les deux extrémités en regard des fibres optiques 2 et 5. Si une pièce en mouvement vient appuyer sur le plot 13, le levier 7 pivote dans é plan de la feuille grâce à l'élasticité de la membrane 6, et l'écran 8 vient interrompre le chemin optique et arrêter le faisceau lumineux émis par la fibre 2. La fibre 5 ne recevant plus de lumière à son extrémité libre, ne transmet plus de lumière au récepteur 4, qui à son tour n'applique plus de signal au relais 12.De ce fait, le relais peut commander une manoeuvre ou interrompre un circuit, de façon à signaler l'état contrôle par le microcontact.Il va de soi qu'au lieu de placer l'écran opaque directement sur le levier 7, on peut le fixer sur un système à hystérésis mécanique dont le basculement est commandé par le levier-7 par exemple. At rest, in the position shown, the screen 8 does not interrupt the optical path formed by the straight line connecting the two opposite ends of the optical fibers 2 and 5. If a moving part comes to press on the pad 13, the lever 7 pivots in the plane of the sheet thanks to the elasticity of the membrane 6, and the screen 8 interrupts the optical path and stops the light beam emitted by the fiber 2. The fiber 5 no longer receives light at its free end, no longer transmits light to receiver 4, which in turn no longer applies a signal to relay 12. Therefore, the relay can command an operation or interrupt a circuit, so as to signal the control state by the microswitch. It goes without saying that instead of placing the opaque screen directly on the lever 7, it can be fixed on a mechanical hysteresis system whose tilting is controlled by the lever-7 for example.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, les fibres optiques 2 et 5 sont parallèles ou coaxiales, et le bras intérieur du levier 7 porte un miroir 9 qui est au repos en regard de l'extrémité des fibres optiques. Au repos, le chemin optique va de l'extrémité de la fibre 2 au miroir 9 et après rE- flexion, à l'extrémité de la fibre 5. Lorsque la pièce en mouvement vient appuyer sur le plot 13, le levier 7 pivote et le miroir 9 n'est plus en regard des extrémités des fibres 2 et 5, ce qui interrompt le retour du faisceau lumineux par disparition du miroir. In the embodiment of Figure 2, the optical fibers 2 and 5 are parallel or coaxial, and the inner arm of the lever 7 carries a mirror 9 which is at rest facing the end of the optical fibers. At rest, the optical path goes from the end of the fiber 2 to the mirror 9 and after reflection, to the end of the fiber 5. When the moving part presses on the stud 13, the lever 7 pivots and the mirror 9 is no longer facing the ends of the fibers 2 and 5, which interrupts the return of the light beam by disappearance of the mirror.
Sur la variante de la figure 3, on peut voir que le miroir 9 est porté par une tige guidée 14 et maintenu par un ressort de rappel 15. Le miroir porte une palette 16 susceptible d'être attirée par un aimant 17 se déplaçant à l'extérieur du boîtier. Lorsque l'aimant 17 se rapproche du boîtier, il attire la palette 16 qui déplace le miroir 9 en étirant le ressort 15, et le faisceau lumineux n'est plus acheminé vers la fibre 5 de retour. In the variant of FIG. 3, it can be seen that the mirror 9 is carried by a guided rod 14 and held by a return spring 15. The mirror carries a pallet 16 capable of being attracted by a magnet 17 moving at the outside the housing. When the magnet 17 approaches the housing, it attracts the pallet 16 which moves the mirror 9 by stretching the spring 15, and the light beam is no longer routed to the return fiber 5.
Dans la description de la figure 1, on a considéré symboliquement que le récepteur 4 commandait un relais 12. En général, une chaîne électronique est prévue à partir du récep-. In the description of FIG. 1, it has been considered symbolically that the receiver 4 controls a relay 12. In general, an electronic chain is provided from the receiver.
teur 4, avec des circuits d'amplification et de mise en forme du signal électrique, et un circuit de sortie, éventuellement de puissance.tor 4, with amplification and shaping circuits of the electrical signal, and an output circuit, possibly of power.
Les exemples de réalisation des figures 1 et 2 sont prévus avec un levier 7 pour assurer la transmission du mouvement de l'extérieur vers l'intérieur du boîtier. On peut également prévoir sur la membrane 6 élastique un simple bouton exterieur et un doigt intérieur portant l'écran 8 par exemple. The exemplary embodiments of Figures 1 and 2 are provided with a lever 7 to ensure the transmission of movement from the outside to the inside of the housing. One can also provide on the elastic membrane 6 a simple external button and an internal finger carrying the screen 8 for example.
Dans ce cas, une pression axiale sur le bouton extérieur assure un déplacement axial du doigt intérieur et l'interruption du chemin optique par l'écran.In this case, an axial pressure on the outer button ensures an axial displacement of the inner finger and the interruption of the optical path by the screen.
De même, pour la variante de la figure 3, on a prévu un déplacement du miroir par translation sous l'action d'un aimant. Il est également possible de prévoir un miroir 9 monté sur un axe de pivotement et dont la position varie en rotation sous l'effet de l'aimant, de façon à interrompre le retour du faisceau lumineux vers le récepteur par la fibre 5. Similarly, for the variant of FIG. 3, provision has been made for a displacement of the mirror by translation under the action of a magnet. It is also possible to provide a mirror 9 mounted on a pivot axis and whose position varies in rotation under the effect of the magnet, so as to interrupt the return of the light beam to the receiver by the fiber 5.
Les avantages du système selon l'invention, sont nombreux et on peut retenir en particulier les suivants
- La transmission de l'information par fibres optiques
assure l'insensibilité aux parasites électriques ou
optiques, et ne provoque pas d'émission de parasites.The advantages of the system according to the invention are numerous and the following can be retained in particular
- Transmission of information by optical fibers
ensures insensitivity to electrical noise or
optical, and does not cause noise emission.
- La commutation électrique est statique et elle in
tervient dans le circuit électronique, après le
récepteur optoélectronique 4. Il n'y a donc à l'inté
rieur du boîtier du microcontact ni étincelles, ni
échauffement. De plus la commutation est nette et
sans rebondissements.- The electrical switching is static and it in
tervient in the electronic circuit, after the
optoelectronic receiver 4. There is therefore
laughter of the microswitch housing neither sparks nor
warming up. In addition, the switching is clear and
without twists and turns.
- Le boîtier hermétique étant seul sur l'emplacement
de travail, et le circuit électronique en étant
éloigné par la longueur des fibres optiques, le mi
crocontact peut travailler dans des conditions très
difficiles et en particulier dans une atmosphère sale,
car le boîtier est hermétique, à température élevée
(jusqu'à 2500C environ) , car l'électronique est
éloignée et la mécanique et les fibres optiques
peuvent supporter cette température, et en présence
de champs électriques ou magnétiques, dans le cas
des modes de réalisation des Figures 1 et 2.- The airtight case being alone on the site
working, and the electronic circuit being
distant by the length of the optical fibers, the mid
crocontact can work under very conditions
difficult and especially in a dirty atmosphere,
because the case is airtight, at high temperature
(up to about 2500C), because the electronics are
distant and mechanical and optical fibers
can withstand this temperature, and in the presence
electric or magnetic fields, in the case
of the embodiments of Figures 1 and 2.
- La durée de-vie du microcontact est plus grande que
pour les microcontacts électriques connus, car il
n'y a pas d'échauffement dû au passage du courant.- The lifespan of the microswitch is greater than
for known electrical microswitches because it
there is no heating due to the passage of the current.
- La sécurité de fonctionnement se trouve accrue en
raison de la séparation galvanique entre l'emplace-
ment du boîtier (endroit de la mesure) et l'empla
cement de l'électronique (endroit d'utilisation de l'information). - Operating safety is increased by
because of the galvanic separation between the location-
of the housing (place of measurement) and use
cementing of electronics (place of use of information).
il va de soi que dans le mode de réal-isation de la figure 3 la paroi du bottier 3 qui se trouve entre l'aimant 17 et la palette 16 ne doit pas constituer un écran magnétique mais doit au contraire laisser passer le champ magnétique. it goes without saying that in the embodiment of FIG. 3 the wall of the boot 3 which is located between the magnet 17 and the pallet 16 must not constitute a magnetic screen but must on the contrary allow the magnetic field to pass.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8302465A FR2541785A3 (en) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | Hermetically-sealed optical data-transmission microcontact |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2541785A3 true FR2541785A3 (en) | 1984-08-31 |
| FR2541785B3 FR2541785B3 (en) | 1985-03-08 |
Family
ID=9285958
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2541785B3 (en) | 1985-03-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |