FR2765679A1 - Codeur optique incremental - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un codeur optique incrémental à deux axes (2, 3) de commande concentriques et rotatifs dans un boîtier (4, 5) de codage, deux disques (10A, 10B) codeurs montés dans le boîtier étant solidaires en rotation et en translation chacun respectivement d'un des deux axes (2, 3) dans le boîtier (4, 5) et assurant le codage de signaux lumineux entre des moyens (40) d'émission et des moyens (60) de réception situés dans le boîtier (4, 5), le codeur comportant des moyens (8A, 9A; 8B, 9B) d'encliquetage coopérant respectivement avec les deux axes (2, 3) pour assurer les séquencements respectifs des rotations des deux axes (2, 3) de commande, caractérisé en ce que les moyens d'émission (40) et de réception (60) sont situés sur un même circuit (11) imprimé disposé entre les deux disques (10A, 10B) codeurs, les moyens d'émission (40) et de réception (60) étant constitués d'une pluralité de couples (40A, 60A; 40B, 60B; 40C, 60C, 40D, 60D) émetteurs, récepteurs de signaux lumineux, les couples émetteurs, récepteurs étant orientés de part et d'autre du circuit (11) imprimé et coopérant respectivement avec les deux disques (10A, 10B) codeurs.
Description
Codeur oPtique incrémental
La présente invention concerne un codeur optique incrémental.
La présente invention concerne un codeur optique incrémental.
L'invention concerne plus particulièrement un codeur optique incrémental ou sélecteur de fréquence à deux axes de commande. L'invention s'applique, par exemple, dans le domaine de systèmes de commande et d'affichage de tableaux de bords d'avions.
Les réglementations ou normes qui régissent les appareillages destinés à l'aéronautique imposent des conditions de fiabilité sans cesse accrues. Ainsi, il est connu des codeurs optiques incrémentaux à deux axes de commande, cependant, ces derniers ne remplissent pas les exigences supplémentaires des normes récentes, telles que, par exemple, la norme aéronautique DO 160 C. En particulier, les codeurs optiques incrémentaux connus ont un encombrement et un poids trop important. De même ces codeurs optiques incrémentaux présentent une tenue en température trop limitée et ont un fonctionnement incertain dans des conditions humides extrêmes. Par ailleurs, le nombre maximum de manoeuvre que peut supporter ces codeurs optiques en conservant leur efficacité est insuffisant.
Un autre inconvénient des codeurs optiques connus est le fait que ces derniers ont des tensions de claquage insuffisamment élevées.
Un premier but de l'invention est de proposer un codeur optique incrémental ayant un encombrement et un poids réduit par rapport aux codeurs optiques de l'art antérieur.
Ce but est atteint par le fait que le codeur optique incrémental comporte deux axes de commande concentriques et rotatifs dans un boîtier de codage, deux disques codeurs montés dans le boîtier étant solidaires en rotation et en translation chacun respectivement d'un des deux axes dans le boîtier et assurant le codage de signaux lumineux entre des moyens d'émission et des moyens de réception situés dans le boîtier, le codeur comportant des moyens d'encliquetage coopérant respectivement avec les deux axes pour assurer les séquencements respectifs des rotations des deux axes de commande, caractérisé en ce que les moyens d'émission et de réception sont situés sur un même circuit imprimé disposé entre les deux disques codeurs, les moyens d'émission et de réception étant constitués d'une pluralité de couples émetteurs, récepteurs de signaux lumineux, les couples émetteurs, récepteurs étant orientés de part et d'autre du circuit imprimé et coopérant respectivement avec les deux disques codeurs.
Selon une autre particularité la transmission de signaux lumineux entre l'émetteur et le récepteur d'un couple émetteur, récepteur est réalisé par réflexion.
Selon une autre particularité la transmission du signal lumineux entre l'émetteur et le récepteur d'un couple émetteur, récepteur est réalisée par réflexion sur au moins une paroi interne du boîtier.
Selon une autre particularité les signaux lumineux des émetteurs sont transmis aux récepteurs correspondants par réflexion sur les parois internes du boîtier situées en vis-à-vis respectivement des faces arrières des disques de codage, c'est à dire les faces de disques de codage qui ne font pas face au circuit imprimé.
Selon une autre particularité les signaux lumineux des émetteurs sont transmis aux récepteurs correspondants par réflexion sur les parois des surfaces internes du boîtier qui sont adjacentes aux parois internes situées en vis-à-vis des faces arrières des disques de codage.
Selon une autre particularité au moins deux couples émetteur, récepteur de signaux lumineux sont décalés angulairement les uns par rapport aux autres selon des angles déterminés par rapport au centre du circuit imprimé, les disques codeurs comportant une pluralité d'évidements décalés angulairement les uns par rapport aux autres et étant conformés de façon qu'à chaque séquence de rotation d'un axe de commande, le disque codeur correspondant masque l'émetteur ou le récepteur d'au moins un couple émetteur-récepteur pour empêcher la transmission du signal lumineux et/ou dévoile l'émetteur ou le récepteur d'au moins un couple émetteur-récepteur pour permettre la transmission du signal lumineux.
Selon une autre particularité les couples émetteur, récepteur de signaux lumineux sont disposés chacun radialement par rapport à l'axe de rotation des deux axes de commande, dans chaque couple émetteur, récepteur, le récepteur étant situés entre l'émetteur et la périphérie des deux axes de commande concentriques, les disques codeurs étant opaques et ayant des dimensions déterminées de façon à ne pas masquer les émetteurs au cours de leurs rotations: à chaque séquence de rotation d'un axe de commande le disque codeur correspondant masquant le récepteur d'au moins un couple émetteur-récepteur et/ou dévoilant le récepteur d'au moins un couple émetteur-récepteur, le dévoilement du ou des récepteurs étant réalisé par le positionnement d'évidements du ou des disques codeurs en vis-à-vis des récepteurs concernés.
Selon une autre particularité les évidements des disques de codage sont formées de découpes dans le disque constituant des surfaces inclinées vers les axes de commande de manière à contribuer à la réflexion des signaux lumineux de l'émetteur vers le récepteur correspondant.
Selon une autre particularité chacune des faces du circuit imprimé comporte deux couples émetteurs: récepteurs de signaux lumineux, orientés vers un même disque codeur, chaque disque codeur comportant cinq évidements disposés de manière équiangulaire, les moyens d'encliquetage délimitant vingt positions dans une rotation complète de chaque axe de commande, les évidements de chaque disque codeur étant conformés de façon que quatre 1/20ème de tour consécutifs d'un axe de commande forment quatre états ou configurations différentes du disque codeur correspondant par rapport aux deux couples émetteurs, récepteurs associés, dans une première configuration le disque codeur masquant un premier récepteurs et dévoilant un second récepteur, dans une seconde configuration le disque codeur masquant les deux récepteurs, dans une troisième configuration le disque codeur dévoilant le premier et masquant le second des deux récepteurs, dans une quatrième configuration le disque codeur dévoilant les premier et second récepteurs.
Un autre but de l'invention est de proposer un codeur optique incrémental ayant de meilleurs tenues en température et à l'humidité par rapport aux codeurs optiques de l'art antérieur.
Ce but est atteint par le fait que les disques codeurs sont constitués d'aluminium traité.
Selon une autre particularité le boîtier de codage est métallique.
Un autre but de l'invention est de proposer un codeur optique incrémental dont le mécanisme de commande permet un nombre de manoeuvres supérieur aux codeurs optiques de l'art antérieur.
Ce but est atteint par le fait que les moyens d'encliquetage de chaque axe de commande sont constitués chacun d'un bille et d'un ressort, le ressort sollicitant la bille contre une portion à pignons formée sur l'axes de commande concerné.
Selon une autre particularité les axes de commande sont constitués d'acier au nickel-chrome, les billes d'encliquetage étant constituées d'inox.
Un autre but de l'invention est de proposer un codeur optique incrémental ayant un circuit électronique plus fiable que celui des codeurs optiques de l'art antérieur.
Ce but est atteint par le fait que le circuit imprimé est un circuit imprimé quatre couche verni, les émetteurs des couples émetteurs, récepteurs de signaux lumineux étant constitués de diodes électroluminescentes, les émetteurs étant constitués de phototransistors, les diodes et phototransistors étant soudés sur le circuit imprime.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente une vue en coupe du codeur optique incrémental selon l'invention,
- la figure 2 représente le schéma de principe du circuit électronique du codeur optique de la figure 1,
- les figures 3A et 3B représentent respectivement les faces externes et internes d'une première face du circuit imprimé double face du codeur optique de la figure 1,
- les figures 3C et 3D représentent respectivement les faces externes et internes d'une seconde face du circuit imprimé double face du codeur optique de la figure 1,
- la figure 4A représente une vue de dessus d'un disque codeur du codeur optique de la figure 1,
- la figure 4B représente une vue en coupe du disque codeur du codeur optique de la figure 4A,
- les figures 5A à 5D représentent quatre configurations différentes et successives d'un disque codeur par rapport aux moyens d'émission et de réception de signaux lumineux situé sur une face du circuit imprimé.
- la figure 1 représente une vue en coupe du codeur optique incrémental selon l'invention,
- la figure 2 représente le schéma de principe du circuit électronique du codeur optique de la figure 1,
- les figures 3A et 3B représentent respectivement les faces externes et internes d'une première face du circuit imprimé double face du codeur optique de la figure 1,
- les figures 3C et 3D représentent respectivement les faces externes et internes d'une seconde face du circuit imprimé double face du codeur optique de la figure 1,
- la figure 4A représente une vue de dessus d'un disque codeur du codeur optique de la figure 1,
- la figure 4B représente une vue en coupe du disque codeur du codeur optique de la figure 4A,
- les figures 5A à 5D représentent quatre configurations différentes et successives d'un disque codeur par rapport aux moyens d'émission et de réception de signaux lumineux situé sur une face du circuit imprimé.
L'invention va à présent être décrite en référence aux figures 1, 2, 3A à 3D, 4A, 4B et 5A à 5D. Le codeur (1) optique incrémental selon l'invention est un codeur à deux axes (2, 3) de commande concentriques. Un premier (2) axe est constitué d'une tige sensiblement cylindrique pourvue, sur sa circonférence et à proximité de l'une de ses extrémités, d'une portion (20) à pignons prévue pour l'encliquetage de l'axe (2) lors de sa rotation. Un second (3) axe de commande ayant la forme d'un tube sensiblement cylindrique est enfilé sur le premier (2) axe. Les deux axes (2, 3) de commande concentriques sont rotatifs l'un par rapport à l'autre autour de leur axes de symétrie respectifs qui sont confondus. Dans la suite, I'axe de rotation des deux axes (2, 3) de commande est appelé "axe de symétrie" (23). Le premier (2) axe de commande fait saillie de part et d'autre du second (3) axe de commande. Le premier (2) axe de commande est pourvu d'un premier (21) épaulement constituant une butée pour une extrémité du second (3) axe. Le premier (21) épaulement bloque la translation du second (3) axe sur le premier (2) axe en direction de la portion (20) à pignons. Le second (3) axe est également pourvu, sur sa circonférence et à proximité de l'une de ses extrémités, d'une portion (30) à pignons prévue pour
I'encliquetage de l'axe (3) lors de sa rotation. De manière préférée mais nullement limitative, les axes (2, 3) de commande sont constitués d'un acier au nickel-chrome du type, par exemple "30NC11" ayant subi un traitement ou durcissement du type "Nitrotec" Les axes (2, 3) de commande sont traités au moins au niveau des portions (20, 30) à pignons. Bien sûr, les axes (2, 3) de commande peuvent être constitués de tout autre matériau. Un premier (10A) disque codeur est rendu solidaire en rotation et en translation du premier (2) axe de commande. Par exemple, le premier (10A) disque codeur est situé entre le premier (21) épaulement et la portion (20) à pignons du premier (2) axe de commande. Le premier (10A) disque codeur est rendu solidaire du premier (2) axe de commande par tout moyen approprié. Par exemple, le premier disque (10A) codeur peut être monté en force sur le premier (2) axe de commande. Un second disque (10B) codeur est rendu solidaire en rotation et en translation du second (3) axe de commande. Le second disque (10B) codeur peut être situé, par exemple, entre la portion (30) à pignons et l'extrémité du second (3) axe qui vient en butée sur le premier épaulement (20) du premier (2) axe. Comme précédemment, le second disque (10B) codeur peut être monté en force sur le premier (2) axe de commande ou par tout autre moyen. Les disques (10A, 10B) codeurs peuvent être constitués, par exemple, d'aluminium traité du type, par exemple "AU4GT4", ou de tout autre matériau. Les deux axes (2, 3) de commande sont montés rotatifs dans un boîtier (4, 5) de codage au niveau de l'une de leurs extrémités de façon que les portions (20, 30) pourvues des pignons soient situées dans le boîtier (4, 5) de codage. Les deux axes (2, 3) de commande sont montés dans le boîtier (4, 5) de codage de façon que ces derniers soit libre en rotation dans une ouverture (12) centrale d'un circuit (11) imprimé lui-même monté fixe dans le boîtier (4, 5) de codage. Le boîtier (4, 5) peut être constitué, par exemple, d'un demiboîtier supérieur (4) et d'un demi-boîtier inférieur (5) assemblés l'un à l'autre et conformés de manière à constituer un volume (13) intérieur dans lequel sont situés les deux disques (1ou, 10B) codeurs et le circuit imprimé (11). Le boîtier peut être constitué, par exemple, d'un alliage d'aluminium du type "AU2GN" traité. Les deux axes (2, 3) de commande peuvent être montés rotatifs dans le boîtier (4, 5) de codage au moyen, par exemple, d'un système à paliers (6, 7). Ainsi, le premier (2) axe de commande peut être guidé en rotation à l'une de ses extrémités et autour de son axe de symétrie au moyen, par exemple, d'un pallier (7) inférieur monté en force dans le demi-boîtier (5) inférieur. L'extrémité du premier (2) axe de commande qui est guidée par le palier (7) inférieur peut avoir un diamètre inférieur à la portion adjacente de l'axe (2) pour constituer un second (22) épaulement. Le second (22) épaulement du premier (2) axe de commande est destiné à coopérer en butée avec un épaulement complémentaire du demi-boîtier (5) inférieur pour bloquer la translation des axes (2; 3) de commande du demiboîtier (4) supérieur vers le demi-boîtier (5) inférieur. Le second (3) axe de commande peut quant à lui être guidé en rotation autour de son axe (23) de symétrie au moyen, par exemple, d'un palier (6) supérieur monté en force dans le demi-boîtier (4) supérieur. Une extrémité du palier (6) supérieur peut être située à proximité de la portion (30) à pignons d'encliquetage du second (3) axe de commande. Une rondelle (14) de butée enfilée sur le second (3) axe de commande et disposée entre la portion (30) à pignons et le palier (6) supérieur peut assurer le blocage de la translation du second (3) axe de commande du demi-boîtier (5) inférieur vers le demi-boîtier (4) supérieur.
I'encliquetage de l'axe (3) lors de sa rotation. De manière préférée mais nullement limitative, les axes (2, 3) de commande sont constitués d'un acier au nickel-chrome du type, par exemple "30NC11" ayant subi un traitement ou durcissement du type "Nitrotec" Les axes (2, 3) de commande sont traités au moins au niveau des portions (20, 30) à pignons. Bien sûr, les axes (2, 3) de commande peuvent être constitués de tout autre matériau. Un premier (10A) disque codeur est rendu solidaire en rotation et en translation du premier (2) axe de commande. Par exemple, le premier (10A) disque codeur est situé entre le premier (21) épaulement et la portion (20) à pignons du premier (2) axe de commande. Le premier (10A) disque codeur est rendu solidaire du premier (2) axe de commande par tout moyen approprié. Par exemple, le premier disque (10A) codeur peut être monté en force sur le premier (2) axe de commande. Un second disque (10B) codeur est rendu solidaire en rotation et en translation du second (3) axe de commande. Le second disque (10B) codeur peut être situé, par exemple, entre la portion (30) à pignons et l'extrémité du second (3) axe qui vient en butée sur le premier épaulement (20) du premier (2) axe. Comme précédemment, le second disque (10B) codeur peut être monté en force sur le premier (2) axe de commande ou par tout autre moyen. Les disques (10A, 10B) codeurs peuvent être constitués, par exemple, d'aluminium traité du type, par exemple "AU4GT4", ou de tout autre matériau. Les deux axes (2, 3) de commande sont montés rotatifs dans un boîtier (4, 5) de codage au niveau de l'une de leurs extrémités de façon que les portions (20, 30) pourvues des pignons soient situées dans le boîtier (4, 5) de codage. Les deux axes (2, 3) de commande sont montés dans le boîtier (4, 5) de codage de façon que ces derniers soit libre en rotation dans une ouverture (12) centrale d'un circuit (11) imprimé lui-même monté fixe dans le boîtier (4, 5) de codage. Le boîtier (4, 5) peut être constitué, par exemple, d'un demiboîtier supérieur (4) et d'un demi-boîtier inférieur (5) assemblés l'un à l'autre et conformés de manière à constituer un volume (13) intérieur dans lequel sont situés les deux disques (1ou, 10B) codeurs et le circuit imprimé (11). Le boîtier peut être constitué, par exemple, d'un alliage d'aluminium du type "AU2GN" traité. Les deux axes (2, 3) de commande peuvent être montés rotatifs dans le boîtier (4, 5) de codage au moyen, par exemple, d'un système à paliers (6, 7). Ainsi, le premier (2) axe de commande peut être guidé en rotation à l'une de ses extrémités et autour de son axe de symétrie au moyen, par exemple, d'un pallier (7) inférieur monté en force dans le demi-boîtier (5) inférieur. L'extrémité du premier (2) axe de commande qui est guidée par le palier (7) inférieur peut avoir un diamètre inférieur à la portion adjacente de l'axe (2) pour constituer un second (22) épaulement. Le second (22) épaulement du premier (2) axe de commande est destiné à coopérer en butée avec un épaulement complémentaire du demi-boîtier (5) inférieur pour bloquer la translation des axes (2; 3) de commande du demiboîtier (4) supérieur vers le demi-boîtier (5) inférieur. Le second (3) axe de commande peut quant à lui être guidé en rotation autour de son axe (23) de symétrie au moyen, par exemple, d'un palier (6) supérieur monté en force dans le demi-boîtier (4) supérieur. Une extrémité du palier (6) supérieur peut être située à proximité de la portion (30) à pignons d'encliquetage du second (3) axe de commande. Une rondelle (14) de butée enfilée sur le second (3) axe de commande et disposée entre la portion (30) à pignons et le palier (6) supérieur peut assurer le blocage de la translation du second (3) axe de commande du demi-boîtier (5) inférieur vers le demi-boîtier (4) supérieur.
Les paliers supérieur (6) et inférieur (7) peuvent être constitués, par exemple, de bronze ou de tout autre matériau. Le circuit (11) imprimé est situé entre les deux disques (10A, 10B) codeurs, par exemple au niveau de la butée entre l'extrémité du second (3) axe de commande et le premier (21) épaulement du premier (20) axe de commande. Le codeur (1) est pourvu de moyens (8A, 9A; 8B, 9B) d'encliquetage destinés à coopérer respectivement avec les deux axes (2, 3) de commandes pour assurer le séquencement de leur rotation. Les moyens (8A, 9A; 8B, 9B) d'encliquetage de chaque axe (2, 3) de commande peuvent être constitués chacun, par exemple, d'une bille (9A; 9B) sollicitée par un ressort (8A; 8B) de compression contre les pignons (20, 30) de l'axe (2, 3) concerné. Les deux couples (9A, 8A; 9B, 8B) billeressort sont logés respectivement dans deux perçages (17A, 17B) transversaux. Les deux perçages (1 7A, 17B) transversaux sont formés respectivement dans le corps des demi-boîtiers inférieur (5) et supérieur (4).
Les deux perçages (17A, 17B) contenant respectivement les moyens (8A, 9A; 8B, 9B) d'encliquetage des deux axes (2, 3) sont refermés chacun par un bouchon (15A, 15B) respectif sur lequel prend appui le ressort (8A, 8B) d'encliquetage. De préférence, les billes (9A, 9A) d'encliquetage peuvent être constituées, par exemple d'inox. Les ressorts (8A, 8B) quant à eux peuvent être constitués, par exemple, d'un matériau du type "11 R51
Sanvick". Bien entendu, les billes (9A, 9B) d'encliquetage et les ressorts (8A, 8B) peuvent être constitués de tout autre matériau. Les bouchons (15A, 15B) de fermeture des perçages contenant les moyens (8A, 9A; 8B, 9B) d'encliquetage peuvent être constitués quant à eux, par exemple, d'un aluminium ou de tout autre matériau. Les disques (10A, 10B) codeurs, qui sont solidaires en rotation respectivement des deux axes (2, 3), assurent le codage de signaux lumineux entre des moyens (40) d'émission et des moyens (60) de réception. De manière avantageuse, les moyens d'émission (40) et de réception (60) des signaux lumineux sont situés sur le circuit (11) imprimé qui est situé entre les deux disques (10A, 10B) codeurs. Les moyens d'émission (40) et de réception (60) peuvent être constitués d'une pluralité de couples (40A, 60A; 40B, 60B; 40C, 60C; 40D, 60D) d'émetteurrécepteurs de signaux lumineux. Un premier ensemble de couples (40A, 60A; 40C, 60C) émetteurs, récepteurs est orienté vers le premier disque (10A) codeur avec lequel ils coopèrent. Un second ensemble de couples (40B, 60B; 40D, 60D) émetteurs, récepteurs est orienté vers le second disque (10B) codeur avec lequel ils coopèrent. La transmission du signal lumineux entre l'émetteur (40) et le récepteur (60) d'un couple émetteurrécepteur est réalisé par réflexion du signal sur, par exemple, au moins une paroi (44, 55) intérieure du boîtier (4, 5). Par exemple, les signaux lumineux sont réfléchis par les surfaces internes (44, 55) du boîtier (4,5) qui sont situées en vis-à-vis respectivement des disques de codage (10A, 10B). Les signaux lumineux peuvent également être réfléchis par les surfaces internes (45) du boîtier (4, 5) qui sont adjacentes aux surfaces (44, 55) situées en vis-à-vis des disques de codage (10A, 10B). Les deux couples émetteur (40), récepteur (60) de signaux lumineux orientés vers un même disque (10A, 10B) de codage peuvent être décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle (R, figure 5A) déterminé. De même, les deux couples émetteur (40), récepteur (60) de signaux lumineux orientés vers un même disque (10A, 10B) de codage peuvent être disposés chacun radialement par rapport à l'axe de symétrie (23) de commande. Dans chaque couple émetteur (40), récepteur (60), le récepteur (60) peut être situé, par exemple, entre l'émetteur (40) et la périphérie des deux axes (2, 3) de commande. Le rayon de chaque disque codeur (10A, 10B) peut être inférieur à la distance séparant les émetteurs (40) de l'axe de symétrie (23), mais supérieur à la distance séparant les récepteurs (60) de ce même axe de symétrie (23).
Sanvick". Bien entendu, les billes (9A, 9B) d'encliquetage et les ressorts (8A, 8B) peuvent être constitués de tout autre matériau. Les bouchons (15A, 15B) de fermeture des perçages contenant les moyens (8A, 9A; 8B, 9B) d'encliquetage peuvent être constitués quant à eux, par exemple, d'un aluminium ou de tout autre matériau. Les disques (10A, 10B) codeurs, qui sont solidaires en rotation respectivement des deux axes (2, 3), assurent le codage de signaux lumineux entre des moyens (40) d'émission et des moyens (60) de réception. De manière avantageuse, les moyens d'émission (40) et de réception (60) des signaux lumineux sont situés sur le circuit (11) imprimé qui est situé entre les deux disques (10A, 10B) codeurs. Les moyens d'émission (40) et de réception (60) peuvent être constitués d'une pluralité de couples (40A, 60A; 40B, 60B; 40C, 60C; 40D, 60D) d'émetteurrécepteurs de signaux lumineux. Un premier ensemble de couples (40A, 60A; 40C, 60C) émetteurs, récepteurs est orienté vers le premier disque (10A) codeur avec lequel ils coopèrent. Un second ensemble de couples (40B, 60B; 40D, 60D) émetteurs, récepteurs est orienté vers le second disque (10B) codeur avec lequel ils coopèrent. La transmission du signal lumineux entre l'émetteur (40) et le récepteur (60) d'un couple émetteurrécepteur est réalisé par réflexion du signal sur, par exemple, au moins une paroi (44, 55) intérieure du boîtier (4, 5). Par exemple, les signaux lumineux sont réfléchis par les surfaces internes (44, 55) du boîtier (4,5) qui sont situées en vis-à-vis respectivement des disques de codage (10A, 10B). Les signaux lumineux peuvent également être réfléchis par les surfaces internes (45) du boîtier (4, 5) qui sont adjacentes aux surfaces (44, 55) situées en vis-à-vis des disques de codage (10A, 10B). Les deux couples émetteur (40), récepteur (60) de signaux lumineux orientés vers un même disque (10A, 10B) de codage peuvent être décalés angulairement l'un par rapport à l'autre d'un angle (R, figure 5A) déterminé. De même, les deux couples émetteur (40), récepteur (60) de signaux lumineux orientés vers un même disque (10A, 10B) de codage peuvent être disposés chacun radialement par rapport à l'axe de symétrie (23) de commande. Dans chaque couple émetteur (40), récepteur (60), le récepteur (60) peut être situé, par exemple, entre l'émetteur (40) et la périphérie des deux axes (2, 3) de commande. Le rayon de chaque disque codeur (10A, 10B) peut être inférieur à la distance séparant les émetteurs (40) de l'axe de symétrie (23), mais supérieur à la distance séparant les récepteurs (60) de ce même axe de symétrie (23).
Chaque disque (10A, 10B) codeur peut comporter sur sa périphérie une pluralité d'évidements (16). Les évidements (16) sont décalés angulairement les uns par rapport aux autres de façon qu'à chaque séquence de rotation d'un axe (2, 3) de commande, le disque (10A, 10B) codeur correspondant masque ou dévoile le récepteur (60) d'au moins un couple émetteur (40)récepteur (60). Lorsque l'émetteur (40) d'un couple émetteur (40), récepteur (60) est masqué par le disque (1 OA, 10B) codeur concerné, le signal lumineux n'est pas transmis vers le récepteur (60) correspondant. C'est à dire que le disque (10A, 10B) codeur est interposé entre la ou les surfaces (44, 55) réfléchissantes et le récepteur (60). Lorsque l'émetteur (40) d'un couple émetteur (40), récepteur (60) est dévoilé par le disque (10A, 10B) codeur concerné, c'est à dire quand le récepteur (60) est en vis à vis d'un évidement (16), le signal lumineux est réfléchi par la ou les surfaces (44, 55) internes du boîtier vers le récepteur (60). Les évidements (16) des disques (10A, 10B) de codage peuvent être constitués, par exemple, de découpes dans le disque (10A, 10B) constituant des surfaces (116) inclinées par rapport aux axes (2, 3) de commande. Les surfaces (116) sont inclinées de manière à contribuer à la réflexion des signaux lumineux de l'émetteur (40) vers le récepteur (60) d'un même couple émetteur (40), récepteur (60). Les évidements (16) peuvent former, par exemple, des créneaux sur la circonférence du disque codeur (10A,10B). Le fond de l'évidement (16) peut constituer une surface (116) inclinée d'un angle (T, figure 4B) par rapport à l'axe de symétrie (23), de façon à faire converger le signal lumineux de l'émetteur (40) vers le récepteur (60) situé en vis-à-vis de l'évidement (16).
C'est à dire que dans les demi-plans perpendiculaires aux disques (10A, 10B) codeurs et passant par les évidements (16), le rayon de chaque disque (10A, 10B) est décroissant en direction du circuit (11) imprimé. Les surfaces (116) inclinées constituant les fonds des évidements (16) peuvent être inclinées par rapport à l'axe de symétrie (23) d'un angle (T) égal, par exemple, à 30 degrés.
Dans un mode de réalisation préféré nullement limitatif, une première face du circuit (11) imprimé comporte deux premiers couples (40A, 60A; 40C, 60C) émetteurs, récepteurs orientés vers le premier disque (10A) codeur. La seconde face du circuit (11) imprimé comporte quant à elle deux seconds couples (40B, 60B; 40D, 60D) émetteurs, récepteurs orientés vers le second disque (10B) 08) codeur. Les couples (40A, 60A; 40C, 60C; 40B, 60B 40D, 60D) émetteurs, récepteurs sont disposés radialement par rapport aux deux axes (2, 3) de commande. Les quatre couples (40A, 60A; 40C, 60C; 40B, 60B 40D, 60D) émetteurs, récepteurs sont par ailleurs disposés de manière symétrique par rapport à l'axe de symétrie (23). Les deux couples émetteurs, récepteurs d'une même face du circuit (11) imprimé sont par exemple décalés par rapport à l'axe de symétrie (23) d'un angle (R, figure 5A) égal, par exemple, à 120 degrés. Chaque disque (10A, 10B) codeur peut comporter cinq évidements (16) disposés de manière équiangulaire sur sa périphérie. Les pignons (20, 30) d'encliquetage délimitent chacun, en coopérant avec la bille (9A, 9B) correspondante, vingt positions lors d'une rotation de 360 degrés de l'axe (2, 3) de commande concerné. Les évidements (16) de chaque disque (10A, 10B) codeur sont conformés de façon que quatre 1120ème de tour consécutifs de chaque disque codeur (10A, 10B) forment quatre états ou configurations différentes du disque (10A, 10B) par rapport aux couples émetteurs, récepteurs concernés. Les émetteurs (40) des couples émetteurs, récepteurs de signaux lumineux peuvent être constitués, par exemple, de diodes électroluminescentes du type "OPTEK OP 224". Les émetteurs peuvent être constitués quant à eux de phototransistors du type, par exemple, "OPTEK OP 6599" De manière préférée mais non limitative, les phototransistors et diodes sont soudés sur le circuit (11) imprimé. Nous allons à présent décrire les différentes positions ou configurations d'un disque (1 0A) codeur par rapport aux deux couples (40A, 60A; 40C, 60C) émetteurs, récepteurs qui lui sont associés. L'exemple décrit en référence aux figures 5A à 5D concerne le premier (10A) disque codeur, c'est à dire le disque (îOA) codeur qui est solidaire du premier (2) axe de commande. Bien évidemment, le processus est sensiblement identique pour le second (ion) disque codeur qui est solidaire du second (3) axe de commande. Dans une première configuration (figure 5A), le disque (10A) codeur masque un premier (60A) phototransistor et dévoile un second (60C) phototransistor des deux couples émetteurs, récepteurs qui lui sont associés. C'est à dire que le second phototransistor (60C) dévoilé est en vis à vis d'un évidement (16) du disque (10A) codeur. Ainsi, dans une première configuration, seul le second (60C) phototransistor est saturé. Par la rotation du premier (2) axe de 1/20ème de tour dans le sens (E) anti-horaire de la figure 5A, le disque (10A) codeur tourne de 1/20ème de tour par rapport au circuit (11) imprimé pour arriver dans une seconde configuration. Dans la seconde configuration (figure 5B), le disque (10A) codeur masque les deux phototransistors (60A, 60C) qui lui sont associés. Dans une troisième configuration (figure 5C), c'est à dire après une rotation supplémentaire du premier axe (2) de 1120ème de tour dans le sens anti-horaire (E), le disque (10A) codeur dévoile le premier (60A) phototransistor et masque le second (60C) phototransistor. C'est à dire que dans la troisième configuration seul le premier (60A) phototransistor est saturé. Enfin, une rotation supplémentaire du disque (îOA) de 1/20ème de tour dans le sens antihoraire (E) conduit à une quatrième configuration. Dans la quatrième configuration (figure 5D), le disque (10A) codeur dévoile les deux (60A, 60C) phototransistors. C'est à dire que dans la quatrième configuration les deux phototransistors (60A, 60C) sont saturés. Le codeur (1) optique incrémental décrit est un codeur à 40 positions. En effet, la rotation de 360 degrés de chaque axe (2, 3) de commande passe par 20 positions différentes délimitées par les moyens d'encliquetage. Les vingt positions différentes d'une rotation de 360 degrés d'un axe (2, 3) de commande sont définies par cinq suites consécutives des quatre configurations décrites ci-dessus en référence aux figures 5A à 5D.
Bien sûr, I'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit ci-dessus.
Ainsi, il est possible de prévoir un codeur (1) optique selon le même principe ayant un nombre de position différent de vingt pour chaque axe (2, 3) de commande. Dans ce cas, les portions (20, 30) à pignons des axes de commande, les moyens d'encliquetage, la configuration du circuit (11) imprimé et des disques (10A, 10B) codeurs peuvent être adaptés en conséquence par l'homme du métier.
La figure 2 représente le schéma de principe du circuit électronique du codeur optique. Quatre couples constitués chacun d'une résistance (50A, 50B, 50C, 50D) en série avec un phototransistor (60A, 60B, 60C, 60D) sont reliés en parallèles entre l'alimentation (80) et la masse (90). Les émetteurs (E) des quatre phototransistors (60A, 60B, 60C, 60D) sont reliés à la masse (90). Les collecteurs (C) des phototransistors (60A, 60B, 60C, 60D) sont quant à eux reliés chacun à la résistance (50A, 50B, 50C, 50D) associée correspondante, lesquelles résistance (50A, 50B, 50C, 50D) sont elles mêmes reliées à l'alimentation (80). Le circuit comporte quatre sorties (S1, S2, S3, S4) représentatives chacune de l'état d'un phototransistor (60A, 60B, 60C, 60D). Les quatre sorties (S1, S2, S3, S4) sont situées respectivement entre les résistances (50A, 50B, 50C, 50D) et phototransistors (60A, 60B, 60C, 60D) des quatre couples résistancephototransistor. Deux premières (SI, S2) sorties peuvent commander, par exemple, un premier afficheur numérique (non représenté). Deux secondes (S2, S3) sorties peuvent commander, par exemple, un second afficheur numérique (non représenté). Deux paires de diodes (40A, 40B; 40C, 40D) en série chacune avec une résistance (70A, 70B) respective sont également reliées en parallèle entre l'alimentation (80) et la masse (90). Les deux résistances (70A, 70B) en série respectivement avec les deux paires de diodes (40A, 40B; 40C, 40D) sont reliées à l'alimentation (80). Les diodes (40A, 40B; 40C, 40D) sont polarisées en direct entre l'alimentation (80) et la masse (90). De préférence mais sans que ce soit limitatif, le circuit (11) imprimé est constitué d'un circuit imprimé quatre couches et verni. Les figures 3A et 3B représentent respectivement les faces externes et internes d'une première face du circuit (11) imprimé double face du codeur optique (1). Les figures 3C et 3D représentent respectivement les faces externes et internes d'une seconde face du circuit (11) imprimé double face du codeur optique (1). Dans les figures 3A à 3D, illustrent les emplacements relatifs des diodes (40A, 40B; 40C, 40D) et phototransistor (60A, 60B, 60C, 60D).
Par soucis de simplification les liaisons et composants du circuit sont partiellement représentés aux figures 3A à 3D. En particulier, les résistances (50A à 50D, 70A et 70B) ne sont pas représentées aux figures 3A à 3D.
On conçoit ainsi que l'on a, selon l'invention, un codeur optique incréméntal d'une grande compacité. En effet, la disposition des moyens d'émission et de réception de part et d'autre d'un circuit imprimé situé entre deux disques de codage, permet de réduire le volume du codeur par rapport aux codeurs de l'art antérieur. Il est ainsi possible de réaliser, par exemple, un codeur dont le boîtier de codage a une hauteur de l'ordre de 16,8 mm et des dimensions transverses de l'ordre de 20 mm x 20 mm. Le codeur selon l'invention peut avoir une masse de l'ordre
Par ailleurs, le codeur optique incréméntal selon l'invention permet d'obtenir des performances conformes à la norme aéronautique DO 160C, notamment en ce qui concerne la tenue en température et à l'humidité. Ainsi, le codeur selon l'invention peut résister à des conditions de fonctionnement en température de - 55"C à + 85"C. Le mécanisme d'encliquetage permet un nombre de manoeuvres supérieures aux codeurs de l'art antérieur. De plus, le circuit imprimé du codeur optique selon l'invention présente une plus grande fiabilité permettant d'avoir une valeur pour la tension de claquage de
l'ordre, par exemple, de 500 V cc.
l'ordre, par exemple, de 500 V cc.
D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font
également partie de l'esprit de l'invention.
également partie de l'esprit de l'invention.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Codeur optique incrémental à deux axes (2, 3) de commande concentriques et rotatifs dans un boîtier (4, 5) de codage, deux disques (10A, 10B) codeurs montés dans le boîtier étant solidaires en rotation et en translation chacun respectivement d'un des deux axes (2, 3) dans le boîtier (4, 5) et assurant le codage de signaux lumineux entre des moyens (40) d'émission et des moyens (60) de réception situés dans le boîtier (4, 5), le codeur comportant des moyens (8A, 9A; 8B, 9B) d'encliquetage coopérant respectivement avec les deux axes (2, 3) pour assurer les séquencements respectifs des rotations des deux axes (2, 3) de commande, caractérisé en ce que les moyens d'émission (40) et de réception (60) sont situés sur un même circuit (11) imprimé disposé entre les deux disques (10A, 1 ou) codeurs, les moyens d'émission (40) et de réception (60) étant constitués d'une pluralité de couples (40A, 60A; 40B, 60B; 40C, 60C, 40D, 60D) émetteurs, récepteurs de signaux lumineux, les couples émetteurs, récepteurs étant orientés de part et d'autre du circuit (11) imprimé et coopérant respectivement avec les deux disques (10A, 10B) codeurs.
- 2. Codeur optique incrémental selon la revendication 1 caractérisé en ce que la transmission de signaux lumineux entre l'émetteur (40) et le récepteur (60) d'un couple émetteur, récepteur est réalisé par réflexion.
- 3. Codeur optique incrémental selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la transmission du signal lumineux entre l'émetteur (40) et le récepteur (60) d'un couple émetteur, récepteur est réalisée par réflexion sur au moins une paroi (44, 55, 45) interne du boîtier (4, 5).
- 4. Codeur optique incrémental selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les signaux lumineux des émetteurs (40) sont transmis aux récepteurs (60) correspondants par réflexion sur les parois (44, 55) internes du boîtier (4, 5) situées en vis-à-vis respectivement des faces arrières des disques (10A, 10B) de codage, c'est à dire les faces de disques (iOA, 10B) de codage qui ne font pas face au circuit (11) imprimé.
- 5. Codeur optique incrémental selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les signaux lumineux des émetteurs (40) sont transmis aux récepteurs (60) correspondants par réflexion sur les parois (45) des surfaces internes du boîtier (1) qui sont adjacentes aux parois (44, 55) internes situées en vis-à-vis des faces arrières des disques (10A, 10B) de codage.
- 6. Codeur optique incrémental selon l'une quelconque des revendications I à 5 caractérisé en ce qu'au moins deux couples (40A, 60A; 40B, 60B; 40C, 60C, 40D, 60D) émetteur, récepteur de signaux lumineux sont décalés angulairement les uns par rapport aux autres selon des angles déterminés par rapport au centre du circuit (11) imprimé, les disques (10A, 10B) codeurs comportant une pluralité d'évidements (16) décalés angulairement les uns par rapport aux autres et étant conformés de façon qu'à chaque séquence de rotation d'un axe (2, 3) de commande, le disque (10A, 10B) codeur correspondant masque l'émetteur (40) ou le récepteur (60) d'au moins un couple émetteur-récepteur pour empêcher la transmission du signal lumineux et/ou dévoile l'émetteur (40) ou le récepteur (60) d'au moins un couple émetteur-récepteur pour permettre la transmission du signal lumineux.
- 7. Codeur optique incrémental selon la revendication 6 caractérisé en ce que les couples (40A, 60A; 40B, 60B; 40C, 60C, 40D, 60D) émetteur, récepteur de signaux lumineux sont disposés chacun radialement par rapport à l'axe de rotation des deux axes (2, 3) de commande: dans chaque couple émetteur, récepteur, le récepteur (60) étant situés entre l'émetteur (40) et la périphérie des deux axes (2, 3) de commande concentriques, les disques (1 OA, 10B) codeurs étant opaques et ayant des dimensions déterminées de façon à ne pas masquer les émetteurs au cours de leurs rotations, à chaque séquence de rotation d'un axe (2, 3) de commande le disque (10A, 10B) codeur correspondant masquant le récepteur (60) d'au moins un couple émetteur-récepteur et/ou dévoilant le récepteur (60) d'au moins un couple émetteur-récepteur, le dévoilement du ou des récepteurs (60) étant réalisé par le positionnement d'évidements (16) du ou des disques (10A, 10B) codeurs en vis-à-vis des récepteurs (60) concernés.
- 8. Codeur optique incrémental selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que les évidements (16) des disques de codage sont formées de découpes dans le disque constituant des surfaces (116) inclinées vers les axes (2, 3) de commande de manière à contribuer à la réflexion des signaux lumineux de l'émetteur (40) vers le récepteur (60) correspondant.
- 9. Codeur optique incrémental selon la revendication 7 caractérisé en ce que chacune des faces du circuit (11) imprimé comporte deux couples émetteurs, récepteurs de signaux lumineux (40A, 60A; 40C, 60C), respectivement, (40D, 60D 40B, 60B), orientés vers un même disque (10A, 10B) codeur, chaque disque (10A, 10B) codeur comportant cinq évidements (16) disposés de manière équiangulaire, les moyens (8A, 9A; 8B, 9B) d'encliquetage délimitant vingt positions dans une rotation complète de chaque axe (2, 3) de commande, les évidements (16) de chaque disque (10A, 10B) codeur étant conformés de façon que quatre 1/20ème de tour consécutifs d'un axe (2, 3) de commande forment quatre états ou configurations différentes du disque (10A, 10B) codeur correspondant par rapport aux deux couples émetteurs, récepteurs associés, dans une première configuration le disque (10A, 10B) codeur masquant un premier récepteurs et dévoilant un second récepteur, dans une seconde configuration le disque codeur masquant les deux récepteurs, dans une troisième configuration le disque codeur dévoilant le premier et masquant le second des deux récepteurs, dans une quatrième configuration le disque codeur dévoilant les premier et second récepteurs.
- 10. Codeur optique incrémental selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les disques (10A, 10B) codeurs sont constitués d'aluminium traité
- 11. Codeur optique incrémental selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que les moyens (8A, 9A; 88, 9B) d'encliquetage de chaque axe (2, 3) de commande sont constitués chacun d'un bille (9A; 9B) et d'un ressort (8A; 88), le ressort (8A; 88) sollicitant la bille (9A; 9B) contre une portion (20, 30) à pignons formée sur l'axes (2, 3) de commande concerne.
- 12. Codeur optique incrémental selon la revendication 11 caractérisé en ce que les axes (2, 3) de commande sont constitués d'acier au nickel-chrome, les billes (9A, 9B) d'encliquetage étant constituées d'inox.
- 13. Codeur optique incrémental selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que le circuit (11) imprimé est un circuit imprimé quatre couche verni, les émetteurs (40) des couples émetteurs, récepteurs de signaux lumineux étant constitués de diodes électroluminescentes, les émetteurs (60) étant constitués de phototransistors, les diodes et phototransistors étant soudés sur le circuit (11) imprimé.
- 14. Codeur optique incrémental selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que le boîtier (4, 5) de codage est métallique.
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| Country | Link |
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| FR (1) | FR2765679B1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2211093A1 (de) * | 1972-03-08 | 1973-09-13 | Licentia Gmbh | Vorrichtung zur messung der winkellage drehbarer teile |
| FR2609801A1 (fr) * | 1987-01-19 | 1988-07-22 | Aerospatiale | Dispositif pour le codage binaire pas-a-pas d'un angle de rotation autour d'un axe |
| EP0414899A1 (fr) * | 1988-10-25 | 1991-03-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Codeur rotatif |
| EP0643286A1 (fr) * | 1993-09-13 | 1995-03-15 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Dispositif de mesure pour déterminer le déplacement d'un objet mouvable |
-
1997
- 1997-07-01 FR FR9708268A patent/FR2765679B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2211093A1 (de) * | 1972-03-08 | 1973-09-13 | Licentia Gmbh | Vorrichtung zur messung der winkellage drehbarer teile |
| FR2609801A1 (fr) * | 1987-01-19 | 1988-07-22 | Aerospatiale | Dispositif pour le codage binaire pas-a-pas d'un angle de rotation autour d'un axe |
| EP0414899A1 (fr) * | 1988-10-25 | 1991-03-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Codeur rotatif |
| EP0643286A1 (fr) * | 1993-09-13 | 1995-03-15 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Dispositif de mesure pour déterminer le déplacement d'un objet mouvable |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2765679B1 (fr) | 1999-09-03 |
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