FR2826204A1 - Utilisation d'un organe piezo-actif ainsi qu'appareil et systeme le comportant - Google Patents

Abstract

L'organe piézo-actif (50) comporte un élément piézo-électrique (18) et une coquille (51) élastiquement déformable dans laquelle est disposé l'élément piézo-électrique (18).L'utilisation de cet organe comporte, pour alimenter un circuit électrique relié à l'élément piézo-électrique (18), l'étape d'exercer sur l'organe (50) une action mécanique ponctuelle puis de laisser l'organe (50) résonner librement. L'appareil comporte un tel organe (50), un circuit électrique relié à l'élément piézo-électrique (18) et des moyens pour exercer l'action mécanique ponctuelle.Le système comporte un tel appareil dont le circuit électrique est capable d'émettre des ondes électromagnétiques et un deuxième appareil adapté à recevoir les ondes émises par le premier appareil.Application notamment à la commande d'un point lumineux.

Description

l'ensemble desUites supercapacités.

L'invention a trait aux organes piézo-actifs.

On conna^t déjà, notamment par la demande de brevet français 2 740 276, un tel organe conçu pour servir d'actionneur amplifié à raideur élevée, organe qui est prévu pour être intégré à des dispositifs de micropositionnement de divers objets ou à des mécanismes de commande, cet organe comportant un élément piézo-électrique et une coquille métallique élastiquement déformable à profil sensiblement elliptique s'étendant suivant un petit axe et suivant un grand axe disposés transversalement l'un par rapport à l'autre, la coquille présentant quatre sommets opposés deux à deux, respectivement deux sommets de petit axe (couple de sommets opposés les plus proches l'un de I'autre), et deux sommets de grand axe (couple de sommets les plus éloignés l'un de l'autre), I'élément piézoélectrique étant disposé dans la coquille entre

les sommets de grand axe.

L' invention vise à accroAtre les possibil ités d'utilisation d'u n tel organe piézo-actif. Elle propose à cet effet l'utilisation d'un organe piézo-actif comportant un élément piézo-électrique et une coquille élastiquement déformable à profil sensiblement fermé, ledit élément piézoélectrique étant disposé dans ladite coquille; caractérisé en ce qu'elle comporte: - I'étape de relier les bornes dudit élément piézo-électrique aux bornes d'entrée d'un circuit électrique adapté à étre alimenté en courant alternatif; et - pour alimenter led it circu it électrique, I'étape d'exercer une action mécanique ponctuelle sur ledit organe puis de le laisser résonner librement de sorte que, postérieurement à ladite action mécanique ponctuelle, ledit élément piézo-électrique produise une tension alternative entre ses bornes et donc entre les bornes d'entrce dudit circuit Dans l'utilisation selon l'invention, I'organe piézo-actif joue le rôle d'un oscillateur mécanique capable d'entrer en résonance sur une durce relativement iongue à la suite de l'exercice de l'action mécanique ponctuelle, ce qui permet d'effectuer une certaine forme de stockage de l'énergie apportée par cette action, et donc de permettre à l'élément piézo-électrique de produire la tension électrique alternative pendant une certaine durce postérieurement à

l'action mécanique ponctuelle.

Cette possibilité de faire durer la production de la tension alternative est particulièrement intéressante lorsque le circuit électrique nocessite, pour son fonctionnement, d'être alimenté dans certaines conditions, et en particulier avec la tension d'alimentation qui reste supérieure à un seuil donné, pendant

une durée relativement longue, par exemple de plusieurs millisecondes.

Selon des caractéristiques préférces, ladite coquille élastiquement déformable est à profil elliptique présentant quatre sommets opposés deux à deux, respectivement deux sommets de petit axe et deux sommets de grand axe avec la distance séparant les deux sommets de grand axe qui est plus grande que la distance séparant les deux sommets de petit axe; ledit élément piézo-électrique est disposé dans ladite coquille entre les deux sommets de grand axe; et ledit organe piézo-actif comporte en outre une masselotte localisée solidaire de ladite coquille à un sommet de petit axe et dont la masse

est supérieure à celle de la coquille.

La présence de la masselotte localisée offre l'avantage de limiter au maximum le phénomène de comportement complexe, c'est-à-dire le phénomène d'avoir plusieurs fréquences de résonance; et plus généralement de permettre une bonne ma^'trise du fonctionnement de l'oscillateur que constitue l'organe piézo-actif, qui se rapproche, grâce à la masselotte localisée, du modèle classique du pendule élastique constitué par une masselotte

disposée au bout d'un ressort sans masse.

De préférence, pour obtenir de bons résultats, ladite masselotte a

une masse supérieure à quatre fois celle de la coquille.

De préférence également, I'organe utilisé selon l'invention comporte une dite masselotte solidaire de ladite coquille à chacun des deux sommets de

petit axe.

Ainsi, lorsque l'oscillateur que forme l'organe entre en résonance, le déplacement des sommets de petit axe est en opposition de phase et l'on obtient donc le maximum de déformation de i'élément piézo-électrique et par conséquent les meilleures caractéristiques de couplage électromécanique optimisant la transduction entre énergie mécanique et énergie électrique opérée par l'élément piézo-électrique; et ceci plus particulièrement si chaque dite

masselotte a sensiblement la même masse.

Selon d'autres caractéristiques préférées, ladite action mécanique ponctuelle est exercée sur ledit organe ailleurs que sur ledit élément piézo électrique. On évite ainsi de risquer d'endommager cet élément, et en particulier de le briser lorsqu'il est constitué à partir de céramique à raideur élevée dont la

résistance aux chocs est peu élevée.

En particulier, lorsque, comme exposé ci-dessus, I'organe piézo électrique comporte une masselotte localisée, ladite action mécanique

ponctuelle est exercée sur ledit organe au niveau d'une dite masselotte.

Le transfert d'énergie entre l'action mécanique ponctuelle et l'organe

piézo-actif est alors particulièrement efficace.

L'invention vise également, sous un deuxième aspect, un appareil

électrique comportant un organe utilisé ainsi qu'exposé précédemment.

Elle vise plus précisément un appareil électrique caractérisé en ce qu'il comporte: - un organe piézo-actif comportant un élément piézo-électrique et une coquille élastiquement déformable à profil fermé, ledit élément piézo électrique étant disposé dans ladite coquille; - un circuit électrique adapté à être alimenté en courant alternatif, présentant des bornes d'entrce reliées aux bornes dudit élément piézo électrique; et des moyens pour exercer, en vue d'alimenter ledit circuit électrique, une action mécanique ponctuelle sur ledit organe. Dans un premier mode de réalisation, I'appareil selon l'invention, dans le cas o l'organe piézoactif comporte au moins une masselotte localisoe, comporte un bâti auquel est assujetti l'un desdits sommets de petit axe de la coquille, I'autre sommet de petit axe, o ladite coquille est solidaire d'une dite

masselotte, étant mobile par rapport au bâti.

Dans un mode de réalisation alternatif, I'appareil comporte un bâti sur lequel est monté ledit organe de sorte que chaque sommet de petit axe de

ladite coquille est mobile par rapport audit bâti.

Selon des caractéristiques préférées de ce dernier mode de réalisation, pour opérer le montage dudit organe sur ledit bâti, au moins une

dite masselotte est reliée audit bâti par un moyen élastique.

Cela est avantageux lorsqu'on cherche à obtenir certaines caractéristiques de résonance, et offre également l'avantage d'éviter ou à tout

le moins de limiter la transmission de vibrations au bâti.

De préférence, pour les mêmes raisons, chaque dite masselotte est reliée audit bâti par une lame ressort identique et disposée parallèiement à la

lame ressort de l'autre masselotte.

Selon des caractéristiques préférées des deux modes de réalisation de l'appareil, celui-ci comporte une masselotte de percussion guidée par rapport audit bâti pour heurter ladite masselotte ou l'une desdites masselottes

solidaire(s) de ladite coquille.

Une telle masselotte de percussion permet de faire entrer en résonance l'oscillateur que forme l'organe piézo-actif d'une façon

particulièrement simple, commode et économique.

De préférence, pour des questions pratiques de mise en _uvre, ladite masselotte de percussion fait partie de moyens d'activation comportant en outre, pour lancer ladite masselotte: - des moyens élastiques pour solliciter ladite masselotte de percussion vers une position de choc de la masselotte de coquille qu'elle doit heu rter; - des moyens d'entranement, à l'encontre desUits moyens élastiques, de ladite masselotte de percussion, pour l'amener d'une position de repos à une position armée; et - d es moyens de liaison débrayables entre lesd its moyens d'entranement et ladite masselotte de percussion, adaptés, lorsque ladite position armée est atteinte, à libérer ladite masselotte de percussion, qui subit alors une mise en vitesse sous l'effet desdits moyens élastiques qui l'entranent

jusqu'à ladite position de choc.

De préférence également, pour les mémes raisons: - la position de repos et la position de choc sont confondues; eVou - ladite masselotte de percussion est d'une masse sensiblement

égale à celle de la masselotte de coquille qu'elle doit percuter.

Selon des caractéristiques préférées de l'appareil selon l'invention, ledit circuit électrique comporte: - un ensemble redresseur formé par quatre diodes disposées en pont de Gratz pour opérer un redressement double alternance, les bornes d'entrce dudit ensemble redresseur formant les bornes d'entrée dudit circuit électrique et étant donc reliées aux bornes dudit élément piézo-électrique; - un condensateur relié aux bornes de sortie dudit ensemble redresseur; et - un circuit destiné à être alimenté en courant continu, dont les bornes d'alimentation sont relices aux bornes de sortie dudit ensemble redresseur, ledit circuit destiné à être alimenté en courant continu étant donc

disposé en parallèle dudit condensateur.

Le circuit redresseur-conformateur formé par l'ensemble redresseur et par le condensateur offre non seulement l'avantage de permettre l'emploi d'un circuit destiné à être alimenté en courant continu, mais aussi celui de permettre d'effectuer, grâce au condensateur, une certaine forme de stockage puis de restitution d'énergie électrique qui permet d'atteindre une durée particulièrement longue d'alimentation effective du circuit destiné à être

alimenté en courant continu, par exemple plusieurs dizaines de millisecondes.

De préférence, afin d'optimiser le stockage puis la restitution d 'énergie électriq ue par le condensateu r, led it ci rcu it destiné à être alimenté en courant continu présentant une résistance d'entrée sensiblement constante R. ledit condensateur présentant une capacité C, le terme RC, R étant exprimé en Q et C en F. est sensiblement égal à une durée prédéterminée pour permettre

le fonctionnement dudit circuit destiné à être alimenté en courant continu.

Selon d'autres caractéristiques préférces de l'appareil selon I'invention, ledit circuit électrique comporte un circuit émetteur d'ondes

électromagnétiq ues alimenté en énergie électrique par led it élément piézo-

électrique, et notamment ledit circuit émetteur d'ondes électromagnétiques est

un circuit émetteur d'ondes radio.

L'invention vise également, sous un troisième aspect, un système comportant un premier appareil tel qu'exposé ci-dessus et un deuxième appareil comportant un circuit récepteur adapté à recevoir les ondes émises par

le circuit émetteur que comporte ledit premier appareil.

Dans un mode de rénlisation préféré, le deuxième appareil comporte également des moyens de commande comportant un circuit récepteur adapté à recevoir les ondes émises par le circuit émetteur que comporte ledit premier appareil, lesquels moyens de commande électrique comportent notamment des moyens de commutation, utilisés par exemple pour commander un point lumineux.

L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description

d 'exemples de réalisation, don née ci-après à titre ill ustratif et non l imitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ceux-ci: - la figure 1 est une représentation schématique d'un système selon l'invention comportant, d'une part, un appareil électrique sans fil muni d'un circuit émetteur et, d'autre part, un appareil électrique connocté tant au réseau qu'à un point lumineux et muni d'un circuit récepteur afin de commander le point lumineux en fonction des signaux émis par l'appareil sans fil; - la figure 2 est une vue en perspective d'un organe piézo-actif connu en soi comportant un élément piézo-électrique et une coquilie à profil sensiblement elliptique dans laquelle est disposé l'élément piézoélectrique; - la figure 3 est un graphe, obtenu à partir d'une modélisation, basée sur diverses hypothèses, du circuit électrique de l'appareil sans fil représenté sur la figure 1, montrant comment varie, en fonction du temps, porté en abscisse, la tension, portée en ordonnée, respectivement aux bornes de l'élément piézo-électrique et aux bornes d'alimentation du circuit émetteur lorsque l'élément piézo-électrique est soumis à une excitation mécanique oscillatoire du type auquel est soumis l'élément piézo-électrique de l'organe piézo-actif illustré sur la figure 2 à partir du moment o cet organe est mis en résonance par une action mécanique ponctuelle; - la figure 4 montre en agrandissement suivant l'axe des ordonnces comment varie la tension aux bornes du circuit émetteur; la figure 5 est un graphe similaire, mais obtenu par mesure directe à l'oscilloscope, montrant l'enveloppe de la courbe de variation de tension aux bornes de l'élément piézo-électrique de l'appareil sans fil représenté sur la figure 1 à partir du moment o l'organe piézo-actif de cet appareil a été mis en résonance par une action mécanique ponctuelle; - la figure 6 est une vue en perspective similaire à la figure 2, montrant l'organe piézo-actif dont est muni l'appareil sans fil représenté sur la figure 1; - la figure 7 est une représentation schématique du système mécanique formé par i'organe piézo-actif montré sur la figure 6, par le bâti sur lequel est fixé cet organe et par une masselotte de percussion prévue pour venir heurter une des masselottes de cet organe lorsqu'est exercoe une action sur la touche de l'appareil représenté sur la figure 1; - les figures 8 à 11 sont d'autres représentations schématiques de ce système, montrant les mouvements de la masselotte de percussion et des moyens de lancement avec lesquels elle coopère ainsi que la façon dont se déforme l'organe illustré sur la figure 6 après avoir été heurté par la masseloite de percussion, les figures 8 à 11 montrant plus précisément respectivement la position de repos, la position armoe de la masselotte de percussion, la position de choc et une position o l'organe piézo-actif est à la fois en train de résonner et d'osciller par rapport au bâti à la suite du choc exercé sur lui par la masselotte de percussion; - la figure 12 est un graphe montrant la caractéristique courant tension du circuit émetteur de l'appareil sans fil représenté sur la figure 1; - la figure 13 est un graphe similaire à celui de la figure 4, mais obtenu par mesure directe à l'oscilloscope aux bornes d'alimentation du circuit émetteur de l'appareil sans fil représenté sur la figure 1; - la figure 14 est une vue en perspective de 1'appareil sans fil représenté schématiquement sur la figure 1; - la figure 15 en est une vue éclatée; - la figure 16 montre de la même façon, mais en agrandissement, le seul mécanisme de cet appareil; - la figure 17 est une vue en élévation de ce dernier; - la figure 18 est la vue en coupe prise comme indiqué en XV111 XVIII sur la figure 17; - la figure 19 est une vue en perspective du levier, appartement aux moyens de lancement, que comporte le mécanisme entre la touche et la masselotte de percussion; - la figure 20 est la vue en élévation-coupe de la touche prise comme indiqué en XX-XX sur la figure 15; - la figure 21 est une représentation schématique du système mécanique formé par la touche et par le levier; - la figure 22 est une vue similaire à la figure 17 pour une variante du mécanisme de l'appareil sans fil; et - la figure 23 est une représentation schématique similaire à la

figure 7 mais pour le mécanisme de la figure 22.

Le système 1 représenté sur la figure 1 comporte un appareil électrique sans fil 2 de commande à distance et un appareil électrique interrupteurrécepteur 3 connocté à un point iumineux 4 ainsi qu'au réseau de distribution électrique 5 du local dans lequel est installé le point lumineux 4, le système que forment les appareils 2 et 3 étant prévu pour commander le point

lumineux 4.

Sur la figure 1, I'aspect mécanique de l'appareil 2 est illustré en trait interrompu tandis que l'aspect électrique est illustré en trait plein, étant précisé que, par commodité, I'élément piézo-électrique que comporte cet appareil a été dessiné en trait plein alors qu'il joue aussi un rôle mécanique, en raison de son élasticité. L'appareil 3 présente trois bornes 6, 7 et 8 reliées respectivement au pôle de neutre N du réscau 5, au pôle de phase L et à la borne 9 du point lumineux 4, I'autre borne 10 de ce dernier étant reliée au pôle de neutre N. Dans l'appareil 3, il est prévu un circuit récepteur 11 relié à un moyen de commutation 12 disposé entre les bornes 7 et 8. Le circuit récepteur 11 est sensible à la réception d'un signal 13 émis par le circuit émetteur 14 de l'appareil 2 en réponse à une action 15 exercée par un utilisateur sur la touche 16 de cet appareil, le moyen de commutation 12 établissant ou interrompant la liaison entre les bornes 7 et 8 alternativement à chaque réception d'un signal 13. Ainsi, chaque fois qu'une action 15 est exercce sur la touche 16, il y

a alternativement allumage et extinction du point lumineux 4.

Dans l'appareil 2, I'action 15 est transformée en une excitation mécanique oscillatoire 17 s'exerçant sur un élément piézo-électrique 18 grâce à des moyens de transformation de mouvement qui comportent une interface mécanique 19 et des moyens d'activation 20 auxquels appartient la touche 16, I'action 15 exercée par l'utilisateur sur la touche 16 étant transformée par les moyens d'activation 20 en une action mécanique ponctuelle 21 exercée sur l'interface 19, ce qui fait entrer en résonance l'oscillateur mécanique formé par l'interface 19 et par l'élément 18 lié mécaniquement à cette interface, cet oscillateur résonnant ensuite librement en étant le siège de l'excitation mécanique oscillatoire 17 qui a pour effet que l'élément 18 produit une tension alternative. Les deux bornes 22 et 23 de l'élément piézo-électrique 18 sont reliées respectivement à la borne d'entrée 24 et à la borne d'entrée 25 d'un ensemble redresseur 26 formé par quatre diodes disposées en pont de Gratz pour opérer un redressement double alternance, les bornes de sortie 27 et 28 de l'ensemble 26 étant reliées respectivement à la borne 29 et à la borne 30 d'un condensateur 31, les bornes 29 et 30 étant également reliées respectivement à la borne 32 et à la borne 33 qui sont les bornes d'alimentation du circuit émetteur 14,1'ensemble redresseur 26 et le condensateur 31 disposé

en parallèle à ses bornes de sortie 27 et 28 formant un circuit redresseur-

conformateur disposé entre les bornes 22 et 23 de l'élément piézoélectrique 18

et les bornes d'alimentation 32 et 33 du circuit émetteur 14.

Comme indiqué ci-dessus, I'excitation mécanique oscillatoire 17 exercoe sur l'élément piézo-électrique 18 fait apparaitre entre les bornes 22 et 23 une tension alternative. Cette tension est redressée par l'ensemble 26 et lissée par le condensateur 31 de sorte qu'il appara^rt entre les bornes 32 et 33 du circuit émetteur 14 une tension redressée et lissée qui lui permet d'émettre le signal 13, celui-ci étant émis au complet à condition que la tension entre les bornes 32 et 33 demeure supérieure à 1 Volt (V) pendant une durée supérieure

à 20 millisecondes (ms).

L'organe piézo-actif 34 illustré sur la figure 2 est connu en soi, en particulier par la demande de brevet français 2 740 276, en tant qu'actionneur piézo-actif amplifié à raideur élevée prévu pour être intégré à des dispositifs de

micropositionnement de divers objets ou à des mécanismes de commande.

L'organe 34 comporte un élément piézo-électrique 35 et une coquille métallique 36 élastiquement déformable à profil sensiblement elliptique s'étendant suivant un petit axe 37 et suivant un grand axe 38 disposés transversalement l'un par rapport à l'autre, la coquille 36 présentant quatre sommets opposés deux à deux, respectivement deux sommets 39 de petit axe (couple de sommets opposés les plus proches l'un de l'autre) et deux sommets de grand axe (couple de sommets les plus éloignés l'un de l'autre), l'élément

piézo-électrique 35 étant disposé dans la coquille 36 entre les sommets 40.

A l'état de repos illustré sur la figure 2, la coquille 36 est déformée par rapport à l'état d'équilibre qu'elle prendrait si elle était seule, afin d'exercer sur l'élément 35 un effort de compression orienté suivant l'axe 38, les sommets étant maintenus plus écartés l'un de l'autre que dans l'état d'équilibre grâce à l'élément 35 et à des cales 41A et 41B interposées entre l'un des sommets 40

et l'une des extrémités de l'élément 35.

Ici, la distance entre les sommets 39 est à peu près égale à la moitié de la distance entre les sommets 40 de sorte que si l'élément 35 se dilate, sous l'effet d'une tension électrique appliquée entre ses bornes, les sommets 40 s'écartent l'un de l'autre d'une distance égale à l'amplitude de la dilatation de l'élément 35 tandis que les sommets 39 se rapprochent l'un de l'autre d'une distance qui est sensiblement le double de la dilatation du barreau 35. Les mouvements des sommets 39 sont ainsi amplifiés par rapport aux mouvements

de dilatation et d'ailleurs de contraction de l'élément 35.

Bien entendu, les conditions de service prévues pour l'organe 34 sont telles que l'élément 35, lorsqu'il est contracté au maximum, reste comprimé par la coquille 36, un effort de compression étant nécessaire à

I'assujettissement entre l'élément 35 et la coquille 36.

En outre, l'effort de compression existant à l'état de repos est tel que l'élément 35 a la même propension à se dilater qu'à se contracter, afin que la

réponse de l'organe 34 soit symétrique.

Pour permettre la fixation de l'organe 34 aux éléments avec lesquels il doit coopérer, la coquille 36 présente à chaque sommet 39, du côté externe,

une face plate 42 au centre de laquelle se trouve un trou taraudé 43.

Bien que la coquille 36 ait été conçue, comme indiqué ci-dessus, pour amplifier les mouvements de dilation et de compression de l'élément 35 en réponse à des variations de tension aux bornes de ce dernier, l'organe 34, du fait de l'élasticité de la coquille 36 et de l'élément piézoélectrique 35, est susceptible d'entrer en résonance lorsqu'il est soumis à une action mécanique ponctuelle constituée par un choc ou par une relaxation rapide à partir d'un état

déformé, voire par une succession de telles actions.

Lorsque l'un des sommets 39 est bloqué, notamment lorsqu'il est fixé rigidement à un bâti, tandis que l'autre sommet 39 est libre, I'organe 34 a, compte-ten u de la rig id ité élevoe qu i lu i est co nférée conjointement par I'élément 35 et par la coquille 36, une fréquence de résonance qui est de l'ordre

de 2,9 kilohertz (kHz).

L'excitation mécanique oscillatoire dont l'organe 34 est alors le siège, fait appara^tre aux bornes de l'élément 35 une tension alternative dont les caractéristiques, notamment en fréquence et en amplitude, reflètent celles de

l'excitation mécanique.

Compte-tenu du choix, expliqué ci-dessus, de l'effort de compression à l'état de repos, cette tension alternative est centrée sur une valeur moyenne

qui est considérée ci-après comme égale à 0.

Pour bien faire comprendre le fonctionnement de l'appareil 2 plus particulièrement sous l'aspect électrique, I'on a illustré sur la figure 3 deux chronogrammes de tension obtenus par modélisation du circuit électrique de l'appareil 2, le modèle employé: - supposant que l'élément piézo-électrique 18 est soumis à la méme excitation mécanique oscillatoire que celle qui s'exerce sur l'élément 35 à partir du moment o on fait entrer en résonance l'organe 34 dans les conditions indiquées ci-dessus; supposant que l'élément piézo-électrique 18 comporte, outre la source d'énergie électrique due à l'excitation mécanique s'exerçant sur lui, une résistance de 10 kilo-ohms (kQ) et une capacité de 0,64 microfarad (,uF) disposoes chacune en parallèle aux bornes de la source d'énergie; supposant que l'ensemble redresseur 26 est formé par des diodes parfaites; - supposant que le condensateur de lissage 31 a une capacité de 20,uF;et supposant que le circuit émetteur 14 a une résistance d'entrce constante, quelque soit la tension entre les bornes 32 et 33, d'une valeur de 1 k Q. Sur la base de ce modèle, et en supposant que l'organe 34 entre en résonance à l'instant T = 0, le chronogramme de la tension existant entre les

bornes 22 et 23 est représenté par la courbe 44 de la figure 3.

On voit qu'il s'agit d'une tension alternative à environ 2,9 kHz (29 périodes en 10 ms) avec une amplitude qui cro^t rapidement de façon exponentielle jusqu'à un sommet se trouvant à peu près à l'instant T = 2, 4 ms puis avec une amplitude qui décro^tt lentement de façon exponentielle, avec une constante de temps (durce o l'amplitude de tension passe de sa valeur maximale Umax à la valeur Umax/e, e étant le nombre de Neper, soit 2,718) sensiblement égale à 10 ms, ce qui reflète, comme indiqué ci-dessus, les

caractéristiques de l'excitation mécanique oscillatoire.

La courbe 45, représentant la tension obtenue entre les bornes 32 et 33 sur la base de la modélisation susvisée, crot à partir de l'instant T = 0 à peu près de la méme façon que l'amplitude de la courbe 44 en restant légèrement en-dessous des crétes de cette courbe, jusqu'à atteindre un maximum, de méme que la courbe 44, à peu près à l'instant T = 2,4 ms, la courbe 45

décroissant ensuite plus lentement que l'amplitude de la courbe 44.

La valeur de 1 V est atteinte par la courbe 45 sensiblement à l'instant T = 0,15 ms (point 46). Le sommet de la courbe 45, atteint comme indiqué précédemment sensiblement à T = 2,4 ms, se trouve à une valeur de tension de l'ordre de 7,5 V. Sensiblement à l'instant T = 6 ms, la courbe 45 passe d'une zone o elle est inférieure à une zone o elle est supérieure à l'amplitude de la

courbe 44, la tension à cet instant étant d'environ 6,5 V (point 47).

Entre l'instant T = 0 et le point 47, I'énergie électrique fournie par l'élément 18 sert à la fois à charger le condensateur 31 et à alimenter le circuit

émetteur 14.

La simultancité qui existe dans cet intervalle de temps entre la production d'énergie électrique par l'élément piézo-électrique 18 et la consommation d'énergie électrique par le circuit émetteur 14 offre l'avantage de permettre un meilleur transfert d'énergie que s'il y avait d'abord exclusivement un stockage d'énergie électrique dans le condensateur 31 puis exclusivement la consommation de i'énergie stockée, grâce par exemple à un moyen de commutation qui relierait la borne 29 du condensateur 31 soit à la borne 27 de l'ensemble 26 soit à la borne 32 du circuit émetteur 14 suivant que la tension entre les bornes 29 et 30 est respectivement inférieure et supérieure à

l'amplitude de la tension entre les bornes 24 et 25.

Postérieurement au point 47, la tension entre les bornes 27 et 28 del'ensemble redresseur 26 reste toujours supérieure à la tension entre les bornes 24 et 25 de cet ensemble, dans lequel ne peut donc circuler aucun courant. L'énergie électrique consommoe par la résistance qui modélise le circuit

émetteur 14 est donc fournie alors exclusivement par le condensateur 31.

La courbe 45 suit donc, au-delà du point 47, la courbe bien connue de décharge d'un condensateur dans une résistance, dont la constante de temps est RC, R étant la valeur de la résistance et C la capacité du condensateur, soit, ici, respectivement 1 kQ et 20,uF, de sorte que la

constante de temps est de 20 ms.

La tension entre les bornes 32 et 33, compte-tenu des coordonnées du point 47 (6ms et 6,5 V), redescendra à nouveau à la valeur de 1 V à l'instant T tel que: T-6 1 = 6,5.e 20

soit à l'instant T = 43,4 ms.

On obtient donc, selon la modélisation susmentionnce, une tension supérieure au seuil de 1 V aux bornes du circuit émetteur 14 pendant environ 43,2 ms, soit bien davantage que la durée susmentionnée de 20 ms nécessaire

au circuit 14 pour émettre le signal 13 au complet.

On notera que la capacité de 20 LuF pour le condensateur 31 a permis d'optimiser la durée pendant laquelle la tension entre les bornes 32 et 33 est restée supérieure à 1 V. En effet, si la capacité avait été plus grande, par exemple de 100,uF, toutes les autres conditions restant égales, en particulier la variation de tension que représente la courbe 44, alors l'augmentation de tension aux bornes du condensateur aurait été plus lente et par conséquent la valeur maximale de tension atteinte, à l' instant T = 2,4 ms o l'ampl itude de la cou rbe 44 est maxImale, aurait elle aussi été plus petite de sorte que le seuil de 1 V n'aurait

pas été atteint.

Si, au contraire, le condensateur 31 était remplacé par un condensateur ayant une capacité plus petite, par exemple de 10 uF, la tension maximum atteinte à ses bornes serait plus élevée mais ensuite la diminution de tension serait plus rapide de sorte que la durée totale pendant laquelle la tension resterait supérieure au seuil serait plus petite. Ce qui vient d'être dit à propos de la capacité du condensateur 31

vaut d'une façon plus générale pour la constante de temps RC.

Sur la figure 4, la courbe 45 a été dessinée parfaitement lisse mais en pratique elle présente des oscillations puisque le condensateur 31, antérieurement au point 47, subit une succession de périodes o sa tension

augmente et diminue au rythme des demi-alternances de la courbe 44.

On sait que la performance, sur une tension redressée notamment double alternance, du lissage effectué par un condensateur situé en parallèle aux bornes du pont redresseur et aux bornes d'une charge résistive, dépend terme RCf, o f est la fréquence de la tension alternative. Ici, o le terme RC a une valeur de 20 ms et o la fréquence f est de 2,9 kHz, le terme RCf est égal à

58, ce qui correspond à un lissage de bonne qualité.

La figure 5 montre l'enveloppe 48 de la tension alternative, telle qu'elle a été mesurée à l'oscilloscope, qui est apparue en pratique entre les bornes 22 et 23 de l'élément piézo-électrique 18 après que l'interface mécanique 19 ait été soumise à une activation mécanique ponctuelle constituée par le choc d'une masselotte de percussion, I'élément 18 et l'interface 19 faisant partie, comme on le verra ci-après, d'un organe piézo-actif du même

genre que l'organe 34 décrit ci-dessus.

On voit que l'amplitude de cette tension alternative cro^t quasi instantanément jusqu'à sa valeur maximale qui est d'environ 6 V, I'amplitude de cette tension décroissant ensuite suivant un profil généralement exponentiel

vis-à-vis duquel existent des ondulations jusqu'à environ l'instant T = 13,5 ms.

L'examen des détails non représentés de l'enregistrement effectué à I'oscilloscope montre que ces ondulations proviennent du fait que la tension mesurce est la superposition de deux mouvements oscillatoires chacun à amplitude amortie exponentiellement, ayant respectivement une fréquence de

4,6 kHz et de 400 Hz.

On notera que la fréquence principale du mouvement oscillatoire d'ensemble est celle de 4,6 kHz, le mouvement à la fréquence de 400 Hz ayant relativement peu d'influence. En particulier, la courbe non représentée de la tension redressée et lissée qui est apparue simultanément entre les bornes 32 et 33 du circuit émetteur 14 a la même forme générale que la courbe 45 de la

figure 4, notamment dans sa partie décroissante.

Comme on le voit sur la figure 6,1'organe piézo-actif 50 de l'appareil 2 est similaire à l'organe 34, I'élément piézo-actif 18 étant semblable à l'élément piézo-actif 35 et étant disposé dans une coquille métallique 51 semblable à la coquille 36 et s'étendant comme elle suivant un petit axe 52 et suivant un grand axe 53, I'élément 18 étant disposé dans la coquille 51 entre les sommets de grand axe 54, la coquille 51 étant solidaire, à chacun des sommets de petit axe 55, d'une masselotte 56, les deux masselottes étant identiques et ayant donc chacune la même masse, qui est légèrement supérieure à quatre fois celle de

la coquille 51.

Chaque masselotte 56 comporte pour son assujettissement à la coquille 51 une vis (non représentée sur la figure 6) dont le corps et la tête se logent respectivement dans un alésage 57 et dans un lamage 58, le bout de la vis coopérant avec le trou fileté 59 de la coquille 51 semblable au trou 43 de la coquille 36, chaque masselotte 56 étant disposoe du côté externe contre la face plate prévue au niveau d'un sommet 55 respectif, chacune des masselottes 56

étant disposée centrce sur le petit axe 52.

Ainsi, l'interface mécanique 19 est formée par la coquille 51 et par

les deux masselottes 56.

Pour effectuer le montage de l'organe 50 sur un bâti que comporte l'appareil 2, il est prévu deux blocs de fixation 60 présentant chacun un alésage 61 pour loger le corps d'une vis dont la tête vient en appui sur le bloc 60 autour de l'alésage 61 et dont le bout de la tige est engagé dans un trou taraudé du bâti. Chaque bloc 60 est relié à une masseloite 56 respective par une lame ressort 62 dont chaque extrémité coopère à encastrement respectivement avec

le bloc 60 et avec la masselotte 56.

Dans l'exemple illustré, chacun des ensembles formés par une lame 62 ainsi que par le bloc 60 et la masselotte 56 entre lesquels se trouve cette lame est d'une seule pièce et obtenu par usinage d'un barreau de métal

élastiquement déformable.

Lorsque chacun des blocs 60 est fixé sur le bâti susmentionné, les deux lames 62 sont disposées parallèlement l'une à l'autre. Ainsi, si l'organe piézo-actif 50 se déplace par rapport au bâti suivant l'axe 52, les deux lames 62 vont se déformer de la même façon et exerceront donc sur la coquille 51 le même effort s'opposant à ce mouvement, de sorte que les efforts exercés par les lames 62 n'auront pas tendance à déformer la coquille 51 (tout ce passerait comme si les lames 62 étaient reliées au centre de l'élément piézo-électrique 18). Si le mouvement susmentionné orienté suivant le petit axe 52 s'effectue alors que l'organe 50 est en résonance, avec les sommets de petit axe 55 qui se déplacent par exemple en opposition de phase, les efforts exercés par les deux lames 62 ne seront pas rigoureusement identiques, mais comme l'amplitude des oscillations des sommets 55 est très petite, la différence

de déformation des lames 62 sera quasiment sans effet.

Comme on l'a vu ci-dessus à l'appui de la figure 5, qui reflète sur le plan électrique les caractéristiques de l'excitation mécanique 17 qui s'exerce sur l'élément piézo-électrique 18, I'organe 50, lorsqu'il est mis en résonance, oscille suivant un mouvement qui est la superposition de deux mouvements oscillatoires chacun à amplitude amortie exponentiellement, le mouvement principal ayant une fréquence de 4,6 kHz et le mouvement secondaire une

fréquence de 400 Hz.

Le rajout, par rapport à l'organe piézo-actif 34 connu en soi, des masselottes 56, présente un certain nombre d'avantages, et en particulier: - de limiter au maximum le phénomène de comportement complexe de l'oscillateur (plusieurs fréquences de résonances); - de procurer un déplacement des sommets de petit axe 55 qui est en opposition de phase, ce qui donne le maximum de déformations de l'élément piézo- électrique 18 et donc les meilleures caractéristiques de couplage électro mécaniques optimisant les possibilités de récupération d'énergie; et - de rébuire la fréquence principale de résonance par rapport à une situation o les deux sommets de petit axe seraient mobiles par rapport au bâti

sur lequel serait montée la coquille 51, sans les masselottes 56.

A ce dernier propos, on notera que sans les masselottes 56, la coquille 51 avec ses deux sommets de grand axe 55 libres de se déplacer,

aurait eu une fréquence principale de résonance de l'ordre de 11 kHz.

L'amortissement mécanique provoqué par l'élément piézo-électrique 18 aurait donc été plus important, ce qui, d'une part, aurait été pénalisant en matière de couplage électro-mécanique, et, d'autre part, I'élément piézo-électrique 18 se comportant comme un générateur de charges électriques (le courant moyen produit est directement proportionnel à la fréquence de l'excitation mécanique), aurait eu pour conséquence de conduire à un chargement très rapide du condensateur 31 et donc à une tension élevée d'alimentation du circuit émetteur 14 qui consommerait alors davantage de courant (comme indiqué ci dessus, sa résistance d'entrée R est à peu près constante), de sorte que la durée o la tension est supérieure au seuil baisserait, et risquerait d'étre

inférieure à la durée nécessaire à l'émission au complet du signal.

La figure 7 est une représentation schématique du système mécanique formé par l'organe piézo-actif 50, par le bâti 63 sur lequel est fixé cet organe au travers des lames ressort 62 et par une masselotte de percussion 64 prévue pour venir heurter l'une des masselottes 56 afin de faire entrer en résonance l'organe 50, étant précisé que, pour simplifier le dessin, I'on a considéré que les lames ressort 62 étaient disposées entre l'une des masselottes 56 et le bâti 63 (comme indiqué ci-dessus, on suppose que l'organe 50 interagit avec les lames 62 comme si elles étaient fixées au centre

de l'élément 18 et donc comme si l'organe 50 était rigide).

L'ensemble formé par la coquille 51 et par l'élément 18 est assimilé à

un ressort simple dont la masse est négligeable, et de même pour les lames 62.

La masselotte de percussion 64 a ici une masse de l'ordre de 6 grammes, qui est sensiblement égale à celle de la masselotte 56 dont elle est en regard et qu'elle vient heurter, comme expliqué ci-après, à vitesse relativement importante, par exemple de 0,6 m/s, en se déplaçant sensiblement suivant le petit axe 52, I'égalité des masses des masselottes 64 et 56 ayant pour effet que la totalité ou la quasi- totalité de l'énergie cinétique de la masselotte de percussion 64 est communiquee lors du choc à la masselotte 56 qu'elle heurte, le choc ayant pour effet d'immobiliser quasi-instantanément la masselotte 64 à l'emplacement du choc et de faire entrer en résonance l'organe 50, dont les deux masselottes 56, qui sont chacune mobiles par rapport au bâti

63, vont osciller en opposition de phase.

L'alignement ou le sensible alignement entre le trajet de la masselotte 64 et le petit axe 52 favorise la transmission de l'onde de choc et est donc favorable au rendement du transfert d'énergie entre la masselotte 64 et

I'organe 50.

Le fait que la liaison entre l'organe 50 et le bâti 63 s'effectue par les lames ressort 62 offre l'avantage d'éviter que l'organe 50 transfère des

vibrations au bâti 63.

Le choc entre les masselottes 64 et 56 a également pour effet que I'organe 50, qui coopère avec les lames ressort 62 comme s'il était rigide, est animé d'un certain mouvement d'oscillation par rapport au bâti 63, dont la fréquence dépend, de façon bien connue, de la raideur des lames 62 et de la

masse de l'organe 50.

Du fait des oscillations de l'organe 50 vis-à-vis du bâti 63 et du fait que la masse de percussion 64 s'est immobilisée aussitôt qu'elle a heurté la masselotte 56 dont elle est en regard, I'organe 50 va revenir heurter réqulièrement la masselotte de percussion 64. Cela offre l'avantage, à condition de choisir judicieusement la raideur des lames 62, de permettre d'activer à nouveau l'organe 50 et donc de faire remonter la tension aux bornes du circuit émetteur 14, ce qui augmente d'autant la durce pendant laquelle cette tension reste supérieure au seuil de fonctionnement du circuit émetteur 14 (voir ci-après

à l'appui de la figure 13).

On va maintenant expliquer en regard des figures 8 à 11 comment

l'on commande les mouvements de la masselotte de percussion 64.

Cette dernière fait partie des moyens d'activation 20 (figure 1) dont elle constitue le moyen d'inertie qui est adapté, après une mise en vitesse, à exercer l'action mécanique ponctuelle 21 sur l'interface 19, les moyens d'activation 20 comportant, en outre de la masselotte de percussion 64, des moyens de lancement, auxquels appartient la touche 16, pour transformer

l'action 15 en la mise en vitesse de la masselotte de percussion 64.

Les figures 8 à 11 montrent de façon schématique l'organe piézo actif 50, le bâti 63, les lames ressort 62 servant au montage de l'organe 50 sur

le bâti, la masselotte de percussion 64 et ses moyens de lancement.

Ces derniers comportent, outre la touche 16 (non illustrée sur les figures 8 à 11), des moyens élastiques 65 pour solliciter la masselotte 64 vers une position de choc de la masselotte 56 dont elle est en regard, des moyens d'entranement 66, à l'encontre des moyens élastiques 65, de la masselotte 64, pour l'amener, lorsque l'action 15 est exercoe sur la touche 16, de la position de repos illustrce sur la figure 8 à la position armée illustrée sur la figure 9 et, enfin, des moyens de liaison débrayables 67 entre les moyens d'entranement 66 et la masselotte 64, adaptés, lorsque la position armée (figure 9) est atteinte, à libérer la masselotte 64, qui subit alors la mise en vitesse susmentionnée sous l'effet des moyens élastiques 65 qui l'entranent jusqu'à la position de choc illustrée sur la figure 10, la masselotte 64 ayant ici une position de choc

qui est confondue avec sa position de repos (figure 8).

Comme expliqué ci-dessus, l'organe 50, après avoir été heurté par la masselotte 64, entre en résonance avec ses deux masselottes 56 qui oscillent en opposition de phase,tandis que l'organe 50 oscille, par déformation des lames 62, vis-à-vis du bâti 63 de sorte qu'il revient heurter régulièrement la

masselotte 64.

Bien entendu, les déformations des lames 62 et de la coquille 51 illustrces sur la figure 11 sont exagérées pour des questions de clarté. On notera qu'en pratique ces déformations sont très faibles, l'amplitude maximale du mouvement des masselottes 56 par rapport à l'état de repos étant par

exemple de quelques dizaines de m.

Dans l'exemple illustré, les moyens de liaison débrayables libèrent la masselotte de percussion lorsque les moyens élastiques 65 exercent sur cette dernière un effort prédéterminé. Ces moyens de liaison débrayables comportent une empreinte 68, ménagée ici dans les moyens d'entranement 66, et une bille sous précontrainte élastique 69, montée ici sur la masselotte 64, par l'intermédiaire d'un piston qui la guide, la bille 69 se positionnant dans l'empreinte 68 et y demeurant tant que I'effort exercé par les moyens élastiques 65 restent inférieurs à l'effort

prédéterminé susmentionné.

Bien entendu, en variante, I'empreinte peut être ménagée sur la

masselotte et la bille montée sur les moyens d'entranement.

Sur les figures 8 à 11, les moyens d'entranement 66 sont schématisés par un levier à deux branches articulé autour d'un axe 70 situé à la jonction entre les deux branches. Pour simplifier la représentation schématique des figures 8 à 11, I'axe 70 est illustré avec une orientation transversale par rapport à celle de la coquille 51, mais en pratique, dans l'exemple décrit, comme exposé ultérieurement, l'axe 70 est disposé parallèlement à la coquille 51. Des moyens de réarmement, non illustrés sur les figures 8 à 11, sont prévus pour ramener le levier 66 dans sa position initiale, et donc la touche 16 qui coopère avec ce levier, ce rappel du levier 66 dans sa position initiale ayant

pour effet d'enclencher les moyens de liaison débrayables 67.

11 y a ainsi un retour automatique à la position de repos illustrce sur

la figure 8.

La courbe 71 illustrée sur la figure 12 montre la caractéristique

courant-tension du circuit émetteur 14.

On voit, comme indiqué ci-dessus, que le seuil de tension d'alimentation à partir duquel le circuit 14 se met à fonctionner est de 1 V, et que le circuit 14 absorbe alors une intensité de 2 mA, ce qui correspond à une résistance d'entrée R de 500 Q. Lorsque la tension d'entrée est de l'ordre de 3,3 V, I'intensité absorbée par le circuit 14 est sensiblement égale à 8 mA, de sorte qu'à ce point de fonctionnement la résistance d'entrée est sensiblement égale à 400 Q. On voit ainsi que la résistance d'entrée du circuit émetteur 14 reste sensiblement constante et qu'en conséquence, plus la tension entre les bornes

32 et 33 est élevée, plus la puissance absorbée par ce circuit sera importante.

Comme indiqué ci-dessus, la courbe 72 illustrce sur la figure 13 est similaire à la courbe 45 illustrée sur la figure 4, mais montre, plutôt que la variation de tension aux bornes d'entrée du circuit émetteur 14 obtenue par modélisation, la variation de tension mesurce par enregistrement à l'oscilloscope. La courbe 72 a la méme allure générale que la courbe 45, mais la valeur maximale atteinte n'est que de 2 V, essentiellement en raison du fait que l'action mécanique ponctuelle 21 est en pratique moins forte que ne le

supposait la modélisation sur laquelle sont basées les figures 3 et 4.

A cette tension maximale de 2 V, le circuit émetteur 14, comme le

montre la courbe 71, absorbe une intensité qui est de l'ordre de 4 mA.

Ainsi, lorsque les bornes d'entrce du circuit 14 sont soumises à la variation de tension que représente la courbe 73, la résistance d'entrce R de ce circuit reste sensiblement égale à 500 Q. Le condensateur 31, pour cette mesure expérimentale, ayant en fait

une capacité C de 30 uF, la constante de temps RC est de 15 ms.

Comme indiqué ci-dessus à propos de la figure 5, la fréquence principale de la tension correspondante qui était présente simultanément aux

bornes 22 et 23 de l'élément piézo-électrique 18 est de 4,6 kHz.

Le terme RCf est donc égal à 69.

Le lissage effectué par le condensateur 31 avec la valeur de capacité

qui vient d'étre indiquée est donc de bonne qualité.

Comme indiqué ci-dessus, du fait de son montage sur le bâti 63 par I'intermédiaire du moyen élastique que constituent les lames ressort 62, I'organe 50 oscille par rapport au bâti et vient heurter régulièrement la

masselotte de percussion 64, ce qui permet d'activer à nouveau l'oscillateur 19.

On notera que l'expérience au cours de laquelle on a enregistré la tension alternative dont l'enveloppe est montrée sur la figure 5, a été menée, d'une part, dans des conditions telles que l'action mécanique ponctuelle 21 était plus forte que lors de l'expérience ayant conduit à l'enregistrement de la courbe illustrée sur la figure 13, ce pourquoi la valeur maximale de la courbe 72 n'est que de 2 V, et, d'autre part, que l'expérience correspondant à la figure 5 a été menée avec une raideur des lames 62 telle que, compte-tenu de la masse de l'organe 50, les rebonds sur la masselotte 69 n'ont eu quasiment aucun effet

sur la courbe enregistrée.

En revanche, I'expérience ayant conduit à l'enregistrement de la courbe 72 a été mence dans des conditions o la raideur des lames 72 et la masse de l'organe 50 provoquait un rebond de l'organe 50 sur la masse de

percussion 64 avec une période d'environ 7,4 ms.

Le premier rebond qui s'est produit a eu relativement peu d'influence

sur la tension aux bornes du circuit 14, seul un pic localisé 73 étant apparu.

Un deuxième rebond s'est produit dans des conditions telles qu'il n'a

eu aucune influence sur la courbe 72.

Par contre, le troisième et le quatrième rebonds se sont produits alors que la tension aux bornes du circuit émetteur 14 avait déjà suffisamment baissé pour qu'une remontée de tension soit possible, comme le montrent les

parties croissantes 74 et 75 de la courbe 72.

Le cinquième rebond et ies rebonds suivants, bien qu'ils aient

provoqué une remontée de tension aux bornes 22 et 23 de l'élément piézo-

électrique 18, n'ont toutefois pas eu une intensité suffisante pour provoquer une

croissance de la courbe 72.

On va maintenant décrire comment l'appareil électrique sans fil 2 est

réalisé en pratique.

Comme on le voit sur les figures 14 et 15, cet appareil se présente sous la forme conventionnelie d'un interrupteur d'installation électrique destiné à être fixé en saillie, l'appareil 2 comportant un socle 80 prévu pour être fixé sur un mur, un mécanisme 81 encliqueté sur le socle 80, un cadre 82 encliqueté sur le socle 80 et entourant le mécanisme 81 et la touche 16 qui est accessible

sur la face avant du cadre 82 et qui coopère avec le mécanisme 81.

De façon classique, il est prévu que l'application d'une force d'au plus 3 Newtons (N) sur une course d'au plus 3 millimètres (mm), soit un apport d'énergie d'au plus 9 millijoules (mJ), est suffisante pour man_uvrer la touche

16. L'action 15 correspond donc à l'application d'une telle force.

Pour sa fixation sur un mur, le socle 80 présente un orifice de fixation

oblong 83 dans chaque coin.

L'encliquetage entre le socle 80 et le mécanisme 81 s'effectue grâce à deux verrous élastiquement flexibles 84 prévus sur deux côtés opposés du

socle 80 et grâce à deux pattes conjuguées 85 du mécanisme 81.

L'encliquetage entre le socle 80 et le cadre 82 s'effectue grâce à quatre pattes flexibles 86 du socle 80 prévues chacune pour coopérer avec un

cran (non visible) du cadre 82.

La touche 16 comporte, pour son montage à basculement sur le mécanisme 81, deux crochets opposés 87 disposés chacun à peu près au milieu de l'un de ses côtés, chaque crochet 87 étant adapté à s'encliqueter sur

une portée cylindrique respective 88 du mécanisme 81.

Ainsi, I'appareil 2 présente un agencement classique, faisant intervenir un socle 80 et un cadre 82 standard pour toute une gamme d'appareils, les éléments propres à l'appareil 2 étant le mécanisme 81 et la touche 16, éléments qui forment ensemble ce qui est généralement appelé un

" mécanisme composable ".

Comme on le voit plus particulièrement sur les figures 16 et 17, c'est le mécanisme 81 qui comporte le bâti 63 montré de façon schématique sur les figures 7 à 11, ce bâti étant de forme générale rectangulaire et présentant un fond 90 dont s'élèvent deux montants 91 chacun situé au milieu de l'un respectif de deux côtés opposés, les montants 91 portant à leur sommet une tige 92 orientée suivant un axe 93 (figure 17) muni des portées 88 servant à i'encliquetage des crochets 87 de la touche 16, de sorte qu'après encliquetage

cette dernière est mobile à basculement autour de l'axe 93.

Dans le fond 90 est ménagé un creux 89 o est installé un circuit électrique 94 comportant l'ensemble redresseur 26, le condensateur 31 et le

circuit émetteur 14.

L'ensemble formé par l'organe 50, par les lames ressort 62 et par les blocs 60 est fixé sur le fond 90 du bâti 63 par l'intermédiaire de cales 95 qui permettent à l'organe 50 d'être suffisamment à l'écart du fond 90 pour pouvoir

effectuer les mouvements nécessaires à son fonctionnement.

De même que l'organe 50 est monté élastiquement vis-à-vis du bâti 63 par l'intermédiaire de deux lames ressort 62, la masselotte de percussion 64 est montée sur le bâti 63 par l'intermédiaire de deux lames ressort 65 (figure 17) coopérant chacune à encastrement à ses deux extrémités respectivement avec la masselotte de percussion 64 et avec un bloc de fixation 97, chacun des

* quatre montages à encastrement s'effectuant grâce à une vis 98.

Le levier 66 d'entranement est disposé sur des montants 99, au sommet desquels il est monté à rotation autour de l'axe 70 qui, comme signalé cidessus, n'est pas disposé transversalement à l'organe 50 (une telle représentation a été adoptée par souci de simplification sur les figures 8 à 11) mais est en fait parallèle à l'organe 50, c'est-à-dire au plan contenant le petit axe 52 et le grand axe 53, ce plan étant lui-même parallèle à l'orientation

générale du fond 90 du bâti 63.

Comme on le voit plus particulièrement sur les figures 18 et 19, le levier 66 comporte, en outre de sa portion 100 de forme générale tubulaire dont les extrémités sont montées à rotation sur les montants 99, une cornière orientée transversalement à la partie tubulaire 100, qui y est raccordée à la

jonction entre les deux branches 101 et 102.

A l'état de repos, montré sur les figures 15 à 18, la branche 102 est orientée suivant une direction transversale au fond 90 du bâti 63 et est disposée entre les lames ressort 65 en regard de la masselotte de percussion 64, la bille 69 sous précontrainte montée sur la masselotte de percussion 64 étant engagée dans l'empreinte 68. Toujours dans cette position de repos, la branche 101 est orientée suivant une direction sensiblement parallèle au fond du bâti 63, le doigt d'appui 103 situé en saillie du côté interne de la touche

16 (figure 20) étant alors contre la branche 101.

Comme on le voit mieux sur le schéma de la figure 21, lorsqu'on exerce sur la touche 16 une poussée du côté saillant de cette touche, c'est-à dire du côté, par rapport à l'axe 93, o se trouve le doigt 103, cela a pour effet de faire pivoter le levier 66 autour de l'axe 70 dans le sens indiqué par la flèche 104, c'est-à-dire dans le sens qui entrane la masselotte de percussion 64, à

l'encontre des lames ressort 65, à l'écart de la masselotte 56 qui lui fait face.

Comme expliqué précédemment, lorsque l'effort exercé par les lames 65 sur la masselotte 64 atteint un seuil prédéterminé par la force de précontrainte élastique exercée sur la bille 69 et par la pente d'une rampe que comporte l'empreinte 68, la bille 69 se déplace élastiquement vers l'intérieur de la masselotte 64 en comprimant le ressort de précontrainte, la masselotte 64

étant ainsi libérée et venant heurter l'organe 50.

Les moyens de montage des extrémités de la portion tubulaire 100 sur les montants 99 comportent un ressort de torsion (non représenté) sollicitant le levier 66 dans le sens montré sur la figure 21 par la flèche 105, c'est-à-dire dans le sens opposé à celui représenté par la flèche 104, ces moyens de rappel élastiques ramenant le levier 66 dans sa position initiale o la branche 101 est en appui contre le doigt 103 avec la touche16 qui est en butée contre le cadre 81 à l'opposé, par rapport à l'axe 93, du doigt 103, le rappel en position initiale du levier 66 ayant également pour effet d'enclencher les moyens de liaison débrayables 67, c'est-à-dire de faire à nouveau pénétrer la

bille 69 dans l'empreinte 68.

On observera, d'une façon générale, que dans l'appareil 2, la masselotte de percussion 64, les lames ressort 65 et le levier d'entranement 66 sont disposés entre la touche 16 et le fond 90, ce fond étant situé à l'écart de la touche suivant l'épaisseur du mécanisme 81, et plus généralement suivant

l'épaisseur de l'appareil 2.

Le trajet que suit la masselotte de percussion 64 grâce à son guidage par les lames ressort 65 est sensiblement rectiligne et orienté, de

même que le petit axe 52, parallèlement au fond 90 du bâti 63.

On va maintenant décrire la variante 181 du mécanisme 81

représentée sur la figure 22.

On a gardé, pour les éléments similaires, les mêmes références

numériques mais additionnées du chiffre 100.

D'une façon générale, l'organe piézo-actif 150 est similaire à l'organe 34 mais comporte une masselotte localisoe 156 similaire à la masselotte 56 qui est solidaire de l'un des sommets de petit axe 155 de la coquille 151, en

l'occurrence le sommet qui se trouve en bas sur la figure 22.

Le bâti 163 du mécanisme 181 est quant à lui similaire au bâti 63 mais comporte une poutre rigide 300 qui se raccorde au reste du bâti 163 à l 'em pl aceme nt o se trouvent les ca les 95 da ns le bâti 63, la poutre 300 s'étendant, au-delà de cette zone de raccordement, en porte-à-faux audessus

du circuit électrique 194.

Le montage de l'organe 150 sur le bâti 163 s'effectue par vissage du sommet de petit axe 155 que l'on voit en haut sur la figure 22 à la poutre rigide 300. Ainsi, alors que l'organe 50 est monté sur le bâti 63 de sorte que chaque sommet de petit axe soit mobile par rapport à lui, l'organe 150 présente l'un des sommets de petit axe 155 qui est assujetti au bâti tandis que l'autre sommet de petit axe, o ia coquille 151 est solidaire de la masselotte 156, est

mobile par rapport au bâti 163.

La masselotte de percussion 164 est commandée exactement de la

même façon que la masselotte 64 pour venir heurter la masselotte 156.

L'interface mécanique de l'organe 150, formée par la coquille 151 et par la masselotte 156, est telle qu'après le choc l'élément piézo-électrique 118 produit une tension alternative, reflétant le mouvement de résonance de l'organe 150, qui, comme mentionné ci-dessus, présente notamment une fréquence moins élevée que celle de l'organe 50, le circuit électrique 194 étant

adapté aux caractéristiques de cette tension alternative.

On notera que si le signal 13 émis par le circuit 14 est ici un signal radio, il est remplacé en variante par un autre type de signal transmis par ondes électromagnétiques. Dans une variante non représentée, la coquille 51 et la masselotte 56, voire les lames ressort 62 et les blocs de fixation 60 sont assemblés différemment que par vissage, notamment par collage ou par soudure ou alors sont fabriqués d'une seule pièce; et de méme pour la coquille 151 et la masselotte 156. Dans une autre variante non représentée, le circuit électrique est différent, et en particulier l'ensemble redresseur 26 est remplacé par un autre type de montage redresseur, par exemple simple alternance ou doubleur de tension. Dans encore d'autres variantes non représentées, I'appareil sans fil 2 est remplacé par un autre appareil sans fil servant également de commande à distance, par exemple pour l'ouverture de porte d'un véhicule, d'un portail ou d'une porte de garage; voire constitue un appareil autre qu'une commande à distance, par exemple un capteur ou un dispositif d'émission de signaux brefs au rythme des actions successives telles que l'action 15 exercée sur la touche

16 ou sur un autre membre mobile de déclenchement, par exemple une tirette.

Toujours dans d'autres variantes non représentées, le circuit 14 est remplacé par un autre type d'élément consommateur de courant continu, n'émettant pas de signal transmis par ondes électromagnétiques, notamment un moteur de montre avec l'action 15 qui est exercoe à intervalles réguliers, par un mécanisme de type pendulaire; ou encore notamment par un circuit comportant une mémoire non volatile servant de compteur, I'action 15 étant alors remplacce par une action représentative d'un événement à comptabiliser, par exemple le passage d'un véhicule sur une route, des moyens d' interrogation de la mémoire non volatile afin d 'en lire le contenu étant prévus

par ailleurs.

De nombreuses autres variantes sont possibles en fonction des ci rconstances, et on rappelle à cet égard que l' invention ne se li mite pas aux

exemples décrits et représentés.

Claims (30)

REVENDICATIONS

1. Utilisation d'un organe piézo-actif comportant un élément piézo électrique (18; 118) et une coquille (51; 151) élastiquement déformable à profil sensiblement fermé, ledit élément piézo-électrique (18; 118) étant disposé dans ladite coquille (51; 151); caractérisé en ce qu'elle comporte: - I'étape de relier les bornes (22, 23) dudit élément piézo électrique (18; 118) aux bornes d'entrce (24; 25) d'un circuit électrique (94; 194) adapté à être alimenté en courant alternatif; et - pour alimenter ledit circuit électrique (94; 194), I'étape d'exercer une action mécanique ponctuelle (21) sur ledit organe (50; 150) puis de le laisser résonner librement de sorte que, postérieurement à ladite action mécanique ponctuelle (21), ledit élément piézo-électrique (18; 118) produise une tension alternative entre ses bornes (22, 23) et donc entre les bornes

d'entrée (24, 25) dudit circuit (94; 194).

2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite coquille (51; 151) élastiquement déformable est à profil elliptique présentant quatre sommets (54, 55; 154, 155) opposés deux à deux, respectivement deux sommets de petit axe (55; 155) et deux sommets de grand axe (54; 154) avec la distance séparant les deux sommets de grand axe (54; 154) qui est plus grande que la distance séparant les deux sommets de petit axe (55; 155); en ce que ledit élément piézo-électrique (18; 118) est disposé dans ladite coquille (51; 151) entre les deux sommets de grand axe (54; 154); et en ce que ledit organe piézo-actif (50; 150) comporte en outre une masselotte localisoe (56; 156) solidaire de ladite coquille (51; 151) à un sommet de petit axe (55; 155)

et dont la masse est supérieure à celle de la coquille (51; 151).

3. Utilisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite masselotte (56; 156) a une masse supérieure à quatre fois celle de la coquille

(51;151).

4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3,

caractérisée en ce que ledit organe (50; 150) comporte une dite masselotte (56) solidaire de ladite coquille (51) à chacun des deux sommets de petit axe (55)

5. Utilisation selon la revendication 4, caractérisée en ce que

chaque dite masselotte (56) a sensiblement la même masse.

6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,

caractérisoe en ce que ladite action mécanique ponctuelle (21) est exercée sur ledit organe (50; 150) ailleurs que sur ledit élément piézoélectrique (18; 118).

7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 2 à 5,

caractérisoe en ce que ladite action mécanique ponctuelle (21) est exercée sur

ledit organe (50; 150) au niveau d'une dite masselotte (56; 156).

8. Appareil électrique mettant en _uvre l'utilisation selon l'une

quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte:

- un organe piézo-actif (50; 150) comportant un élément piézo électrique (18; 118) et une coquille (51; 151) élastiquement déformable à profil fermé, ledit élément piézo-électrique (18; 118) étant disposé dans ladite coquille (51; 151); - un circuit électrique (94; 194) adapté à être alimenté en courant alternatif, présentant des bornes d'entrce (24, 25) reliées aux bornes (22, 23) dudit élément piézo-électrique (18; 118); et des moyens (20, 19) pour exercer, en vue d'alimenter ledit circuit électrique (94; 194), une action mécanique ponctuelle (21) sur ledit organe

(50; 150).

9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que: - la coquille (51; 151) élastiquement déformable dudit organe (50; ) est à profil elliptique présentant quatre sommets (54, 55; 154, 155) opposés deux à deux, respectivement deux sommets de petit axe (55; 155) et deux sommets de grand axe (54; 154) avec la distance séparant les deux sommets de grand axe (54; 154) qui est plus grande que la distance séparant les deux sommets de petit axe (55; 155); - ledit élément piézo-électrique (18; 118) dudit organe (50; 150) est disposé dans ladite coquille (51; 151) entre les deux sommets de grand axe (54; 154); et - ledit organe (50; 150) comporte en outre une masselotte localisée (56; 156) solidaire de ladite coquille (51; 151) à un sommet de petit

axe (55; 155) et dont la masse est supérieure à celle de la coquille (51; 151).

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite masselotte (56; 156) a une masse supérieure à quatre fois celle de la coquille

(51; 151).

11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10,

caractérisé en ce qu'il comporte un bâti (163) auquel est assujetti l'un desdits sommets de petit axe (155) de la coquille (151),1'autre sommet de petit axe, o ladite coquille (151) est solidaire d'une dite masselotte (156), étant mobile par

rapport au bâti (163).

12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'ensemble formé par ladite coquille (151) et par ladite masselotte (156) est

réalisé en une seule pièce.

13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10,

caractérisé en ce qu'il comporte une dite masselotte (56) solidaire de ladite

coquille (51) à chacun des deux sommets de petit axe (55).

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que chaque

dite masselotte (56) a sensiblement la même masse.

15. Appareil électrique selon l'une quelconque des revendications 13

ou 14, caractérisé en ce qu'il comporte un bâti (63) sur lequel est monté ledit organe (50) de sorte que chaque sommet de petit axe (55) de ladite coquille

(51) est mobile par rapport audit bâti (63).

16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que, pour réaliser le montage dudit organe (50) sur ledit bâti (63), au moins une dite

masselotte (56) est reliée audit bâti (63) par un moyen élastique (62).

17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque dite masselotte (56) est reliée audit bâti (63) par une lame ressort (62) identique

et disposoe parallèlement à la lame ressort (62) de l'autre masselotte (56).

18. Appareil selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17,

caractérisé en ce que l'ensemble formé par ladite coquille (541; 151), par les deux masselottes (56) et par chaque dite lame ressort (62) est réalisé en une

seule pièce.

19. Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 à 18,

caractérisé en ce qu'il comporte une masselotte de percussion (64; 164) guidée par rapport audit bâti (63; 163) pour heurter ladite masselotte (156) ou

l'une desdites masseloffes (56) solidaire(s) de ladite coquille (51; 151).

20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que ladite masselotte de percussion (64; 164) fait partie de moyens d'activation (20) comportant en outre, pour lancer ladite masselotte: - des moyens élastiques (65; 165) pour solliciter ladite masselotte de percussion (64; 164) vers une position de choc de la masselotte de coquille (56; 156) qu'elle doit heurter; - des moyens d'entranement (16, 66; 16, 166), à l'encontre desdits moyens élastiques (65; 165), de ladite masseloffe de percussion (64; 164), pour l'amener d'une position de repos à une position armée; et - d es moyens de liaison débrayables (68, 69) entre lesd its moyens d'entrarnement et ladite masselotte de percussion (64; 164), adaptés, lorsque ladite position armoe est atteinte, à libérer ladite masseloffe de percussion (64; 164), qui subit alors une mise en vitesse sous l'effet desdits moyens élastiques

(65; 165) qui l'entranent jusqu'à ladite position de choc.

21. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que la

position de repos et la position de choc sont confondues.

22. Appareil selon l'une quelconque des revendications 19 à 21,

caractérisé en ce que ladite masselotte de percussion (64; 164) est d'une masse sensiblement égale à celle de la masseloffe de coquille (56; 156) qu'elle

doit percuter.

23. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 22,

caractérisé en ce que ledit circuit électrique (94; 194) comporte: - un ensemble redresseur (26) formé par quatre diodes disposées en pont de Gratz pour opérer un redressement double alternance, les bornes d'entrée (24, 25) dudit ensemble redresseur (26) formant les bornes d'entrce dudit circuit électrique (94; 194) et étant donc reliées aux bornes (22,23) dudit élément piézo-électrique (18; 118); - un condensateur (31) relié aux bornes de sortie (27, 28) dudit ensemble redresseur (26); et - un circuit (14) destiné à être alimenté en courant continu, dont les bornes d'alimentation (32, 33) sont relices aux bornes de sortie (24, 25) dudit ensemble redresseur (26), ledit circuit (14) destiné à être alimenté en

courant continu étant donc disposé en parallèle dudit condensateur (31).

24. Appareil selon la revendication 23, caractérisé, ledit circuit (14) destiné à être alimenté en courant continu présentant une résistance d'entrée sensiblement constante R. ledit condensateur (31) présentant une capacité C, en ce que le terme RC, R étant exprimé en Q et C en F. est sensiblement égal à une durce prédéterminée pour permettre le fonctionnement dudit circuit (14)

destiné à être alimenté en courant continu.

25. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à 24,

caractérisé en ce que ledit circuit électrique comporte un circuit (14) émetteur d 'ondes électromag nétiques al imenté en énerg ie électriq u e par led it élément

piézo-électrique (18; 118; 118).

26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce que ledit circuit émetteur d'ondes électromagnétiques est un circuit émetteur d'ondes

radio (14).

27. Système comportant un premier appareil conforme à l'une

quelconque des revendications 25 ou 26 et un deuxième appareil (3)

comportant un circuit récepteur (11) adapté à recevoir les ondes émises par ie

circuit émetteur (14) que comporte ledit premier appareil.

28. Systé,me selon la revend ication 27, caractérisé en ce que led it deuxième appareil (3) comporte des moyens de commande électrique (12) adaptés à être actionnés en réponse à la réception desdites ondes électromagnétiques.

29. Système selon la revendication 28, caractérisé en ce que lesdits

moyens de commande électrique comportent des moyens de commotation (12).

30. Utilisation d'un système Solon l'une quelconque des