FR2887023A1 - Detecteur d'inclinaison electro-optique a bille roulant sur une paroi transparente a un faisceau optique et pourvue d'une couche conduisant l'electricite - Google Patents

Abstract

Détecteur d'inclinaison, comprenant un boîtier (1) et une cavité (2) s'étendant à l'intérieur du boîtier (1) suivant une direction longitudinale (L) pour guider suivant cette direction (L) une bille (3) roulant à l'intérieur de la cavité et comprenant un émetteur (5) et un récepteur (7) électro-optiques alimentés en courant électrique pour respectivement émettre et recevoir un faisceau optique (9) coupant la direction longitudinale (L) de la cavité (2) pour que la bille (3) obture ou libère le faisceau optique en roulant suivant la direction longitudinale (L), le récepteur électro-optique générant un signal de détection d'une inclinaison du boîtier (1) lors de l'obturation ou de la libération du faisceau optique.Selon l'invention, l'émetteur (5) et le récepteur (7) électro-optiques sont disposés en regard d'une paroi (11,12) de la cavité (2), transparente au faisceau optique (9) et pourvue d'une couche (13) conduisant l'électricité également transparente au faisceau optique (9) pour que la bille (3) obture ou libère le faisceau optique (9) lorsqu'elle roule sur la couche (13) conduisant l'électricité pendant que cette dernière (13) prévient toute accumulation locale de charges électriques sur ladite paroi transparente (11,12).

Description

DETECTEUR D'INCLINAISON ELECTRO-OPTIQUE A BILLE ROULANT SUR

UNE PAROI TRANSPARENTE A UN FAISCEAU OPTIQUE ET POURVUE D'UNE COUCHE CONDUISANT L'ELECTRICITE Domaine technique L'invention se rapporte à un détecteur d'inclinaison comprenant un boîtier et une cavité formée à l'intérieur du boîtier pour loger une bille libre de se déplacer à l'intérieur de la cavité et comprenant un émetteur et un récepteur électro-optiques alimentés en courant électrique pour respectivement émettre et recevoir un faisceau optique pour être obturé ou libéré par la bille le récepteur électro-optique générant un signal électrique de détection d'une inclinaison du boîtier lors de l'obturation ou de la libération du faisceau optique.

Etat de la technique Un détecteur d'inclinaison de ce type est connu par exemple du document US 5941836. Huit diodes électroluminescentes sont disposées à l'intérieur de la cavité pour réaliser autant d'émetteurs électro-optiques. Un récepteur électrooptique est disposé en regard d'une paroi de la cavité transparente au faisceau optique pour que la bille obture ou libère ce dernier lorsqu'elle se déplace par rapport à cette paroi transparente. La bille, qui a typiquement un diamètre de 3 mm, est libre de se déplacer suivant n'importe quelle direction de l'espace à l'intérieur de la cavité dont la taille typique est de 4 mm. L'inclinomètre est utilisé soit avec un axe longitudinal horizontal par rapport auquel la rotation est détectée, soit en détecteur de verticalité lorsque l'inclinomètre passe de la position horizontale à la position verticale, soit pour détecter une variation autour de cette position. Les variations d'angle de rotation détectables sont de 22,5 lorsque l'inclinomètre est en position horizontale, ce qui correspond à l'utilisation standard de cet inclinomètre et de 2 - 3 en position verticale. L'angle détecté est dépendant de la position du capteur dans l'espace. En utilisation standard, les angles détectés sont relativement élevés et ne permettent pas une détection rapide d'une variation de position.

L'invention se rapporte plus particulièrement à un détecteur d'inclinaison dont la cavité s'étend suivant une direction longitudinale pour guider suivant cette direction la bille roulant à l'intérieur de la cavité et dans lequel l'émetteur ou le récepteur électro-optiques émet ou reçoit respectivement le faisceau optique en coupant la direction longitudinale de la cavité pour être obturé ou libéré par la bille.

Un détecteur d'inclinaison de ce type est connu du document FR 2808108. Contrairement au détecteur d'inclinaison décrit précédemment, le guidage de la bille suivant la direction longitudinale de la cavité permet de détecter une inclinaison selon n'importe quelle direction de l'espace.

L'intérêt d'un tel détecteur d'inclinaison apparaît toutefois limité par un seuil d'inclinaison du boîtier qui doit nécessairement être franchi pour que la bille commence à rouler à l'intérieur de la cavité suivant la direction longitudinale. II a été constaté une augmentation rapide du seuil d'inclinaison en fonction du nombre d'allers-retours effectués par la bille à l'intérieur de la cavité lorsque la bille roule sur une paroi longitudinale de la cavité en matériau diélectrique, par exemple en verre ou en polycarbonate, transparente au faisceau optique et en regard de laquelle est disposé l'émetteur ou le récepteur électro-optique. Ce mode de fonctionnement n'est pas fiable, car le seuil d'inclinaison évolue avec le nombre d'allers-retours effectués par la bille.

Divulgation de l'invention Le but de l'invention est de modifier un détecteur d'inclinaison du type qui vient d'être décrit pour diminuer le seuil d'inclinaison déclenchant le roulement de la bille suivant la direction longitudinale de la cavité, quelle que soit l'orientation dans l'espace du boîtier. Le but de l'invention est également de réaliser un détecteur d'inclinaison qui permette une détection rapide des variations de position angulaire et dont le fonctionnement soit fiable par rapport aux seuils d'inclinaison. Les angles de seuil d'inclinaison recherchés sont de l'ordre de deux degrés.

A cet effet, l'invention a pour objet un détecteur d'inclinaison, comprenant un boîtier et une cavité s'étendant à l'intérieur du boîtier suivant une direction longitudinale pour guider suivant cette direction une bille roulant à l'intérieur de la cavité et comprenant un émetteur et un récepteur électro-optiques alimentés en courant électrique pour respectivement émettre et recevoir un faisceau optique coupant la direction longitudinale de la cavité pour être obturé ou libéré par la bille, le récepteur électro-optique générant un signal électrique de détection d'une inclinaison du boîtier lors de l'obturation ou de la libération du faisceau optique, caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur électro-optique sont disposés en regard d'une paroi de la cavité transparente au faisceau optique et pourvue d'une couche conduisant l'électricité également transparente au faisceau optique pour que la bille obture ou libère le faisceau optique lorsqu'elle roule sur la paroi transparente tandis que la couche conduisant l'électricité prévient toute accumulation locale de charges électriques sur la paroi transparente.

En roulant à l'intérieur de la cavité suivant la direction longitudinale, la bille arrache à cette dernière des charges électriques qui, par influence électrostatique, ont tendance à créer, à la surface de la paroi transparente sur laquelle la bille roule, des accumulations locales de charges électriques de signe opposé. La couche conduisant l'électricité permet ainsi d'éviter de telles accumulations locales de charges électriques. D'où il résulte une diminution des interactions électrostatiques entre la bille et la paroi transparente. Cet agencement contribue fortement à diminuer le seuil d'inclinaison déclenchant le roulement de la bille à l'intérieur de la cavité suivant la direction longitudinale.

De préférence, la couche conduisant l'électricité, transparente au faisceau optique, est constituée par un dépôt métallique par exemple de tungstène ou par un dépôt d'oxyde d'indium et d'étain ou d'oxyde de zinc et d'aluminium.

D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un mode d'exécution de l'invention illustré par les dessins.

Brève description des dessins

La figure 1 est une vue de dessus d'un détecteur d'inclinaison selon l'invention, un couvercle ayant été retiré pour laisser apparaître les éléments constitutifs du détecteur disposés dans un fond d'un boîtier.

La figure 2 est une vue en coupe suivant A-A de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe suivant B-B de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe suivant C-C de la figure 1.

La figure 5 est une vue de dessous d'un couvercle du détecteur d'inclinaison de la figure 1.

La figure 6 est une vue en coupe suivant D-D de la figure 5. La figure 7 est une vue en coupe suivant E-E de la figure 5.

La figure 8 montre de façon schématique un banc de mesure d'angles de seuil de déclenchement.

La figure 9 illustre la mesure de l'angle de seuil de déclenchement bas asB. La figure 10 illustre la mesure de l'angle de seuil de déclenchement haut asH. La figure 11 montre de façon schématique un banc de roulement.

Les figures 12 et 13 illustrent un essai de roulement pendant respectivement un aller et un retour de la bille, vu de A sur la figure 11.

La figure 14 montre un graphe représentant l'évolution de l'angle de seuil a au cours d'un cycle de mesures de 50 allers et retours de la bille, pour un détecteur conventionnel. Les courbes B et C représentent deux essais distincts.

La figure 15 montre un graphe représentant l'évolution de l'angle de seuil a entre un premier (courbes B et C) et un deuxième (courbes D et E) cycles de mesures de 40 allers et retours pour un détecteur conventionnel, un essai de roulement de 200 allers et retours étant intercalé entre les deux cycles.

La figure 16 montre un graphe représentant l'évolution de l'angle de seuil a entre un premier (courbes B et C) et un deuxième (courbes D et E) cycles de mesures de 30 allers et retours pour un détecteur conventionnel, un essai de roulement de 500 allers et retours étant intercalé entre les deux cycles.

La figure 17 montre un graphe représentant l'évolution de l'angle de seuil a moyenné sur plusieurs cycles successifs de mesures de 30 allers et retours chacun pour un détecteur selon l'invention, après différents essais de roulement intercalés entre chaque cycle. Les courbes B et C représentent deux essais distincts.

Mode(s) de réalisation de l'invention En référence aux figures 1 à 4, un détecteur d'inclinaison comprend un boîtier 1 et une cavité 2 s'étendant à l'intérieur du boîtier 1 suivant une direction longitudinale L pour guider suivant cette direction une bille 3 roulant à l'intérieur de la cavité. Le détecteur d'inclinaison comprend également un émetteur 5 et un récepteur 7 électro-optiques logés à l'intérieur du boîtier 1 pour respectivement émettre et recevoir un faisceau optique 9 coupant la direction longitudinale L de la cavité 2 pour que la bille 3 obture ou libère le faisceau optique en roulant suivant la direction longitudinale L. D'une façon connue, notamment du document FR 2808108, le détecteur d'inclinaison comprend une unité électronique d'acquisition et de traitement reliée électriquement à l'émetteur 5 et au récepteur 7 électro- optiques et reliés électriquement à un générateur d'alarme. L'émetteur 5 et le récepteur 7 électro- optiques sont par exemple constitués, le premier d'une photodiode et le deuxième d'un phototransistor. Ils sont logés à l'intérieur du boîtier 1, à une extrémité 4 de la cavité 2. Des connexions électriques, par exemple sous forme de câbles, sont prévues pour relier l'émetteur 5 et le récepteur 7 électro-optiques à l'unité électronique d'acquisition et de traitement et à une pile ou une batterie.

Lors de l'obturation ou de la libération du faisceau optique 9 par la bille 3 roulant à l'intérieur de la cavité 2 suivant la direction longitudinale L, le récepteur électro-optique 7 délivre un signal électrique vers l'unité électronique d'acquisition et de traitement pour que cette dernière active le générateur d'alarme. Le signal électrique délivré par le récepteur électro-optique transporte ainsi une information selon laquelle une inclinaison du boîtier a été détectée.

Selon l'invention, le récepteur 7 et l'émetteur 5 électro-optiques sont disposés en regard respectivement d'une première 11 et d'une deuxième 12 parois de la cavité 2 transparentes au faisceau optique 9 et pourvues d'une couche 13 conduisant l'électricité et elle-même transparente au faisceau optique 9 pour que la bille 3 obture ou libère le faisceau optique 9 lorsqu'elle roule sur la couche 13 pendant que cette dernière 13 prévient toute accumulation locale de charge électrique sur ladite paroi transparente 11 ou 12. Par cet agencement, on contribue fortement à diminuer le seuil d'inclinaison déclenchant le roulement de la bille à l'intérieur de la cavité suivant la direction longitudinale.

La première 11 et la deuxième 12 parois de la cavité 2, transparentes au faisceau optique 9, sont en polymère, de préférence en polycarbonate.

Avantageusement, ces première 11 et deuxième 12 parois transparentes au faisceau optique 9 s'étendent de l'extrémité 4 à l'extrémité opposée 6 de la cavité 2 suivant la direction longitudinale L. Par cet agencement, on réalise d'une façon simple respectivement une première et une deuxième surface de roulement de la bille 3 dépourvues de discontinuité topographique de l'extrémité 4 à l'extrémité opposée 6 de la cavité 2. A cet égard, il est important de noter qu'une discontinuité topographique sous la forme d'une marche d'environ 1/100ème de millimètres peut augmenter d'une façon importante le seuil d'inclinaison déclenchant le roulement d'une bille dont le diamètre est par exemple de 2 mm. Dans un tel agencement, les première 11 et deuxième 12 parois transparentes sont entièrement pourvues de la couche 13 conduisant l'électricité pour prévenir toute accumulation de charges électriques lorsque la bille roule sur l'une 11 ou l'autre 12 de ces parois transparentes. Comme exposé plus en avant, la couche 13 conduisant l'électricité n'est pas nécessairement transparente au faisceau optique 9, dans toute la partie des parois transparentes 11 et 12 qui n'est pas en regard des éléments électrooptiques 5 et 7.

Une troisième 14 paroi de la cavité 2 est constituée par une partie d'un fond 15 du boîtier 1. Lorsque ce fond 15 est réalisé dans un matériau peu conducteur de l'électricité comme le polycarbonate, on prévoit de pourvoir la troisième paroi 14 de la cavité 2, d'une couche 19 conduisant l'électricité pour là encore prévenir toute accumulation locale de charges électrique lors du roulement de la bille 3 sur cette troisième paroi 14.

Enfin, les extrémités 4 et 6 de la cavité 2 suivant la direction longitudinale L sont constituées par deux parois d'extrémité. Comme dans les cas précédents, lorsque ces parois d'extrémité sont réalisées dans un matériau peu conducteur de l'électricité, elles sont pourvues d'une couche 19 conduisant l'électricité pour prévenir toute accumulation locale de charges électriques lors des chocs de la bille 3 sur ces parois d'extrémité.

En référence aux figures 5 à 7, une quatrième paroi 16 de la cavité 2 est constituée par une partie d'un couvercle 17 du boîtier 1 amovible par rapport au fond 15. Là encore, lorsque le couvercle 17 du boîtier 1 est réalisé dans un matériau peu conducteur de l'électricité comme le polycarbonate, il est prévu de pourvoir la quatrième paroi 16 de la cavité 2 d'une couche 19 conduisant l'électricité pour prévenir toute accumulation locale de charges électriques lors du roulement de la bille 3 sur cette quatrième paroi 16.

La couche 13 conduisant l'électricité, transparente au faisceau optique 9, est constituée de préférence par un dépôt métallique ou d'oxyde obtenu par exemple par pulvérisation cathodique.

Plus particulièrement, la couche 13 est constituée par un dépôt d'oxyde d'indium et d'étain ITO ou par un oxyde de zinc et d'aluminium ZnAlO. L'oxyde est déposé sur les parois transparentes 11 et 12 en regard desquelles sont disposés le récepteur 7 et l'émetteur 5 électro-optiques, en une couche ayant une épaisseur typique de 300 nanomètres. La couche ainsi obtenue présente une résistance carrée d'environ 20 Ohm et un coefficient de transmission optique d'environ 70 % pour une longueur d'onde de faisceau optique égal à 890 nm.

La couche 13 conduisant l'électricité est aussi plus particulièrement constituée par un dépôt de tungstène. Le métal est déposé sur les parois transparentes 11 et 12 en regard desquelles le récepteur 7 et l'émetteur 5 électrooptiques sont disposés, en une couche d'environ 10 nanomètres d'épaisseur pour favoriser la transmission optique du faisceau optique 9 à la longueur d'onde indiquée précédemment.

La couche 19 conduisant l'électricité dont sont pourvues les parois d'extrémité 4 et 6 ainsi que les troisième 14 et quatrième parois 16 de la cavité 2 est de préférence constituée par le même dépôt métallique ou d'oxyde que celui qui constitue la couche 13 décrite précédemment, même s'il n'est plus nécessaire pour ces parois que la couche 19 conduisant l'électricité soit transparente au faisceau optique 9. Le dépôt de tungstène peut ainsi présenter une première épaisseur égale à 10 nanomètres lorsqu'il constitue la couche 13 transparente au faisceau optique 9 et une deuxième épaisseur d'environ 300 nanomètres lorsqu'il constitue la couche 19 dont il n'est plus nécessaire qu'elle soit transparente au faisceau optique 9.

La bille 3 est réalisée en matériau métallique ou plastique. Pour des billes en polymère ou en métal recouvert par une épaisse couche d'oxyde isolant, par exemple d'aluminium ou de chrome, on prévoit de pourvoir la bille d'une couche conductrice de l'électricité pour là encore prévenir toute accumulation locale de charges électriques à la surface de la bille.

Lorsque le boîtier 1 atteint vers le bas par rapport à l'horizontale une inclinaison de seuil désignée par asB sur la figure 9, la bille 3 se déplace en roulant à l'intérieur de la cavité 2. On définit le seuil d'inclinaison basse du boîtier 1 par l'angle de seuil de déclenchement asB sur la figure 9, après que la bille 3 se soit déplacée sur la paroi 11 selon la figure 9 (ou en roulant sur la paroi 12, figure non représentée) vers l'extrémité 4 où l'émetteur 5 et le récepteur 7 électro- optiques sont disposés, pour obturer le faisceau optique 9. Lorsque l'inclinaison du boîtier 1 atteint ce seuil bas, le récepteur électro- optique 7 délivre un signal électrique de franchissement de seuil bas vers l'unité électronique d'acquisition et de traitement, laquelle active le générateur d'alarme. Le déclenchement de l'alarme indique que l'inclinaison vers le bas asB est franchie par le boîtier 1.

Si le boîtier 1 est ensuite incliné vers le haut par rapport à l'horizontale, il atteint une inclinaison de seuil désignée par asH sur la figure 10 pour laquelle la bille 3 se déplace en roulant à l'intérieur de la cavité 2. On définit de même le seuil d'inclinaison haute du boîtier 1 par l'angle de seuil de déclenchement asH sur la figure 10, après que la bille 3 se soit déplacée sur la paroi 11 selon la figure 10 (ou en roulant sur la paroi 12, figure non représentée) vers l'extrémité 6 opposée à celle 4 où sont disposés l'émetteur 5 et le récepteur 7 électro-optiques. Lorsque l'inclinaison du boîtier 1 atteint ce seuil haut, le récepteur électro-optique 7 délivre alors un signal électrique de franchissement du seuil haut vers l'unité électronique d'acquisition et de traitement, laquelle désactive le générateur d'alarme. L'arrêt de l'alarme indique que l'inclinaison vers le seuil haut asH est franchie par le boîtier 1.

Il importe de noter que l'obturation du faisceau optique 9 peut également désactiver le générateur d'alarme et ainsi arrêter l'alarme. Pour activer le générateur d'alarme et ainsi déclencher l'alarme, il suffit que la bille se déplace sous l'inclinaison du boîtier 1 vers l'extrémité 6 opposée à celle 4 où sont disposés l'émetteur 5 et le récepteur 7 électrooptiques. Ce mode de fonctionnement privilégie une génération de l'alarme relativement rapide par rapport au temps de déplacement de la bille 3 à l'intérieur de la cavité 2. Le mode de fonctionnement décrit dans les deux paragraphes précédents privilégie un arrêt rapide de l'alarme.

Des essais ont été effectués pour mesurer des angles de seuil déclenchant le roulement de la bille dans un détecteur d'inclinaison conventionnel et dans un détecteur d'inclinaison selon l'invention.

La mesure d'un angle de seuil est effectuée sur un banc de mesure comprenant un goniomètre sur lequel un détecteur d'inclinaison est monté de telle sorte que l'axe de rotation R du goniomètre fasse un angle 9 par rapport à la verticale du lieu, comme cela est illustré de façon schématique par la figure 8. La rotation est effectuée de façon à faire rouler la bille 3 d'une extrémité gauche 6 à l'extrémité droite 4 de la cavité 2, selon la figure 9, sur la première paroi 11 de la cavité. Le roulement sur la deuxième paroi 12 est testé de la même façon. La rotation du goniomètre est effectuée manuellement et la mesure est effectuée de la façon suivante: la bille étant à l'extrémité gauche 6 de la cavité, le goniomètre sur lequel est monté le détecteur d'inclinaison est mis en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, le plus lentement possible, par exemple un degré par seconde en limitant au mieux l'accélération. Lorsque la bille quitte sa position initiale, le mouvement de rotation est interrompu. Si la bille atteint d'elle-même l'extrémité droite 4 de la cavité 2, on lit sur le goniomètre, avec une précision d'un degré, l'angle a que fait la première paroi 11 avec l'horizontale. Si la bille s'arrête en cours de route, le mouvement de rotation est repris jusqu'au redémarrage de la bille et à nouveau interrompu. L'angle a est dans tous les cas et selon cette procédure, l'angle qui permet à la bille d'atteindre l'extrémité droite 4 de la cavité. Le mouvement est ensuite effectué dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de la même façon que précédemment selon la figure 10. On lit l'angle a lorsque la bille a atteint l'extrémité gauche 6 de la cavité. Le fonctionnement du capteur est validé pour des angles de seuil a ne dépassant pas 5 . On remarquera que l'angle de seuil a ainsi mesuré égale aSe de la figure 9, mais est plus grand que asH de la figure 10.

On réalise un banc de roulement en remplaçant le goniomètre du banc de mesure par un moteur M sur lequel le détecteur d'inclinaison est monté pour être entraîné en rotation, selon la figure 11. L'axe de rotation 0 du moteur fait un angle 9 par rapport à la verticale du lieu. La vitesse de rotation est de l'ordre de 1 tour par seconde. Au cours du mouvement de rotation, la bille 3 effectue des allers et retours entre les deux extrémités 4 et 6 de la cavité 2, selon les figures 12 et 13. La bille se déplace de la façon suivante: elle roule sur la première paroi 11 de la cavité, de la paroi d'extrémité droite 4 à la paroi d'extrémité gauche 6 et s'immobilise sur cette dernière extrémité. Puis la bille passe sur la deuxième paroi 12 de la cavité 2 et roule sur cette deuxième paroi en direction des éléments électro-optiques 5,7 puis s'immobilise sur la paroi d'extrémité droite 4. La bille passe ensuite sur la première paroi 11 de la cavité. Le mouvement peut recommencer. Le banc de roulement permet d'effectuer un nombre donné d'allers et retours de la bille le long des première et deuxième parois de la cavité préalablement à un premier cycle ou entre deux cycles de mesure des angles de seuil de déclenchement a.

Les résultats des mesures effectuées sont rapportés par les graphes des figures 14 à 17. Le graphe de la figure 17 se rapporte au détecteur d'inclinaison selon l'invention, illustré par les figures 1 à 7. Les graphes des figures 14 à 16 se rapportent à un détecteur d'inclinaison conventionnel en ce sens qu'il se distingue d'un détecteur d'inclinaison selon l'invention par le fait qu'aucune des parois 11,12,14, 16, 4 et 6 en polycarbonate n'est pourvue d'une couche conduisant l'électricité. Les deux détecteurs d'inclinaison, conventionnel et selon l'invention, sont vierges de tout roulement avant leur mise en place sur le banc de mesure des angles de seuil de déclenchement.

Le graphe de la figure 14 montre l'évolution des angles de seuil a au cours d'un cycle de mesures de 50 allers et retours. Les deux courbes montrent nettement l'évolution progressive de ces deux angles, typiquement de 2 à 20 et de 5 à 17 .

Le graphe de la figure 15 montre en ses deux courbes inférieures, l'évolution de l'angle de seuil a entre un premier cycle de mesures de 40 allers et retours et en ses deux courbes supérieures, un deuxième cycle de mesures effectué après un passage sur le banc de roulement de 200 allers et retours. La moyenne calculée sur les 40 mesures des angles a évolue respectivement, entre les deux cycles de mesures, de 1,9 à 19,7 et de 5,4 à 13,7 .

Le graphe de la figure 16 montre en ses deux courbes inférieures, l'évolution de l'angle de seuil a entre un premier cycle de mesures de 30 allers et retours et en ses deux courbes supérieures, un deuxième cycle de mesures effectué après un passage sur le banc de roulement de 500 allers et retours. On observe un plateau des valeurs des angles à 20 et à environ 51 , pour des valeurs initiales avant l'essai de roulement de 5, 2 et 5,1 .

Dans les trois essais rapportés ci-dessus, le déplacement de la bille sur les parois latérales de la cavité et les chocs contre les parois d'extrémité créent des charges électrostatiques sur ces parois et sur la surface de la bille elle-même, en acier inoxydable. Ces charges électriques sont fixes, elle n'ont pas la possibilité de s'écouler. Leurs interactions coulombiennes gênent le déplacement de la bille, d'où il résulte une dégradation des valeurs de l'angle de seuil de déclenchement a. Ces dernières sortent des spécifications attendues.

Le graphe de la figure 17 se rapporte à un détecteur d'inclinaison selon l'invention dans lequel les différentes parois de la cavité ont été métallisées par un dépôt d'oxyde d'indium ITO. Le détecteur d'inclinaison est également vierge de tout roulement au début de l'essai. Le graphe montre l'évolution de l'angle de seuil a moyennés sur 30 mesures, en fonction du nombre d'allers et retours effectués préalablement sur le banc de roulement. Aucun effet de charge électrostatique n'est observé, même après 100 000 allers et retours effectués sur le banc de roulement. Ce résultat peut être reproduit avec une sélection au hasard de détecteurs d'inclinaison dont la cavité, conformément à l'invention, est métallisée selon les indications données ci-dessus. Cela atteste ainsi de l'excellente stabilité des propriétés de roulement d'un détecteur d'inclinaison selon l'invention.

Les charges électriques créées au cours du déplacement de la bille sont rendues mobiles par la couche d'oxyde d'indium ITO conductrice de l'électricité dans le volume de laquelle elles se redistribuent. Les interactions coulombiennes s'en trouvent considérablement amoindries, comme le montrent les résultats. Les mesures obtenues témoignent d'un détecteur d'inclinaison conforme aux spécifications attendues.

L'unité d'acquisition et de traitement permet avantageusement de filtrer le signal de seuil bas lorsque la bille rebondit en arrivant sur la paroi 4 (du côté de l'élément électro-optique), ou lorsqu'un mouvement répétitif intempestif est communiqué au capteur alors que la bille est immobilisée sur cette paroi 4. Lorsque la bille est immobilisée sur la paroi 6, c'est la longueur même de la cavité qui effectue le filtrage du signal de seuil haut lorsqu'un mouvement répétitif intempestif est communiqué au détecteur.

Application industrielle Le boîtier du détecteur d'inclinaison est de préférence fabriqué en polycarbonate. Les première 11, deuxième 12, troisième 14 parois de la cavité 2 ainsi que les parois d'extrémité 4 et 6 sont moulées par injection du polycarbonate pour former une seule pièce avec le fond 15 du boîtier 1. Dans ce cas, la cavité 2 peut avoir la forme d'une gorge creusée dans l'épaisseur du fond 15 du boîtier 1. De même, le couvercle 17 est également moulé par injection de polycarbonate pour former une seule pièce.

Toutefois, il est possible de fabriquer le boîtier dans un matériau par exemple métallique ou céramique et de rapporter les première 11, deuxième 12, troisième 14 parois ainsi que les parois d'extrémité 4 et 6 dans le boîtier pour former la cavité 2. Les première 11 et deuxième 12 parois sont réalisées dans un matériau transparent au faisceau optique. La troisième paroi 14 ou les parois d'extrémité 4 et 6 peuvent être réalisées dans un matériau non transparent à ce faisceau. Si ce matériau non transparent au faisceau optique est peu conducteur de l'électricité, il sera revêtu d'une couche conductrice de l'électricité 19. II en est de même pour la paroi 16 du couvercle 17. Les couches 13 et 19 conduisant l'électricité dont sont pourvues les

première 11, deuxième 12, troisième 14 et quatrième 16 parois ainsi que les parois d'extrémités 4 et 6 de la cavité 2, sont constituées par le dépôt métallique ou le dépôt d'oxyde par exemple selon un procédé de pulvérisation cathodique. Il en va de même de la couche conductrice dont est pourvue la bille 3, si cette couche est nécessaire. Lorsque cette dernière 3 est disposée à l'intérieur de la cavité 2 et que l'on a disposé le récepteur électro-optique 7 en regard de la paroi transparente 11 et l'émetteur électro-optique 5 en regard de la paroi transparente 12, et après avoir encore disposé à l'intérieur du boîtier 1 les connexions électriques pour relier les éléments électro-optiques 5 et 7 à l'unité électronique d'acquisition et de traitement et à la pile ou la batterie d'alimentation, on assemble le couvercle 17 au fond 15 du boîtier 1. La disposition des éléments avant assemblage est effectuée en salle blanche et sèche pour éliminer toute poussière supérieure à 5 microns à la surface des parois transparentes qui pourraient relever artificiellement les seuils de déclenchement. De même, on impose un taux d'humidité à l'intérieur de la cavité 2 n'excédant pas 50% et de préférence 30 %. On réalise de préférence l'assemblage étanche par l'intermédiaire d'un joint entre le couvercle et le fond et des moyens de serrage, par exemple des pinces élastiques. L'assemblage pourra aussi être effectué par soudure ultrasonique.

Claims (1)

13 REVENDICATIONS

1. Détecteur d'inclinaison, comprenant un boîtier (1) et une cavité (2) s'étendant à l'intérieur du boîtier (1) suivant une direction longitudinale (L) pour guider suivant cette direction (L) une bille (3) roulant à l'intérieur de la cavité et comprenant un émetteur (5) et un récepteur (7) électro-optiques alimentés en courant électrique pour respectivement émettre et recevoir un faisceau optique (9) coupant la direction longitudinale (L) de la cavité (2) pour que la bille (3) obture ou libère le faisceau optique en roulant suivant la direction longitudinale (L), le récepteur électro-optique générant un signal de détection d'une inclinaison du boîtier (1) lors de l'obturation ou de la libération du faisceau optique, caractérisé en ce que l'émetteur (5) et le récepteur (7) électro-optiques sont disposés en regard d'une paroi (11, 12) de la cavité (2), transparente au faisceau optique (9) et pourvue d'une couche (13) conduisant l'électricité également transparente au faisceau optique (9) pour que la bille (3) obture ou libère le faisceau optique (9) lorsqu'elle roule sur la couche (13) conduisant l'électricité pendant que cette dernière (13) prévient toute accumulation locale de charges électriques sur ladite paroi transparente (11,12).

2. Détecteur d'inclinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première (11) et deuxième (12) parois transparentes s'étendent d'une paroi extrémité (4) à une paroi d'extrémité opposée (6) de la cavité (2) suivant la direction longitudinale (L).

3. Détecteur d'inclinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première (11) et deuxième (12) parois transparentes forment une même gorge s'étendant entre deux parois d'extrémité (4, 6).

4. Détecteur d'inclinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première (11) ou la deuxième (12) paroi de la cavité (2), transparente au faisceau optique (9), est en polymère, de préférence en polycarbonate.

5. Détecteur d'inclinaison selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche (13) conductrice de l'électricité transparente au faisceau optique (9) est constituée par un dépôt métallique ou un dépôt d'oxyde.

6. Détecteur d'inclinaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche (13) est constituée par un dépôt d'oxyde d'indium et d'étain ou d'oxyde de zinc ou d'aluminium.

7. Détecteur d'inclinaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche (13) est constituée par un dépôt de tungstène.

8. Détecteur d'inclinaison selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que des troisième (14) et quatrième parois (16) de la cavité (2) sont constituées par respectivement une partie d'un fond (15) du boîtier (1) et une partie d'un couvercle (17) du boîtier (1) amovible par rapport au fond (15).

9. Détecteur d'inclinaison selon la revendication 8, caractérisé en ce que les troisième (14), quatrième (16) parois ainsi que les parois d'extrémité (4, 6) sont en polymère, de préférence en polycarbonate et pourvues d'une couche (19) conductrice de l'électricité.