FR3050514A1 - Organe de signalisation lumineux et sonore - Google Patents

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Abstract

L'invention est relative à un organe de signalisation comportant un cabochon, une source lumineuse (22) montée sur un circuit support (20) et un générateur vibrant (25, 26) destiné à émettre des ondes sonores, le cabochon formant une paroi externe (11) au moins en partie translucide, caractérisé en ce que : - la source lumineuse (22) est positionnée entre le générateur vibrant (25, 26) et la paroi externe (11), - le cabochon comporte une colonne de liaison (12) qui traverse le circuit support (20) et à laquelle est fixé le générateur vibrant (25, 26).

Description

Domaine technique de l'invention
La présente invention se rapporte à un organe de signalisation lumineux et sonore, par exemple de type buzzer lumineux, destiné notamment à être utilisé dans des systèmes de contrôle commande d’automatismes industriels ou d’automatismes du bâtiment.
Etat de la technique
De manière connue, il existe des voyants ou des boutons poussoirs lumineux qui présentent en plus la possibilité d’émettre un son. Ils sont appelés par exemple buzzer lumineux ou voyant sonore. Ils comportent un corps surmonté d’une tête généralement circulaire portant les éléments lumineux et sonores et ils peuvent être montés sur des panneaux d’armoires ou sur des pupitres de dialogue homme-machine, à travers par exemple une ouverture standardisée de diamètre 22 mm.
La partie lumineuse comporte généralement une ou plusieurs sources lumineuses, préférentiellement composées de LED (diode électroluminescente) qui sont montées sur un support, par exemple de type circuit imprimé. La lumière est ensuite diffusée à l’extérieur au travers d’une paroi externe du voyant/bouton, cette paroi étant au moins en partie translucide.
La partie sonore comporte généralement un générateur vibrant, par exemple de type piézo-électrique. Le générateur vibrant est capable de se déformer sous l’action d’une tension électrique alternative de façon à générer une vibration laquelle génère un son. Pour transmettre ce son, il existe une architecture simple dans laquelle le générateur vibrant est fixé à la paroi externe du voyant/bouton, de telle sorte que la vibration est transmise à la paroi externe et le son devient alors facilement audible pour un opérateur situé à proximité.
Cette architecture présente l’avantage d’éviter tout percement au niveau de la paroi externe du produit pour mieux diffuser le son et donc permet d’obtenir un voyant/bouton sonore qui soit étanche avec un très bon indice de protection (IP), par exemple IP65 ou même IP69, ce qui est exigé dans certaines applications industrielles.
Cependant, cette architecture présente l’inconvénient de contraindre le positionnement des LED sous le générateur vibrant en périphérie du bouton de sorte qu’elles ne peuvent pas émettre de lumière directement sur le dessus du voyant/bouton mais seulement sur les côtés du générateur vibrant et donc éclairent le voyant/bouton de façon indirecte. La luminosité du voyant/bouton s’en trouve alors fortement diminuée.
Un but de l'invention est donc de remédier au problème ci-dessus et donc d’obtenir un buzzer lumineux ayant à la fois une bonne capacité lumineuse et une bonne capacité sonore tout en restant de conception et réalisation simple et économique.
Exposé de l'invention
Ce but est atteint par un organe de signalisation comportant un cabochon, une source lumineuse montée sur un circuit support et un générateur vibrant destiné à émettre des ondes sonores, le cabochon formant une paroi externe au moins en partie translucide. La source lumineuse est positionnée entre le générateur vibrant et la paroi externe et le cabochon comporte une colonne de liaison qui traverse le circuit support et à laquelle est fixé le générateur vibrant.
Selon une caractéristique, la source lumineuse comporte une ou plusieurs diodes électroluminescentes. Selon une caractéristique, le générateur vibrant comporte un transducteur piézo-électrique monté sur une pastille déformable. Selon une caractéristique, la pastille est de forme sensiblement circulaire et comporte à sa périphérie des renforcements permettant d’augmenter son inertie. Le générateur vibrant peut être collé à l’extrémité de la colonne de liaison.
Selon une caractéristique, la colonne de liaison est située autour d’un axe central de l’organe de signalisation et le circuit support comporte un trou central pour laisser passer la colonne de liaison.
Selon une caractéristique, le générateur vibrant sert également de réflecteur lumineux capable de réfléchir la lumière émise par la source lumineuse.
Selon une caractéristique, l'organe de signalisation comporte également une antenne de communication positionnée entre le générateur vibrant et la paroi externe. L’antenne de communication peut être fixée au circuit support.
Selon une caractéristique, l'organe de signalisation comporte un corps sur lequel est fixé le cabochon, et le circuit support est placé à une extrémité du corps.
Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue en coupe d’un premier mode de réalisation d’un voyant selon l’invention, - les figures 2, 3 et respectivement 4 montrent des vues en coupe d’un deuxième, troisième et respectivement quatrième mode de réalisation.
Description détaillée
La figure 1 présente une vue selon une coupe longitudinale d’un organe de signalisation lumineux et sonore conforme à l’invention. L’organe de signalisation comprend une tête 10 qui est montée sur un corps 19. Le corps 19 peut être en matière métallique ou en matière plastique suivant le type d’organe. La tête 10 comporte un cabochon 11 qui forme une paroi externe de l’organe et est au moins en partie translucide, de façon à diffuser la lumière à l’extérieur de l’organe. De façon connue, le cabochon 11 présente généralement une section transversale circulaire et comporte une extension latérale 13 entourant légèrement le corps 19 de façon à pouvoir se fixer au corps 19. L’étanchéité entre le corps 19 et le cabochon 11 peut de plus être renforcée par un joint torique 18. Dans l’exemple présenté dans les figures, la paroi externe du cabochon présente une forme globale concave, mais elle pourrait aussi être de forme convexe ou plane. Les connexions de l’organe de signalisation avec l’extérieur (circuits de commande et d’alimentation électrique) se font à partir du corps 19 et ne sont pas représentées sur les figures.
La partie lumineuse de l’organe de signalisation comporte une source lumineuse qui est composée de deux LED 22 dans l’exemple présenté. Ces deux LED 22 sont montées sur un circuit support 20 de type circuit imprimé. Préférentiellement, ces deux LED 22 sont des composants de type CMS (Composant Monté en Surface ou SMD en anglais) soudés sur le circuit support 20. Le circuit support 20 peut évidemment porter d’autres composants électroniques notamment ceux permettant de piloter la source lumineuse. Pour optimiser la luminosité de l’organe de signalisation, il est bien entendu avantageux de positionner les LED en face de la paroi externe du cabochon sans obstacle entre les deux.
La partie sonore de l’organe de signalisation comporte un générateur vibrant comprenant un transducteur de type piézo-électrique 26 fixé sur une pastille déformable 25 qui présente une élasticité car elle peut se déformer sous l'action du transducteur mais peut retrouver sa forme originale lorsque l'action du transducteur disparait, comme pourrait le faire un ressort. Le transducteur piézo-électrique 26 est capable de se déformer sous l’action d’une tension électrique et donc de déformer la pastille 25. En inversant la polarité de cette tension, le transducteur 26 se déforme de façon opposée. Ainsi, quand la tension électrique appliquée est un signal alternatif, l’ensemble transducteur + pastille génère une vibration et cette vibration génère un son. Préférentiellement, le signal alternatif est un signal carré mais pourrait être aussi un signal sinusoïdal. Par souci de simplification, les conducteurs électriques permettant de transmettre le signal alternatif au transducteur piézo-électrique ne sont pas représentés sur les figures.
Pour transmettre le son généré par le générateur vibrant et le rendre facilement audible pour un opérateur situé à proximité de l’organe de signalisation, il convient de fixer l’ensemble pastille + transducteur 25,26 au cabochon 11 de l’organe de signalisation, de telle sorte que la vibration soit directement transmise au cabochon 11. Pour cela, le cabochon 11 se prolonge par une colonne de liaison 12 qui traverse le circuit support 20 à travers une ouverture 21 et sur laquelle est fixé le générateur vibrant 25,26. Cette colonne de liaison 12 doit être légère et rigide de sorte que les vibrations générées lors de l’application d’une tension alternative au générateur vibrant se transmettent efficacement au cabochon 11. La fixation du générateur vibrant sur la colonne 12 peut se faire par exemple par collage de l’extrémité de la colonne de liaison 12 contre la pastille 25.
Ainsi, la source lumineuse et son circuit support peuvent être intercalés entre la paroi externe et le générateur vibrant. Grâce à cette solution, on bénéficie donc à la fois d’une bonne efficacité sonore puisque le son est transmis directement au cabochon 11 et d’une bonne efficacité lumineuse puisque la source lumineuse émet directement et sans obstacle vers le cabochon 11.
La pastille 25 est de préférence en matériau métallique de faible épaisseur (par exemple de l’ordre de 0,1 mm) mais peut être aussi réalisée avec un matériau céramique ou plastique suffisamment rigide pour pouvoir vibrer. Elle est de préférence circulaire et, comme indiqué sur les figures, de taille supérieure au transducteur piézoélectrique 26.
La fréquence de résonance d’un transducteur piézo-électrique est proportionnelle à son épaisseur et inversement proportionnelle au carré de son diamètre. Or, on souhaite avoir une fréquence sonore relativement basse, par exemple de l’ordre de 2000 à 3000Hz. Pour cela, il est donc préférable d’avoir une pastille 25 la plus large possible et la plus fine possible. De plus, on souhaite avoir une puissance sonore de l’ordre de 80 à 90 dB à une distance de 10 cm de l’organe de signalisation. Pour augmenter la puissance sonore, la figure 4 présente une variante dans laquelle la pastille circulaire 25 comporte à sa périphérie un renforcement 27 qui permettent d’augmenter l’inertie de la pastille et donc d’augmenter la puissance sonore.
Préférentiellement, la colonne de liaison 12 est centrale, c’est-à-dire située autour d’une axe central longitudinal X de l’organe de signalisation et le circuit support 20 comporte un trou central 12 de taille suffisante pour laisser passer la colonne 12. Les LED 22 sont placées de part et d’autre de la colonne de liaison 12. Le fait d’avoir une colonne de liaison 12 centrale permet de fixer la pastille circulaire 25 en son centre et donc de moins perturber les vibrations de la pastille.
La source lumineuse pourrait indifféremment être composée d’une ou de plusieurs LED en fonction de la puissance lumineuse et la consommation recherchée pour l’organe de signalisation. De même, une solution autre qu’un ensemble transducteur de type piézo-électrique fixé sur une pastille déformable pourrait aussi être envisagée pour le générateur vibrant, comme par exemple un solénoïde avec un aimant.
Dans l’exemple de la figure 1, le circuit imprimé support 20 est placé au-dessus des extrémités du corps 19 et plus particulièrement repose sur les extrémités du corps 19, de telle sorte que la source lumineuse 22 est placée au plus près de la paroi externe translucide 11 de façon à optimiser la luminosité de l’organe de signalisation.
La figure 2 reprend les caractéristiques de la figure 1, à ceci près que le circuit support 20 n’est pas posé sur les extrémités du corps 19, mais est inséré entre les extrémités du corps 19, ce qui permet d’éloigner légèrement le circuit support 20 de la paroi externe 11 et donc de laisser plus de place pour positionner une source lumineuse 22 éventuellement plus volumineuse si besoin est, tout en conservant des dimensions et un positionnement similaires de la pastille 25.
Dans la variante présentée en figure 3, la source lumineuse n’est pas positionnée entre le circuit support 20 et la paroi externe du cabochon 11 comme dans les figures 1 et 2, mais c’est le circuit support 20 qui est positionné entre la source lumineuse et la paroi externe du cabochon 11. Ainsi les LED 22 sont montées sous le circuit support 20 de manière à pouvoir émettre vers la paroi externe mais aussi vers la pastille 25. Pour cela, le circuit support 20 présente par exemple une forme de couronne qui est positionnée sur le corps 19 avec un trou central 21 de taille importante, de telle sorte que le flux lumineux émis par les LED 22 traverse ce trou central 21 avant d’arriver directement ou indirectement contre la paroi externe du cabochon 11.
Dans cette configuration, le générateur vibrant sert donc aussi de réflecteur lumineux capable de réfléchir la lumière émise par la source lumineuse. La pastille 25 est réfléchissante ce qui permet de renvoyer la lumière émise par les LED 22 vers la paroi externe du cabochon 11 et donc vers l’extérieur. Pour cela, la pastille 25 est par exemple recouverte d’une peinture réfléchissante ou d’un revêtement chromé ou métallisé. Ainsi, grâce à cette variante, le générateur vibrant contribue à réfléchir le flux lumineux émis par la source lumineuse ce qui permet de mieux homogénéiser et de mieux diffuser la lumière vue par un opérateur externe, en limitant les effets de points lumineux existants formés par les LED lorsqu’elles émettent seulement en direct vers la paroi externe du cabochon 11.
Par ailleurs, grâce à l’invention, l’organe de signalisation peut avantageusement incorporer aussi une interface permettant de réaliser une communication sans fil entre l’organe de signalisation et un dispositif externe. Une telle communication sans fil peut être utilisée notamment pour paramétrer et configurer de façon simple les modes de fonctionnement de l’organe de signalisation à partir d’un dispositif externe (programmer les rampes, niveaux et types de séquences sonores, les intensités et couleurs de la source lumineuse, une identification pour acquittement ou arrêt de l’émission sonore, etc...).
La figure 4 montre ainsi un mode de réalisation dans lequel l’organe de signalisation comporte une antenne 23 permettant cette communication sans fil, cette communication sans fil pouvant être par exemple de type RFID (radio frequency identification) et plus particulièrement de type NFC (near field communication). Pour effectuer ce type de communication, il est préférable que l’antenne soit placée le plus en avant possible pour limiter l’influence des pièces métalliques environnantes. L’antenne 23 est donc fixée au voisinage de la périphérie du circuit support 20. Elle est composée d’une ou plusieurs spires circulaires. Quelques spires (par exemple 4 à 5 pour un diamètre de l’antenne de l’ordre de 25 mm) sont suffisantes pour une antenne avec ce type de communication sans fil.
Ainsi, puisque le circuit support 20 est placé au-dessus du générateur vibrant et au-dessus du corps 19 (c’est-à-dire d’une part entre le générateur vibrant 25, 26 et la face externe du cabochon 21 et d’autre part entre le corps 19 et la face externe du cabochon 21), l’antenne 23 n’est pas perturbée par les pièces métalliques que peuvent contenir le générateur vibrant et le corps 19. Pour diminuer encore les perturbations, l’antenne pourrait aussi être dotée d’un blindage également posé sur le circuit support 20.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Organe de signalisation comportant un cabochon, une source lumineuse (22) montée sur un circuit support (20) et un générateur vibrant (25, 26) destiné à émettre des ondes sonores, le cabochon formant une paroi externe (11) au moins en partie translucide, caractérisé en ce que : - la source lumineuse (22) est positionnée entre le générateur vibrant (25, 26) et la paroi externe (11 ), - le cabochon comporte une colonne de liaison (12) qui traverse le circuit support (20) et à laquelle est fixé le générateur vibrant (25, 26).
  2. 2. Organe de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse comporte une ou plusieurs diodes électroluminescentes (22).
  3. 3. Organe de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur vibrant comporte un transducteur piézo-électrique (26) monté sur une pastille déformable (25).
  4. 4. Organe de signalisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pastille (25) est de forme sensiblement circulaire et comporte à sa périphérie des renforcements (27) permettant d’augmenter son inertie.
  5. 5. Organe de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne de liaison (12) est située autour d’un axe central de l’organe de signalisation et le circuit support (20) comporte un trou central (21) pour laisser passer la colonne de liaison (12).
  6. 6. Organe de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur vibrant (25, 26) est collé à l’extrémité de la colonne de liaison (12).
  7. 7. Organe de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur vibrant (25, 26) sert également de réflecteur lumineux capable de réfléchir la lumière émise par la source lumineuse (22).
  8. 8. Organe de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte également une antenne de communication (23) positionnée entre le générateur vibrant (25, 26) et la paroi externe (11).
  9. 9. Organe de signalisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’antenne de communication (23) est fixée au circuit support (20).
  10. 10. Organe de signalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte un corps (19) sur lequel est fixé le cabochon, caractérisé en ce que le circuit support (20) est placé à une extrémité du corps (19).
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