Dispositif de commande photoélectrique

Abstract

 Dispositif de commande photoélectrique destiné à actionner un interrupteur électrique à l'aide d'un détecteur photo-électrique excité sélectivement par l'intermédiaire d'un bouton poussoir (1 ). Ce dernier comporte un prisme dont la face réfléchissante est susceptible d'occuper deux positions l'une dans laquelle la lumière da la source LED est dirigée contre la face externe du bouton poussoir (1 ) l'autre, dans laquelle elle est dirigée vers une fibre optique (9) conduisant au photo-détecteur.
Variantes de construction avec différentes dispositions des fibres optiques, surfaces réfléchissantes et sources LED. Application du dispositif dans un commutateur de canaux pour appareil de télévision.

Description

[0001] Il existe de nombreuses applications dans lesquels les interrupteurs ou commutateurs électro-mécaniques ou électroniques (du type capacitif ou résistif) n'offrent pas une sécurité suffisante ou une bonne fiabilité de fonctionnement. C'est notamment le cas d'appareils travaillant avec des circuits haute tension, comme les circuits associés aux tubes cathodi-- ques des appareils de télévision.

[0002] On a déjà proposé de remédier à ces inconvénients en utilisant des systèmes électro-optiques' dans lesquels la lumière émise par une source de lumière est dirigée sélectivement sur un photo-détecteur servant à commander un interrupteur, suivant qu'il reçoit ou non une certaine quantité de lumière. Accessoirement on a également proposé d'utiliser la lumière de cette même source en tant que témoin lumineux ou moyen d'affichage. Les solutions proposées en vue d'utiliser la lumière de la source pour actionner un photo-détecteur ou pour éclairer les moyens d'affichage, ont recours à une surface semi-réfléchissante pour dévier une portion de la lumière dirigée contre la surface d'affichage vers le photo-détecteur. L'inconvénient de ces solutions réside essentiellement dans le fait qu'une portion importante de la lumière émise par la source est perdue aussi bien pour l'affichage que pour actionner le photo-détecteur. Etant donné que la lumière de la source est généralement de faible intensité, provenant d'une photo-diode et transmise par une fibre optique, il est important, pour la qualité de l'affichage et pour la fiabilité de fonctionnement du photo-détecteur, de réduire ces pertes à un minimum.

[0003] Le but de la présente invention est de remédier au moins partiellement aux inconvénients susmentionnés.

[0004] A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de commande photoélectrique, comprenant une source de lumière, un photo-détecteur, un interrupteur électrique actionné par le photo-détecteur en fonction de l'intensité lumineuse reçue et un organe de commande pour diriger sélectivement la lumière de la source vers ledit photo-détecteur. Ce dispositif est caractérisé par le fait que ce dispositif comporte des moyens d'affichage destinés à recevoir la lumière de ladite source et par le fait que.ledit organe de commande est associé à au moins une surface au moins sélectivement réfléchissante et est susceptible d'occuper deux positions limites pour déplacer cette surface réfléchissante par rapport à ladite source et pour diriger le faisceau lumineux issu de cette source vers ledit photo-détecteur, dans l'une desdites positions limites, respectivement vers lesdits moyens d'affichage, dans l'autre de ces positions.

[0005] Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, quelques formes d'exécution du dispositif objet de la présente invention.

[0006] Les figurés 1 et 2 représentent deux formes d'exécution de dispositifs de commande monostables; les figures 3 à 5 représentent trois autres formes d'exécution de dispositifs de commande bistables ; la figure 6 illustre une variante du dispositif de commande bistable avec deux sources lumineuses ; la figure 7 est un schéma-bloc du circuit électronique associé aux dispositifs de commandes des figures 1 à 6.

[0007] Dans le cas des deux formes d'exécution des figures 1 et 2 se rapportant à un dispositif de commande monostable, le poussoir de commande est représenté en position de repos, c'est-à-dire dans la position dans laquelle la lumière de la source est utilisée pour l'affichage.

[0008] La figure 1 représente une forme d'exécution dans laquelle l'organe de commande est constitué par un bouton poussoir 1 transparent à une position stable, constamment rappelé dans cette position par un organe de rappel élastique 2. Ce bouton poussoir 1 est monté coulissant dans un bloc d'aluminium 3 présentant un logement 4 destiné à recevoir la tête la du bouton poussoir 1 retenue à l'encontre de la pression de l'organe de rappel 2 par une vis de butée 5 engagée dans un dégagement 6 de la tête la. Ce bouton 1 comporte encore une partie de guidage lb engagée dans un alésage 7 ménagé dans le fond du logement 4. Le bouton poussoir se termine par un prisme dont la face d'extrémité le est de préférence métallisée.

[0009] Une fibre optique 8 reliée à une source de lumière constituée par une diode électroluminescente LED est logée dans le bloc d'aluminium 3 et débouche à proximité du prisme lc. Cette fibre optique 8 est disposée par rapport à la face réfléchissante du prisme, de manière que la lumière qu'elle envoie contre cette face réfléchissante soit renvoyée contre la face externe du bouton poussoir, réalisant ainsi l'affichage.

[0010] Une seconde fibre optique 9 est disposée dans le bloc 3, du côté de la face métallisée du prisme lc. Elle s'étend dans le prolongement de la fibre 8 et conduit à un photo-détecteur (non représenté). La face réfléchissante du prisme lc est adjacente à deux-faces transparentes parallèles ld et le, de sorte',que lorsque le bouton poussoir est pressé au fond de son logement 4, ces deux faces parallèles transparentes se trouvent respectivement vis-à-vis des extrémités des fibres optiques 8 et 9. Par conséquent, les rayons lumineux sortant de la fibre 8 et provenant de la source LED traversent les faces ld et le et pénètrent dans la fibre 9 qui les conduits jusqu'au photo-détecteur. Dès que la pression sur le bouton poussoir 1 est relachée, il est ramené en arrière par l'organe de rappel 2 et la lumière issue de la fibre 8 rencontre la face réfléchissante lc du prisme qui la renvoie contre la face externe de la tête la du bouton poussoir. Dans ce cas l'affichage ne constitue pas une indication de l'état de l'interrupteur ou du commutateur commandé par le dispositif décrit, mais plutôt un simple moyen d'éclairage du bouton.

[0011] La forme d'exécution de la figure 2 ne diffère que légèrement de celle de la figure 1. Le bouton poussoir 11 de cette forme d'exécution comporte deux faces réfléchissantes llc_l et llc₂ disposées à 90 l'une de l'autre et à 45 par rapport à l'axe longitudinal du bouton poussoir 11. Deux fibres 12 et 13 parallèles l'une à l'autre et perpendiculaires à l'axe longitudinal du poussoir 11 aboutissent à proximité de la face longitudinale lle du poussoir opposée aux faces réfléchissantes llc₁ et llc₂, la fibre 12 se trouvant vis-à-vis de la face llc₁ et la fibre 13, vis-à-vis de la face llc₂. L'autre extrémité de la fibre 12 est reliée à la source lumineuse constituée par la photo-diode LED, tandis que la fibre 13 aboutit au photo-détecteur. Un écran opaque 14 est ménagé le long de la face longitudinale lle du poussoir. Cet écran 14 est placé de manière à se trouver devant l'extrémité de la fibre 13 en position de repos du bouton poussoir 11.

[0012] La face réfléchissante 11c₁ s'étend sur toute la largeur du poussoir 11, tandis que la face llc₂ ne s'étend que sur la moitié environ de cette largeur. En position de repos du bouton poussoir, la fibre optique 12 se trouve vis-à-vis de la portion de la face réfléchissante llc₁ adjacente à l'extrémité du bouton poussoir 11. Les rayons lumineux sortant de la fibre 12 et réfléchis par la face llc_l selon une direction parallèle à l'axe longitudinal du poussoir 11 sortent par la face externe de la tête lla de ce bouton. Lorsque le bouton poussoir est poussé, l'écran 14 s'écarte de la fibre 13, la face réfléchissante 11c₁ se déplace également, de sorte que la lumière qu'elle reçoit est renvoyée contre la face réfléchissante llc₂ qui la dirige vers la fibre 13 pour actionner le photo-détecteur.

[0013] La forme d'exécution illustrée par la figure 3 se rapporte à un dispositif de commande, dans lequel le bouton poussoir 21 est susceptible d'occuper alternativement deux positions stables. Le mécanisme permettant de placer le bouton poussoir 21 dans ces deux positions est bien connu. Il est représenté ici schématiquement et à titre d'exemple, étant entendu qu'il peut étre remplacé par n'importe quel autre mécanisme du même genre. Ce mécanisme comporte deux paires d'ergots 25a,25b solidaires d'unè tige cylindrique 21d du bouton poussoir 21 et une double came 26 montée rotativement autour de la tige 21d. Cette came 26 comporte deux dentures à rochet 26a,26b de quatre dents chacune décalées angulairement. En outre, la denture 26b comporte deux rainures axiales 26c diamétralement opposées destinées à définir une des deux positions axiales du bouton poussoir 21. Une saillie 27 solidaire de la tige 21d et engagée dans une rainure 28 empêche tout déplacement angulaire du bouton poussoir 21. Lors de chaque pression sur le bouton poussoir 21, les ergots 25a viennent en prise avec la denture 26a et font tourner la came 26 d'un angle suffisant pour que, en relachant le bouton poussoir, soumis alors à l'action d'un ressort de rappel 29, les ergots 25b rencontrent la dent suivante de la came 26b et continuent à faire tourner la came de 90°. Une fois sur deux, les ergots 25b viennent en prise avec les dents qui se terminent par une des rainures axiales 26c. En y pénétrant, ils placent le bouton poussoir dans sa position axiale haute tandis que les dents suivantes de la came 26b, ne présentant pas de rainures 26c définiront, lors de la pression suivante sur le bouton poussoir, la position axiale basse de ce bouton.

[0014] L'extrémité interne de ce bouton poussoir présente une face réfléchissante 21c inclinée à 45° par rapport à l'axe longitudinal du bouton poussoir et dont la face externe est de préférence métallisée. Comme dans la forme d'exécution de la figure 1, deux fibres optiques 22 et 23 débouchent vis-à-vis l'une de l'autre dans un logement 24 recevant l'extrémité interne du bouton poussoir 21. Contrairement à cette forme d'exécution, la transmission de lumière de la fibre 22 alimentée par la source à la fibre 23 aboutissant au photo-détecteur ne se fait pas à travers deux faces parallèles adjacentes à la face réfléchissante 21c, mais directement à travers le logement 24, l'extrémité du bouton poussoir étant écartée de la trajectoire joignant ces deux fibres 22 et 23. Dans la seconde position stable du poussoir, représentée en traits mixtes, la face réfléchissante 21c est interposée dans la trajectoire reliant les fibres 22 et 23, dirigeant la lumière sortant de la fibre 22 contre la face externe du bouton 21 afin de l'éclairer.

[0015] Dans cette forme d'exécution, la face externe du bouton 21 n'est éclairée que dans l'une des deux positions stables de ce bouton indiquant ainsi l'état "marche" ou "arrêt" ou "enclenché" "déclenché" de l'interrupteur. Un des avantages de cette forme d'exécution vient du fait qu'en position d'excitation du photo-détecteur PD, la face réfléchissante métallisée 21c est disposée entre les fibres optiques 22,23 et l'extérieur, empêchant par conséquent la lumière ambiante d'interférer avec celle provenant de la diode photo-électrique. Cette même face réfléchissante 21c empêche également toute lumière d'atteindre le photo-détecteur dans l'autre position du bouton poussoir, en venant se placer devant l'extrémité de la fibre 23 débouchant dans le logement 24.

[0016] Comme on l'a déjà mentionné, le dispositif de commande selon l'invention permet de séparer la commande elle-même de l'interrupteur ou du commutateur, garantissant par la même occasion une isolation totale entre la commande actionnée manuellement et l'interrupteur électrique proprement dit. Bien entendu, et compte tenu de l'utilisation d'un élément de transmission à fibre optique reliant la partie "commande" à la partie "interrupteur", un tel dispositif est également approprié à la commande à distance. Dans le cas de la commande à distance, on est toutefois tenu d'utiliser des fibres optiques à très faibles pertes afin de conserver une intensité lumineuse suffisante pour l'excitation du photo-détecteur. Ces fibres sont relativement chères; par conséquent il est intéressant dans ce cas d'envisager une solution dans laquelle une même fibre conduit la lumière de la source lumineuse au bouton poussoir de commande et ramène cette lumière vers le photo-détecteur suivant la position du bouton poussoir.

[0017] Une telle forme d'exécution est illustrée par la figure 4, dans laquelle le bouton poussoir 31 comporte une première surface réfléchissante 31_C1 disposée à 45 par rapport à l'axe de la fibre 32 et à 45° par rapport à la surface externe du bouton poussoir servant à l'affichage comme dans le cas des autres formes d'exécution décrites. Une seconde surface réfléchissante 31c₂, perpendiculaire à l'axe de la fibre optique 32 est disposée dans le prolongement de l'extrémité intérieure du bouton poussoir 31. Ce bouton poussoir est à deux positions stables comme celui de la forme d'exécution précédente. Ainsi, les surfaces réfléchissantes 31c₁,31c₂ sont placées alternativement en face de l'extrémité de la fibre 32, de sorte que la lumière provenant de la diode photoélectrique est tantôt dirigée contre la face externe du bouton poussoir 31, tantôt renvoyée dans la fibre 32. L'autre extrémité de cette fibre comporte une connexion en Y pour séparer la lumière émise par la diode LED de celle transmise au photo-détecteur PD.

[0018] La figure 5 illustre une autre forme d'exécution permettant de transmettre la lumière dans deux directions à l'aide d'une seule fibre. De nouveau on a recours à un bouton poussoir 41 bistable du type de celui décrit en relation avec la figure 3. L'extrémité du bouton poussoir comporte une double surface réfléchissante 41c₁, 41c₂ formant chacune un angle de 45° avec l'axe du bouton poussoir et un angle de 90° entre elles. La fibre optique commune 42 se termine par une boucle 43 interrompue par le logement 44 du bouton poussoir 41. Les deux branches de cette boucle 43 coupées par le logement 44 se trouvent, en position pressée du bouton poussoir 41, vis-à-vis des surfaces réfléchissantes 41c₁, 41c₂ qui dirigent la lumière vers la face externe du bouton poussoir. Dans l'autre position de ce bouton, dessinée en trait continu, la lumière de la source passe d'un côté à l'autre du logement 44 et revient par la fibre optique 42 comme dans la forme d'exécution précédente.

[0019] Enfin la forme d'exécution de la figure 6 illustre une variante dans laquelle deux sources LED, et LED₂ alimentent une fibre optique commune 52. Le bouton poussoir 51 porte un miroir sélectivement réfléchissant 5la destiné à s'interposer entre l'extrémité de sortie de la fibre 52 et la face réfléchissante 51c du bouton poussoir dahs l'une des deux positions stables du bouton 51. Lés deux sources émettent de la lumière de longueur d'onde spécifique. Par exemple, la source LED_- peut émettre dans l'infra-rouge et le miroir 5la ne réfléchir que cette longueur d'onde. L'autre source LED₂ émet alors de la lumière visible qui n'est pas réfléchie par le miroir. On peut aussi envisager un affichage bi-color le miroir 51a filtrant une des deux longueurs d'ondes émises par les diodes LED, et LED₂ dans une position axiale du bouton 51 affichant ainsi une couleur et réfléchissant l'autre vers le photo-détecteur, tandis que dans l'autre position axiale du bouton 51, les deux longueurs d'ondes sont envoyées contre la face externe du bouton et l'affichage change de couleur.

[0020] La figure 7 illustre, sous la forme d'un schéma-bloc, un circuit électronique prévu pour être associé aux dispositifs de commande décrits précédemment, notamment aux dispositifs bistables.

[0021] Ce circuit comporte une ligne d'alimentation LA sur laquelle sont branchés deux multivibrateurs Ml et M2. Le multivibrateur Ml est connecté à la source de lumière constituée par la photo-diode LED et au photo-détecteur PD tous deux reliés au dispositif de commande par une fibre optique ou par une fibre optique commune.

[0022] Le multivibrateur Ml, émet des impulsions très courtes avec une fréquence de répétition relativement basse, choisies pour que la lumière émise par la diode LED ne soit pratiquement pas visible à l'oeil, mais soit détectable par le photo-détecteur PD. Ce photo-détecteur est relié à l'entrée d'un commutateur bistable CB dont une autre entrée est reliée au multivibrateur M2. Les deux sorties de ce commutateur sont reliées à la diode LED et au canal de sélection, dans le cas d'un appareil de télévision par exemple.

[0023] Lorsque le bouton poussoir est actionné, un changement de niveau de signal est enregistré par le photo-détecteur PD qui actionne le commutateur bistable CB. Celui-ci connecte alors le multivibrateur M2 à la diode LED qui émet un signal d'alimentation qui rend la lumière de la diode visible à l'oeil. Simultanément, le commutateur bistable CB envoir un signal de commande au canal de sélection.

Revendications

1. Dispositif de commande photo-électrique, comprenant une source de lumière, un photo-détecteur, un interrupteur électrique actionné par le photo-détecteur en fonction de l'intensité lumineuse reçue et un organe de commande pour diriger sélectivement la lumière de la source vers ledit photo-détecteur,
caractérisé par le fait que ce dispositif comporte des moyens d'affichage destinés à recevoir la lumière de ladite source et par le fait que ledit organe de commande est associé à au moins une surface au moins sélectivement réfléchissante et est susceptible d'occuper deux positions limites pour déplacer cette surface réfléchissante par rapport à ladite source et pour diriger le faisceau lumineux issu de cette source vers ledit photo-détecteur, dans l'une desdites positions limites, respectivement vers lesdits moyens d'affichage, dans l'autre de ces positions.

2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé par le fait que ledit organe de commande est constitué par un bouton poussoir en matériau transparent, solidaire d'un prisme dont une face réfléchissante est orientée pour diriger la lumière de ladite source contre une face d'affichage externe, ce bouton étant monté coulissant pour déplacer ce prisme parallèlement à lui-même entre lesdites positions limites, l'une dans laquelle la face réfléchissante du prisme est placée à travers la trajectoire des rayons lumineux émis par ladite source, entre cette source et ledit photo-détecteur et l'autre où cette face réfléchissante est écartée de cette trajectoire.

3. Dispositif selon la revendication 2,
caractérisé par le fait que la face réfléchissante du prisme est constituée par un miroir.

4. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé par le fait que ledit organe de commande est associé à deux surfaces réfléchissantes, susceptibles d'être disposées sélectivement en face d'une extrémité d'une fibre optique, dont l'autre extrémité est reliée à ladite source de lumière et audit photo-détecteur, dans les deux positions limites respectives dudit organe, l'une desdites surfaces réfléchissantes étant constituée par une des faces d'un prisme et orientée pour diriger la lumière de ladite source émergeant de ladite fibre contre une surface d'affichage, l'autre de ces surfaces étant perpendiculaire à l'axe longitudinal de la portion de ladite fibre adjacente à son extrémité par laquelle sort la lumière provenant de ladite source pour renvoyer dans cette fibre au moins une partie de cette lumière.

5. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé par le fait que la source de lumière comporte deux diodes électro-luminescentes émettant des radiations de longueurs d'ondes distinctes, à travers une fibre optique aboutissant à proximité dudit organe de commande, cet organe de commande comportant un prisme pour diriger sélectivement la lumière sortant de cette fibre vers une surface d'affichage, la face incidente dudit prisme présentant un miroir sélectivement rélféchissant de l'une desdites longueurs d'ondes, disposé de manière à s'interposer entre la fibre et la face réfléchissante du prisme dans l'une desdites positions dudit organe de commande et à s'écarter de la trajectoire entre cette face réfléchissante et la fibre dans l'autre position dudit organe de manière à renvoyer sélectivement l'une desdites radiations dans la fibre dont l'autre extrémité est reliée audit photo-détecteur.

6. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé par le fait que ledit organe présente un écran opaque destiné à être interposé entre ladite source et ledit photo-détecteur dans la position limite dans laquelle ladite surface réfléchissante dirige la lumière vers lesdits moyens d'affichage.

Dessins