FR2589234A1 - Codeur optique de reperage de position du type analogique et element porteur de code pour un tel dispositif - Google Patents

Abstract

CODEUR DE POSITION DONT L'ELEMENT 1 PORTEUR DE CODE COMPORTE AU MOINS UNE BANDE 1A, 1B DONT LA TRANSPARENCE VARIE, POUR UNE LONGUEUR D'ONDE, EN SINUS ETOU COSINUS DE LA DISTANCE, ANGULAIRE OU LINEAIRE, A PARTIR D'UNE ORIGINE, ET QUI COMPREND UN EMETTEUR OPTO-ELECTRONIQUE 2, UN LECTEUR OPTO-ELECTRONIQUE 23, UNE UNITE DE TRAITEMENT 24, UN COUPLEUR OPTIQUE BI-DIRECTIONNEL 4, UN DIVISEUR-MELANGEUR 9, 10, 12, 13 DE FAISCEAU OPTIQUE BIDIRECTIONNEL, DEUX MICRO-MIROIRS 15A, 15B PIVOTABLES ENTRE UNE POSITION ACTIVE DE RENVOI DE LA LUMIERE SUR LA BANDE 1A, 1B ET UNE POSITION INACTIVE, UNE SOURCE D'ALIMENTATION AUTONOME EN ENERGIE 19 ET UNE UNITE ELECTRONIQUE 24 DE TRAITEMENT DES SIGNAUX QUI CALCULE LA REPONSE DU LECTEUR 23 LORSQU'UN MICRO-MIROIR EST EN POSITION ACTIVE ET LORSQUE LES DEUX MICRO-MIROIRS SONT EN POSITION ACTIVE, LA REPONSE DU LECTEUR 23 LORSQUE LES DEUX MICRO-MIROIRS SONT EN POSITION INACTIVE ETANT DEDUITE DES AUTRES REPONSES.

Description

"CODEUR OPTIQUE DE REPERAGE DE P05ITION DU TYPE ANALO
GIQUE ET ELEMENT PORTEUR DE CODE POUR UN TEL DISPOSITIF"
La présente invention concerne les codeurs optiques de repérage, par diascopie, de la position d'un élément mobile.

On connaît tout d'abord des codeurs optiques de repérage de position du type numérique et on sait qu'un codeur de ce type comprend, d'une part, un disque ou une réglette comportant plusieurs pistes, chacune avec une succession de zones opaques et de zones transparentes fines alternantes et, d'autre part, un ensemble de lecture comportant, entre autres, une source de lumière et un ou plusieurs photodétecteurs qui détectent pour chaque piste si c'est une zone opaque ou une zone transparente qui est présente devant le ou les photodetecteurs; le disque ou la réglette, d'une part, et l'ensemble de lecture, d'autre part, sont mobiles l'un par rapport à l'autre soit en rotation (cas du disque), soit en translation (cas de la réglette). De plus au(x) photodétecteur(s) peut être associée une unité électronique de traitement des signaux émis par le(s) photodétecteur(s).

La présente invention concerne au contraire les codeurs optiques de repérage de position du type analogique, dans lesquels le disque ou réglette comporte non pas plusieurs pistes chacune avec une succession de zones opaques et de zones transparentes fines alternantes, mais une bande circulaire ou linéaire dans laquelle la transparence, vis-à-vis d'une longueur d'onde bien déterminée, varie en fonction de la position angulaire ou linéaire à partir d'une origine, tandis que la lecture s'effectue au moyen d'un photodétecteur qui détecte l'intensité de la lumière transmise ou réfléchie par une zone de cette bande en regard de celui-c.

L'ensemble des moyens précités d'un codeur optique, de type digital ou analogique, se trouve disposé dans un volume réduit, ou bien, lorsque ces moyens sont éloignés les uns des autres, des conducteurs assurent les liaisons électriques, notamment entre les moyens d'alimentation en énergie, le système opto-électronique constituant ensemble de lecture et l'unité électronique de traitement des signaux.

Dans certaines applications il existe une distance non négligeable entre l'ensemble de lecture et l'unité électronique de traitement des signaux. Il y a lieu d'éviter toute liaison électrique entre ces deux ensembles du fait qu'une telle liaison,risquerait d'être perturbée par des parasites, notamment en cas de transmission analogique des signaux entre l'ensemble de lecture et l'unité électronique de traitement des signaux.

La présente invention vise à permettre de réaliser un codeur optique analogique de repérage par diascopie, c'est-à-dire par transparence, de la position d'un élément mobile éloigné de l'unité électronique de traitement des signaux qui représentent cette position, en évitant tout parasite.

Conformément à l'invention, on réalise un codeur de repérage de position du type analogique qui est constitué en trois parties, à savoir: un capteur de données qui coopère avec l'élément porteur du code de position; un module opto-électronique avec une unité électronique de traitement des signaux; et des moyens de transmission optique bi-directionnelle à fibre(s) optique(s) entre le capteur et le module; et qui est caractérisé en ce que
- l'élément porteur de code comporte au moins une bande dont la transparence vis-à-vis d'une longueur d'onde varie continuellement en fonction de la distance, angulaire ou linéaire, à partir d'une origine, la variation de la transparence étant proportionnelle au sinus et/ou au cosinus de la distance à partir de l'origine;
- ledit module opto-électronique comprend : un émetteur opto-électronique de lumière, dont la longueur d'onde est celle pour laquelle la transparence desdites bandes varie en fonction de la distance par rapport à l'origine; un lecteur opto-électronique, sensible à la même longueur d'onde et qui est associé à l'unité de traitement électronique afin que celle-ci traite les signaux électriques émis par ce lecteur opto-électronique; des moyens pour alimenter en énergie électrique ledit émetteur opto-électronique; et un coupleur optique bi-directionnel permettant, d'une part, de transmettre la lumière émise par l'émetteur opto-électronique vers la première extrémité des moyens de transmission optique bi-directionnelle à fibre(s) optique(s) et, d'autre part, de transmettre la lumière sortant par ladite première extrémité vers le lecteur opto-électronique;
- ledit capteur comprend : un diviseur-mélangeur de faisceau optique bi-directionnel apte, d'une part, à diviser la lumière sortant par la seconde extrémité des moyens de transmission optique bi-directionnelle à fibre(s) optique(s) en deux faisceaux optiques, dirigés pour frapper ladite au moins une bande de l'élément codé dont la transparence varie comme le sinus et/ou le cosinus de la distance à l'origine, et, d'autre part, à regrouper en un seul faisceau, dirigé vers ladite seconde extrémité, deux faisceaux optiques sortant de ladite au moins une bande; deux micro-miroirs de modulation par réflexion pouvant pivoter chacun entre une position active, dans laquelle le premier micro-miroir renvoie la lumière qui lui arrive de ladite au moins une bande vers cette bande, tandis que le second miroir renvoie la lumière qui lui arrive de ladite au moins une bande vers cette bande, et une position inactive, dans laquelle un tel renvoi n' a pas lieu; un circuit de commande des micro-miroirs apte à amener, pour chaque lecture de position, les deux micro-miroirs, tour à tour, chacun séparément dans la position active, tous les deux simultanément dans cette position et tous les deux simultanément dans la position inactive; et une source d'alimentation autonome en énergie de ce circuit de commande et;
- l'unité électronique de traitement des signaux calcule, pour chaque lecture de position, le rapport entre la réponse du lecteur opto-électronique lorsque le micro-miroir correspondant est en position active et la réponse de ce lecteur lorsque les deux micro-miroirs sont en position active, la réponse de ce lecteur lorsque les deux micro-miroirs sont en position inactive étant déduite des réponses introduites dans ce rapport.

Avantageusement
- soit l'élément porteur de code est un disque qui comporte une seule bande circulaire dont la transparence varie en fonction de la distance et en ce que le diviseur-mélangeur divise la lumière sortant par la seconde extrémité des moyens de transmission optique bidirectionnelle en deux faisceaux angulairement décalés de 90 autour de l'axe de rotation du codeur; ;
- soit l'élément porteur de code est une réglette linéaire qui comporte une seule bande rectiligne dont la transparence varie en fonction de la distance linéaire en étant proportionnelle au sinus et/ou au cosinus d'un angle représentant la distance linéaire à partir de l'origine, et en ce que le diviseur-mélangeur divise la lumière sortant par la seconde extrémité des moyens de transmission optique bi-directionnelle en deux faisceaux écartés linéairement d'une distance correspondant à une valeur égale à 90';;
- soit l'élément porteur de code est une réglette linéaire qui comporte deux bandes rectilignes parallèles dont les transparences vis-à-vis d'une longueur d'onde varient continuellement en fonction de la distance linéaire - représentée sous la forme d'un angle - à partir d'une origine, la variation de la transparence pour la première bande étant proportionnelle au sinus de l'angle correspondant à la distance à partir de l'origine, tandis que la variation de la transparence de la seconde bande est proportionnelle au cosinus de l'angle correspondant à la distance à partir de l'origine, le coefficient de proportionnalité étant le même pour les deux bandes, et en ce que ledit diviseur-mélangeur est apte, d'une part, à diviser la lumière sortant par la seconde extrémité des moyens de transmission optique bidirectionnelle à fibre(s) optique(s) en deux faisceaux optiques, dont le premier frappe la première bande de l'élément codé dont la transparence varie comme le sinus, tandis que le second faisceau frappe la deuxième bande de l'élément codé dont la distance varie comme le cosinus, et, d'autre part, à regrouper en un seul faisceau, dirigé vers ladite seconde extrémité, deux faisceaux optiques sortant des première et seconde bandes;;
- soit l'élément porteur de code est un disque qui comporte deux bandes dont les transparences vis-àvis d'une longueur d'onde varient continuellement en fonction de la distance, angulaire ou linéaire, à partir d'une origine, la variation de la transparence pour la première bande étant proportionnelle au sinus de la distance à partir de l'origine, tandis que la variation de la transparence de la seconde bande est proportionnelle au cosinus de la distance à partir de l'origine, le coefficient de proportionnalité étant le même pour les deux bandes, et en ce que ledit diviseur-mélangeur est apte, d'une part, à diviser la lumière sortant par la seconde extrémité des moyens de transmission optique bidirectionnelle à fibre(s) optique(s) en deux faisceaux optiques dont le premier frappe la première bande de l'élément codé dont la transparence varie comme le sinus de la distance à l'origine, tandis que le second faisceau frappe la deuxième bande de l'élément codé dont la transparence varie comme le cosinus de la distance à
l'origine, et,d'autre part, à regrouper en un seul faisceau, dirigé vers ladite seconde extrémité, deux faisceaux optiques sortant des première et seconde bandes;
- la source d'alimentation autonome du capteur est constituée par une cellule photovoltaïque alimentée en lumière extérieure par une fibre optique; ou bien la source d'alimentation autonome du capteur est constituée par une source d'alimentation locale par microgénération d'électricité;
- dans ce dernier cas ladite source d'alimenta ~tion locale peut être constituée par un système comportant un solénoïde qui entoure un barreau magnétique, des moyens - et en particulier une capsule manométrique pour commander le déplacement relatif solénoide/barreau magnétique dans le système, des moyens redresseurs dont l'entrée est connectée aux bornes du solénoïde, et des moyens de stockage d'énergie électrique connectés à la sortie desdits moyens redresseurs;
- chaque micro-miroir de modulation par réflexion est constitué par un micro-volet réfléchissant qui constitue un ensemble avec ses moyens de commande associés;;
- dans ce cas le micro-volet réfléchissant et ses moyens de commande associés peuvent être du type décrit dans la demande de brevet n-81 04778 (numéro de publication 2.478.352) déposée le 10 mars 1981 par
CENTRE ELECTRONIQUE HORLOGER S.A;
- le diviseur-mélangeur est constitué par un mi
roir semi-transparent qui coopère avec des miroirs fixes
établissant des chemins optiques égaux entre la seconde extrémité des moyens de transmission optiques et laditeau moins une bande.

L'invention concerne également un élément porteur de code pour codeur de repérage de position du type ana
logique, caractérisé en ce qu'il comporte deux bandes dont les transparences vis-à-vis d'une longueur d'onde varient continuellement en fonction de la distance, angulaire ou linéaire, à partir d'une origine, la variation de la transparence pour la première bande étant proportionnelle au sinus de la distance à partir de l'origine, tandis que la variation de la transparence de la seconde bande est proportionnelle au cosinus de la distance à partir de l'origine, le coefficient de proportionnalité étant le même pour les deux bandes.

L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont1 bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.

La figure 1 illustre schématiquement l'ensemble du codeur optique de repérage de position doté des perfectionnements selon l'invention, en montrant ses trois unités constitutives, à savoir re capteur, les moyens optiques de transmission et le module.

La figure 2 représente les composants des trois unités illustrées sur la figure 1.

La figure 3, enfin, illustre les impulsions électriques sortant du circuit de commande pour actionner les micro-miroirs, ainsi que les impulsions lumineuses qui atteignent le lecteur opto-électronique et qui y sont transformées en impulsions électriques proportionnelles.

Selon l'invention et plus spécialement selon celui de ses modes d'application, ainsi que selon ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, de réaliser un codeur optique de repérage de position du type analogique, on s'y prend comme suit ou d'une manière analogue.

L'invention est décrite ci-après dans un mode de réalisation préféré, illustré sur les figures 1 et 2, s'appliquant au repérage d'une position angulaire, l'or- gane mobile d'axe X-X portant, solidaire de lui en rotation, un disque codé 1 avec deux bandes circulaires la, lb, codées en analogique, l'une la dont la transparence pour une certaine longueur d'onde varie proportionnellement au sinus de la distance angulaire vis-à-vis d'une origine et l'autre lb dont la transparence pour la même longueur d'onde varie proportionnellement au cosinus de la distance angulaire à l'origine, le coefficient de proportionnalité étant le même pour les deux bandes la, lb.

En se référant plus particulièrement à la figure 2, sur laquelle on a séparé par des traits interrompus le capteur A, le système de transmission optique B, à fibre(s) optique(s), constitué par exemple par un câble optique à une ou plusieurs fibres optiques, et le module opto-électronique C (ensembles A, B et C que l'on retrouve sur la figure 1), on voit que l'appareil selon l'invention comprend essentiellement
- un émetteur opto-électronique 2 émettant à une longueur d'onde bien déterminée (infra-rouge, lumineuse ou ultra-violette), constitué par exemple par une diode électroluminescente et alimenté par des moyens d'alimentation 3, par exemple extérieurs et constitués par la source générale d'électricité qui est disponible;
- un coupleur optique 4, constitué par un miroir semi-transparent; ;
- un système optique 5 formant, à partir du faisceau lumineux 21 émis par l'émetteur opto-électronique 2, un faisceau optique 51 qui converge sur la première face d'extrémité 6 d'une fibre optique 7 dont la seconde face d'extrémité 8 émet un faisceau optique 81, qui sera utilisé dans le capteur A, comme expliqué ciaprès.

Le faisceau optique 81 est divisé par un miroir semi-transparent 9 en deux faisceaux, de même intensité lumineuse, 9a réfléchi par ce miroir semi-transparent 9 et 9b transmis par ce miroir semi-transparent 9.

Le faisceau optique 9a est réfléchi par un miroir 10 en tant que faisceau 10a qui va traverser la bande la du disque codé 1, bande dont la transparence, pour la longueur d'onde reçue, varie proportionnellement au sinus de la distance angulaire vis-à-vis d'une origine. Il en ressort un faisceau 16a qui est affaibli proportionnellement au sinus de la distance angulaire à l'origine; l'intensité du faisceau optique sortant 16a est donc égale à K sin x, en appelant x la distance angulaire à l'origine et K une constante.

Le faisceau optique 9b est, lui, réfléchi par deux miroirs parallèles 12 et 13 pour donner d'abord un faisceau 12 puis un faisceau 10b qui traverse la deuxième bande lb du disque codé 1, bande dont la transparence, pour la longueur d'onde reçue, varie proportionnellement au cosinus de la distance angulaire vis-àvis de l'origine. Dans ces conditions le faisceau sortant llb est atténué proportionnellement au cosinus de la distance angulaire par rapport à l'origine. En d'autres termes l'intensité du faisceau lîb est égale à
K cos x, étant donné que le coefficient de proportionnalité de l'atténuation trigonométrique des deux bandes est le même (il est noté par K).

On notera que les faisceaux 10a et lia, d'une part, et 10b et 11b, d'autre part, sont parallèles à l'axe XX de rotation du disque codé 1 et donc perpendiculaires aux bandes la et lb.

Le capteur A comporte également un système à deux micro-miroirs, qui comprend essentiellement
- deux unités 14a, 14b, chacune avec un micromiroir 15a, 15b pouvant occuper deux positions, à savoir une position active représentée en trait plein et une position inactive représentée en traits interrompus; dans sa position active en trait plein, le micro-miroir 15a, 15b est perpendiculaire à l'axe XX et renvoie donc le faisceau reçu lita, lîb en tant que faisceau réfléchi 16a, 16b parallèle à l'axe XX et donc perpendiculaire aux faces du disque codé 1; dans sa position inactive en traits interrompus, le micro-miroir 15a, 15b renvoie le faisceau reçu lita, llb en tant que faisceau 27a, 27b qui est soit capté dans une boite à lumière, soit renvoyé en dehors de la zone active du disque codé 1 de manière à ne pas atteindre la bande la, lb; en définitive on voit que le micro-miroir 15a, 15b soit (dans sa position active) réfléchit un faisceau 16a, 16b qui traverse perpendiculairement la zone la, lb pour donner le faisceau 17a, 17b, soit (dans sa position inactive) n'envoie aucun faisceau opératoire;
- un circuit de commande 18 pour les micromiroirs 15a, 15b, agissant sur les unités 14a, 14b; comme expliqué ci-après avec référence à la figure 3, le circuit de commande 18 étant apte à amener chacun des micro-miroirs 15a, 15b de sa position inactive de repos en traits interrompus à sa position active opérationnelle en trait plein, suivant un cycle bien déterminé; et
~ une source d'alimentation autonome 19 de ce circuit de commande, cette source étant constituée avantageusement par une pile électrique, une cellule photovoltaïque alimentée en lumière extérieure par une fibre optique ou une source d'alimentation locale par microgénération d'électricité.

En particulier la source d'alimentation locale par microgénération d'électricité peut comprendre: un système comportant un solénoïde qui entoure un barreau magnétique, des moyens (tels qu'une capsule manométrique) pour commander le déplacement relatif solénoide/ barreau magnétique dans le système, des moyens redresseurs (par exemple un pont de diodes) dont l'entrée est connectée aux bornes du solénoïde, et des moyens de stockage d'énergie électrique (constitués par exemple par un condensateur) connectés à la sortie des moyens redresseurs.

Le faisceau 16a,renvoyé par le miroir 15a en position active, a une intensité qui est égale à K sin x, si on considère comme égal à 1 le coefficient de réflexion du miroir 15a et si l'on néglige l'atténuation lumineuse due au parcours aller et retour entre la zone la et le micro-miroir 15. Par contre le faisceau 17a présente une intensité égale à K2 sin2 x, étant donné que le faisceau 16a a retraversé une seconde fois la bande la, dont l'atténuation est proportionnelle au sinus de la distance angulaire x1 avant de devenir le faisceau 17a.

Pour les mêmes raisons le faisceau 17b présente une intensité égale à K2 cos2 x.

Le faisceau 17a est renvoyé par le miroir 10 en tant que faisceau 20a, tandis que le faisceau 17b est renvoyé par les miroirs 13 et 12 en tant que faisceau 122 et 20b successivement.

Les deux faisceaux 20a et 20b sont mélangés par le miroir semi-transparent 9 en un faisceau 82 qui va frapper la seconde face d'extrémité 8 de la fibre optique 7.

Un système optique 28 assure la conjugaison optique entre la face de sortie 8 de la fibre optique 7 et les micro-miroirs 15a et 15b des unités 14a et 14b respectivement.

On notera que les chemins optiques des faisceaux lumineux 9a,10a,îla, d'une part, et 9b,121,10b,11b, d'autre part, ont la même longueur et qu'il en est bien entendu de même pour les faisceaux 16a,17a,20a, d'une part, et 16b,17b,122 et 20b, d'autre part.

La fibre 7 dont la seconde face d'extrémité 8 a reçu le faisceau 82 transmet ce faisceau qui sort en tant que faisceau 52' ce faisceau 52 étant renvoyé, en partie, par le miroir semi-transparent 4 en tant que faisceau 21 qui traverse un système optique 22 qui le concentre sur un lecteur opto-électronique 23 constitué par exemple par un photodétecteur; ce lecteur émet une impulsion électrique en réponse à une impulsion de lumière reçue, l'intensité de l'impulsion électrique étant proportionnelle à l'intensité lumineuse de l'impulsion de lumière reçue.

Enfin le codeur comprend une unité électronique de traitement 24 des impulsions électriques produites par le lecteur opto-électronique 23, et on expliquera ci-après l'essentiel du traitement effectué par cette unité 24.

Référence est maintenant faite à la figure 3 comportant cinq lignes ou graphiques sur chacun desquels on a porté en abscisses le temps t et en ordonnées l'intensité i, soit électrique pour les quatre premières lignes, soit lumineuse pour la cinquième ligne.

Les quatre premières lignes de cette figure illustrent les impulsions délivrées par le circuit de commande 18 aux unités 14a et 14b à micro-miroirs 15a et 15b.

Pour chaque position de lecture, l'unité 18 sous la commande d'une horloge locale qu'elle comporte envoie d'abord (figure 3, ligne 1) une impulsion d'activation D qui maintient (ou amène) les deux micro-miroirs 15a et 15b dans leur position inactive de repos illustrée en traits interrompus sur la figure 2.

Ensuite, comme illustré sur la figure 3, ligne 2, l'unité 18 envoie une impulsion E qui commande le passage du miroir 15a de la position inactive à la position active représentée en trait plein, le miroir 14b restant dans sa position inactive en traits interrompus.

Puis l'unité 18 envoie (figure 3, ligne 3) une impulsion F qui a pour effet de maintenir le miroir 15a dans sa position active en trait plein et à amener le micro-miroir 15b egalement dans sa position active en trait plein.

La quatrième et dernière impulsion de commande de l'unité 18 ves les unités 14a et 14b à microtmiroirs 15a et 15b est illustrée sur la quatrième ligne de la figure 3 et est constituée par l'impulsion G qui a pour effet de ramener le micro-miroir 15a dans sa position inactive en traits interrompus, tout en maintenant le micro-miroir 15b dans sa position active en trait plein.

La dernière ligne de la figure 3 représente l'intensité des impulsions lumineuses des faisceaux 17a et 17b correspondant aux impulsions électriques successives D,E,F,G.

L'intensité lumineuse d correspondant à l'impulsion D est très voisine de zéro, car les deux micromiroirs 15a et 15b sont en position inactive et produisent les faisceaux 27a, 27b inutilisés; elle correspond en fait aux réflexions et diffusions parasites. Cette intensité d sert à l'étalonnage du zéro pour chaque position de lecture, en étant soustraite des autres intensités.

L'intensité lumineuse e correspondant à l'impulsion E est égale à K2 sin2 x, car, en réponse à l'impulsion de commande E, le micro-miroir 15a est en position active, tandis que le micro-miroir 15b est en position inactive.

L'intensité lumineuse f correspondant à l'impulsion électrique F de commande est égale à K2, étant
2 2 donné qu'elle est constituée par la somme de K2 sin2 x et de K2 cos2 x, somme qui est identique à K2, les deux micro-miroirs 15a et 15b étant en position active.

Enfin l'intensité lumineuse q correspondant à l'impulsion G est égale à K2 cos2 x du fait que l'impulsion G commande le retour du micro-miroir 15a dans sa position inactive, le micro-miroir 15b étant maintenu dans sa position active.

Sur la figure 3 on a représenté en 1 la durée d'une mesure de position, cette durée pouvant être de l'ordre de 0,5 ms, et en L la durée totale d'un cycle de mesure qui peut être de l'ordre de 20 ms.

A la mise en route du codeur on doit prévoir une durée d'initialisation qui dépend du choix du mode d'alimentation, c'est-à-dire de la nature de la source 19.

La durée d'initialisation est de l'ordre de 0,5 à 1 s, dans le cas d'une génération voltaïque, mais elle peut être de durée différente pour un autre type de source d'énergie.

Après la période d'initialisation ou de mise en service, on a le premier cycle de travail de durée 1, qui est suivi d'une période de repos ou de recharge de la source d'énergie, représentée par l'intervalle 11 qui est égal à L-l.

L'unité électronique 24 de traitement des signaux reçoit donc, pour chaque position de mesure, quatre impulsions électriques successives d'intensité d, e, f et g, c'est-à-dire proportionnelles - après déduction de la valeur parasite commune d - respectivement à 0, sin2 x, K2 (c'est-à-dire K2 sin2 x + K2 cos2 x) et 2 K cos x. L'unité 24 déterminera soit le rapport
K2 sin-2 x = sin2 x
K2 soit le rapport
K2 cors2 x = cos2 x
K2 en éliminant ainsi d'abord toute variation due à des perturbations de mesure résultant d'une variation de l'intensité du faisceau 21 émis par l'émetteur 2 et de toute modification de la réponse du lecteur 23, le signal correspondant à l'impulsion F et qui est proportionnel à K2 constituant un signal de norme permettant d'éliminer les variations de l'émetteur 2 et du lecteur 23, ainsi d'ailleurs que toute variation du facteur d'atténuation qui peut se produire dans la fibre optique 7 ou pendant les trajets optiques par suite des variations de température, de pression, d'humidité, etc.

Cette "normalisation" résulte du fait que l'on réalise une atténuation en sinus, d'une part, et en cosinus, d'autre part, des deux bandes la et lb du disque codé et .2 2 que l'on profite de la relation sin2 x + cos x = 1.

Suivant les valeurs de x on aura intérêt à utiliser,pour déterminer le signal de réponse, soit sin2 -x, soit cos2 x, en se rappelant que c'est sin2 x qui varie le plus rapidement pour les petites valeurs de l'angle x, tandis que pour des valeurs de x voisines de 90-
2 c'est cos2 x qui varie le plus rapidement.

En ce qui concerne les micro-miroirs 15a,15b et l'actionnement de ceux-ci dans les unités 14a, 14b sous l'effet des impulsions de commande D,E,F,G, en provenance du circuit ou unité de commande 18, chaque micromiroir peut être constitué par un micro-volet réfléchi sant en aluminium qui oscille autour de son axe, un ressort pouvant le solliciter dans sa position inactive de repos, en traits interrompus sur la figure 2, le microvolet passant dans sa position active, en trait plein sur la figure 2, lorsque l'unité 14a reçoit de l'unité de commande 18 une impulsion de commande à cet effet.

Le micro-volet réfléchissant et les moyens de commande associés peuvent être réalisés par exemple comme décrit dans la demande de brevet n 81 04778 (numéro de publication 2.478.352) déposée le 10 mars 1981 par
CENTRE ELECTRONIQUE HORLOGER S.A., ce qui permet de les obtenir sous la forme d'un élément pouvant être commandé par des impulsions en provenance. de l'unité de commande 18 avec une dépense réduite en énergie.

Sur la figure 1 on a représenté
- les unités du capteur A avec le disque codé 1, du câble optique B constituant les moyens de transmission à fibre(s) optique(s) et du module C avec ses sorties C1 vers les moyens d'utilisation des signaux de sortie du module C; et
- les connecteurs B1 et B2 du câble optique B respectivement avec le capteur A et le module C.

Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes.

Dans une première variante, le miroir semi-transparent 4 pourrait être remplacé par un autre type de coupleur optique bi-directionnel tel qu'un Y en fibre optique.

Dans une seconde variante, le disque codé 1 au lieu de porter deux bandes circulaires la et lb, l'une codée en sin x et l'autre codée en cos x, pourrait comporter une seule bande circulaire codée soit en sin x, soit en cos s, cette bande unique coopérant avec deux unités 14a et 14b disposées à 90' l'une de l'autre autour de l'axe XX, les miroirs 10,12 et 13 étant disposés et orientés en conséquence; en effet on obtiendrait alors également des lectures en sin x et cos x (en valeur absolue) du fait des relations trigonométriques classiques: sin (90 + x) = cos x et cos (90- + x)=-sin x.

Dans le cas d'un codeur de repérage de position linéaire selon l'invention, les deux bandès circulaires la et lb du disque codé 1 sont remplacées par deux bandes rectilignes parallèles, portées par une réglette rectiligne codée, ces deux bandes rectilignes ayant des transmissions codées en analogique ou pseudo-analogique suivant une loi
2 2 telle que (tir1) + (tr2) 2 = 1, en appelant tri et tr2 les transmissions des deux bandes rectilignes, et ceci pour toute position de lecture.

Par exemple tr1 peut être égal à sin x et tr2 à cos x,x étant un angle proportionnel au déplacement linéaire relatif de la réglette à partir d'une origine.

A titre de variante, on peut prévoir une seule bande rectiligne codée sur la réglette rectiligne, cette bande unique coopérant avec deux unités analogues aux unités 14a et 14b de la figure 2 disposées à une distance rectiligne l'une de l'autre correspondant à une différence angulaire sur x de 90'.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Codeur de repérage de position du type analogique, qui est constitué en trois parties1 à savoir: un capteur (A) de données qui coopère avec l'élément (1) porteur du code de position; un module opto-électronique (C) avec une unité électronique (24) de traitement des signaux; et des moyens (B) de transmission optique bi-directionnelle à fibre(s) optique(s) (7) entre le capteur et le module; et est caractérisé en ce que

- l'élément (1) porteur de code comporte au moins une bande (la, lb) dont la transparence vis-à-vis d'une longueur d'onde varie continuellement en fonction de la distance (x), angulaire ou linéaire, à partir d'une origine, la variation de la transparence étant proportionnelle au sinus et/ou au cosinus de la distance (x) à partir de l'o- rigine;

- ledit module opto-électronique (C) comprend: un émetteur opto-électronique (2) de lumière, dont la longueur d'onde est celle pour laquelle la transparence desdites bandes varie en fonction de la distance par rapport à l'origine; un lecteur opto-électronique (23), sensible à la même longueur d'onde et qui est associé à l'unité de traitement électronique (24) afin que celle-ci traite les signaux électriques émis par ce lecteur opto-électronique; des moyens (3) pour alimenter en énergie électrique ledit émetteur opto-électronique; et un coupleur optique bidirectionnel (4) permettant, d'une part, de transmettre la lumière émise par l'émetteur opto-électronique (2) vers la première extrémité (6) des moyens (B) de transmission optique bi-directionnelle à fibre(s) optique(s) (7) et, d'autre part, de transmettre la lumière sortant par ladite première extrémité (6) vers le lecteur opto-électronique (23);

- - ledit capteur-(A)- comprend::un diviseur-mélangeur (9, 10, 12, 13) de faisceau optique bi-directionnel apte, d'une part, à diviser la lumière (81) sortant par la seconde extrémité (8) des moyens (B) de transmission optique bi-directionnelle à fibre(s) optique(s) (7) en deux faisceaux optiques (9a,10a;9b,121,10b), dirigés pour frapper ladite au moins une bande (la,lb) de l'élément codé (1) dont la transparence varie comme le sinus et/ou le cosinus de la distance (x) à l'origine, et, d'autre part, à regrouper en un seul faisceau (82), dirigé vers ladite seconde extrémité (8), deux faisceaux optiques (17aw20a;17b,122,20b) sortant de ladite au moins une bande; deux micro-miroirs (15a,15b) de modulation par réflexion pouvant pivoter chacun entre une position acti-ve, dans laquelle le premier micro-miroir (15a) renvoie la lumière qui lui arrive de ladite au moins une bande (la) vers cette bande, tandis que le second miroir (15b) renvoie la lumière qui lui arrive de ladite au moins une bande (lob) vers cette seconde bande, et une position inactive, dans laquelle un tel renvoi n'a pas lieu; un circuit (18) de commande des micro-miroirs apte à amener, pour chaque lecture de position, les deux micro-miroirs, tour à tour, chacun séparément dans la position active, tous les deux simultanément dans cette position et tous les deux simultanément dans la position inactive; et une source d'alimentation autonome en énergie (19) de ce circuit de commande et;

- l'unité électronique (24) de traitement des signaux calcule, pour chaque lecture de position, le rapport entre la réponse du lecteur opto-électronique (23) lorsque le micro-miroir (15a,15b) correspondant est en position active et la réponse de ce lecteur (23) lorsque les deux micro-miroirs sont en position active, la réponse de ce lecteur (23) lorsque les deux micro-miroirs sont en position inactive étant déduite des réponses introduites dans ce rapport.

2. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (1) porteur de code est un disque qui comporte une seule bande circulaire dont la transparence varie en fonction de la distance et en ce que le diviseur mélangeur (9,i0,12,13) divise la lumière (81) sortant par la seconde extrémité (8) des moyens (B) de transmission optique bi-directionnelle en deux faisceaux angulairement décalés de 90 autour de l'axe de rotation du codeur.

3. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément porteur de code est une réglette linéaire qui comporte une seule bande rectiligne dont la transparence varie en fonction de la distance linéaire en étant proportionnelle au sinus et/ou au cosinus d'un angle (x) représentant la distance linéaire à partir de l'origine, et en ce que le diviseur-mélangeur (9,10,12,13) divise la lumière (81) sortant par la seconde extrémité (8) des moyens (B) de transmission optique bi-directionnelle en deux faisceaux écartés linéairement d'une distance correspondant à une valeur de (x) égale à 90-.

4. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément porteur de code est une réglette linéaire qui comporte deux bandes rectilignes parallèles dont les transparences vis-à-vis d'une longueur d'onde varient continuellement en fonction de la distance linéaire - représentée sous la forme d'un angle (x) - à partir d'une origine, la variation de la transparence (K sin x) pour la première bande étant proportionnelle au sinus de l'angle (x) correspondant à la distance à partir de origine, tandis que la variation de la transparence (K cos x) de la seconde bande est proportionnelle au cosinus de l'angle (x) correspondant à la distance à partir de l'origine, le coefficient de proportionnalité (K) étant le même pour les deux bandes, et en ce que ledit diviseur-mélangeur (9,10,12,13) est apte, d'une part, à diviser la lumière (81) sortant par la seconde extrémité (8) des moyens (B) de transmission optique bi-directionnelle à fibre(s) optique(s) (7) en deux faisceaux optiques (9a,10a;9b1l21,10b)1 dont le premier (9a,10a) frappe la première bande de l'élément codé dont la transparence varie comme le sinus, tandis que le second faisceau (9b,121,10b) frappe la deuxième bande de l'élément codé dont la distance varie comme le cosinus1 et, d'autre part, à regrouper en un seul faisceau (82), dirigé vers ladite seconde extrémité (8), deux faisceaux optiques (17a, 20a;17b,122,20b) sortant des première et seconde bandes.

5. Codeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (1) porteur de code est un disque qui comporte deux bandes (la, lb) dont les transparences vis-à-vis d'une longueur d'onde varient continuellement en fonction de la distance (x), angulaire ou linéaire, à partir d'une origine1 la variation de la transparence (K sin x) pour la première bande (la) étant proportionnelle au sinus de la distance (x) à partir de l'origine, tandis que la variation de la transparence (K cos x) de la seconde bande (lob) est proportionnelle au cosinus de la distance (x) à partir de l'origine, le coefficient de proportionnalité (K) étant le même pour les deux bandes, et en ce que ledit diviseurmélangeur (9,10,12,13) est apte, d'une part, à diviser la lumière (81) sortant par la seconde extrémité (8) des moyens (B) de transmission optique bi-directionnelle à fibre(s) optique(s) (7) en deux faisceaux optiques (9a,10a; 9b,121,10b) dont le premier (9a,10a) frappe la première bande (la) de l'élément codé (1) dont la transparence varie comme le sinus de la distance (x) à l'origine, tandis que le second faisceau (9b,121,10b) frappe la deuxième bande (lob) de l'élément codé (1) dont la transparence varie comme le cosinus de la distance (x) à l'origine, et,d'autre part, à regrouper en un seul faisceau (82), dirigé vers ladite seconde extrémité (8), deux faisceaux optiques (77a,20a; 17b,122,20b) sortant des première et seconde bandes.

6. Codeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source d'alimentation autonome (19) du capteur (A) est constituée par une cellule photovoltaïque alimentée en lumière extérieure par une fibre optique.

7. Codeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source d'alimentation autonome (19) du capteur (A) est constituée par une source d'alimentation locale par microgénération d'électricité.

8. Codeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite source d'alimentation locale est constituée par un système comportant un solénoïde qui entoure un barreau magnétique, des moyens - et en particulier une capsule manométrique - pour commander le déplacement relatif solénoide/barreau magnétique dans le système, des moyens redresseurs dont l'entrée est connectée aux bornes du so glénoïde, et des moyens de stockage d'énergie électrique connectés à la sortie desdits moyens redresseurs.

9. Codeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque micromiroir (15a,15b) de modulation par réflexion est constitué par un micro-volet réfléchissant qui constitue un ensemble (14a,14b) avec ses moyens de commande associés.

10. Codeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diviseurmélangeur est constitué par un miroir semi-transparent (9) qui coopère avec des miroirs fixes (10;12,13) établissant des chemins optiques égaux entre la seconde extrémité (8) des moyens de transmission optiques (7) et ladite au moins une bande (la,lb).

11. Elément porteur de code pour codeur de repérage de position du type analogique, caractérisé en ce qu'il comporte deux bandes (la, lb) dont les transparences vis-àvis d'une longueur d'onde varient continuellement en fonction de la distance (x), angulaire ou linéaire, à partir d'une origine, la variation de la transparence (K sin x) pour la premiete bande (ta) étant proportionnelle au sinus de la distance (x) à partir de l'origine, tandis que la variation de la transparence (K cos x) de la seconde bande (lob) est proportionnelle au cosinus de la distance (x) à partir de l'origine, le coefficient de proportionnalité (K) étant le même pour les deux bandes.