位置检测器、门打开检测装置及相关方法
阅读说明：本技术 位置检测器、门打开检测装置及相关方法 (Position detector, door opening detection device and related method ) 是由 C.彼得斯 M.利姆伯特 P.博诺米尼 C.西兰斯 G.比莱特 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：物体的位置检测器(1)包括主体(2),该主体限定接收传递光信号的光纤(4)的输入(3)和传递代表物体位置的信号的输出。镜子(5)安装成相对于输入在主体(2)中的第一和第二位置之间移动。第一位置或第二位置确保光信号从输入(3)传输到输出。第一位置和第二位置中的另一个防止光信号传输到输出。弹簧(6)安装在主体(2)中,以便将镜子(5)置于第一位置。末端(7)可相对于主体(2)沿移动方向在第一位置和第二位置之间移动,并用于与待监控物体配合。(A position detector (1) of an object comprises a body (2) defining an input (3) to receive an optical fibre (4) conveying an optical signal and an output to convey a signal representative of the position of the object. The mirror (5) is mounted for movement relative to the input between first and second positions in the body (2). The first position or the second position ensures that the optical signal is transmitted from the input (3) to the output. The other of the first position and the second position prevents the optical signal from being transmitted to the output. A spring (6) is mounted in the body (2) to place the mirror (5) in the first position. The tip (7) is movable in a direction of movement relative to the body (2) between a first position and a second position and is intended to cooperate with an object to be monitored.)
技术领域
本发明涉及物体位置检测器、门打开检测装置以及使用这种检测器或检测装置的方法。
背景技术
在许多领域，知道可以在两个不同位置之间移动的物体的位置是特别有利的，例如可以打开或关闭的门或窗。
在门上安装电接触器是已知的，它可以是电容型、电感型或磁型的，以便区分开着的门和关着的门之间变化的电量。
这种解决方案很有意思，因为它价格低廉且易于安装在技术限制较低的住宅区。然而，似乎在许多情况下，这种检测器配置很难实现，因为它要求建筑物和必须被监控的每个门和窗都是电动的。
然后是传感器的电源和处理传感器提供给控制站的信号的问题。
还已知使用使用光信号的位置检测器。通常，传感器具有被供电的光源。传感器与接收来自光源的光信号的光检测器相关。检测器也被供电。
当门的移动导致光传感器停止接收光信号时，可以检测到门的移动。通常，传感器安装在移动部件上，而光源固定安装。反之亦然。最后，可以以固定的方式布置光源和传感器，使得门的移动中断光信号的接收。
此外这里，似乎有必要向光源和与待监控的每个门相关的传感器供电。
当要知道其位置的门位于离控制站很大距离时，特别是当门不位于电压源附近时，这种解决方案是不可行的。
当必须监控大量的门时，这种解决方案是不可想象的，因为这意味着无论使用何种技术，为检测器供电都会消耗大量的电能。当检测器必须安装在有限的空间内时也是如此，比如设计用于容纳爆炸性或易燃性材料的外壳。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够更容易地用于各种配置的无源检测装置。
我们倾向于通过物体位置检测器来解决此需求，该物体位置检测器包括：
-主体，其限定用于接收传递第一光信号的光纤的入口，
-输出，其传递代表待监控物体位置的信号。
位置检测器的显著之处在于，它包括：
-镜子，其安装在主体内部并且可相对于输入在第一位置和第二位置之间移动，第一位置或第二位置确保光信号从输入传输到输出，以形成代表物体位置的光信号，第一位置和第二位置之间的另一个位置防止光信号传输到输出，
-第一弹簧，其安装在主体中并配置为在没有应力的情况下将镜子放置在第一位置，
-端件，其可相对于主体沿移动方向在第一位置和第二位置之间移动，并设计成与待监控物体配合，端件机械地连接到镜子，使得：
-当端件处于第一位置时，镜子处于第一位置，
-当端件处于第二位置时，镜子处于第二位置，
-端件从第一位置移动到第二位置使得镜子从第一位置移动到第二位置。
在一实施例中，安装镜子成用于在第一位置和第二位置之间平移运动。
有利地，第二弹簧安装在镜子和端件上，第二弹簧配置成将端件朝向第一位置移动。
在特定实施例中，检测器包括用于将主体固定到固定点的系统，用于固定的该系统包括围绕主体的两个突出构件，两个突出构件在连接入口和端件的方向上间隔开，两个突出构件中的至少一个相对于主体可拆卸地安装。
有利地规定，输入形成输出，使得在位置检测器的输出处的光信号穿过光纤。
在进一步发展中，检测器包括从端件突出的止动件，止动件可调节地安装，以便调节止动件相对于端件沿着行进方向的延伸。
本发明还涉及一种设置有由物体封闭的开口的外壳，该外壳包括根据前述实施例之一的位置传感器，位置检测器布置成使得：
-当物体处于第一位置时，端件处于第一位置，
-当物体处于第二位置时，端件处于第二位置，
-物体从第一位置移动到第二位置使得端件从第一位置移动到第二位置。
优选地，外壳是包括多个光纤的光学连接节点。
本发明的另一目的是一种易于实施的检测物体位置的方法。
该检测方法的显著之处在于，它包括以下步骤：
-提供根据任何前述配置的位置检测器，
-将物体从第一位置移动到第二位置使得镜子从第一位置移动到第二位置，并且使得输出信号改变。
附图说明
从本发明的特定实施例和实现模式的以下描述中，其它优点和特征将变得更加明显，这些描述仅用于非限制性示例目的并且在附图中示出，其中：
-图1示出了根据本发明实施例的物体位置检测器和在安装在位置检测器中之前的光纤的示意性侧视图；
-图2示意性地示出了根据本发明实施例的位置检测器的纵向截面，端件处于第一位置。
具体实施方式
图1示出了位置检测器1，其设置有限定将接收光纤4的输入3的主体2。光纤4传递穿过位置检测器1的光信号。位置检测器1传递代表相关物体位置的输出信号。输出信号是光信号。
主体2有利地包括头部2a，其与安装在光纤4上的联接构件4a配合。
位置检测器1包括可移动地安装在主体2内并相对于入口3的镜子5。镜子5在第一位置和第二位置之间移动。第一位置或第二位置授权光信号从输入3传输到输出，以提供代表物体位置的信号。第一位置和第二位置中的另一个位置防止光信号传输到输出。物体的位置由是否提供光信号来限定。
利用这种配置，检测在位置检测器1的输出处是否存在输出信号使得可以确定待监控物体是在第一位置还是在第二位置。
镜子5在两个位置之间移动，从而提供对应于输入信号的输出信号。这样，位置检测器1可以没有光源。这种配置允许光源移动很远的距离，特别是移动到被供电的区域，而包括位置检测器的区域可能不是这种情况。检测器有利地没有光信号传感器。
镜子5的使用使得可以形成不包括光源的无源装置，也不包括允许其安装而不使用电流源的光传感器。
有利地，镜子5具有接触光纤4和反射器5b的传输线5a。光信号从传输线5a在反射器5b上反射。有利的是使传输线5a和反射器5b可移动，以更好地实现输出信号的传输与否。有利地，传输线5a由光纤形成。光纤是一种芯非常薄的线，该芯有利地由玻璃或塑料制成并具有传导光的特性。芯被保护性护套覆盖。
第一弹簧6安装在主体2中。第一弹簧6配置成将镜子5放置在第一位置。在没有偏压的情况下，处于第二位置的镜子5返回到第一位置。
检测器1还包括端件7，其可以相对于主体2在移动方向上在第一位置和第二位置之间移动。端件7设计成与待监控物体配合。端件7从主体2突出，并且有利地在主体中滑动，以便移动镜子5。
端件7机械地连接到镜子5，使得：
-当端件7处于第一位置时，镜子5处于第一位置，
-当端件7处于第二位置时，镜子5处于第二位置，
-端件7从第一位置移动到第二位置使得镜子5从第一位置移动到第二位置。
有利地，镜子5安装成使得它只能在第一位置和第二位置之间平移运动。使用仅安装有平移运动的镜子使得可以制造位置检测器1，该位置检测器1紧凑且易于实现，并且与镜子5可旋转地安装的构造相比更具抵抗力。
在图2所示的实施例中，第二弹簧8安装在镜子5和端件7上。第二弹簧8配置成将端件7移动到第一位置。特别有利地规定，镜子5不直接安装在端件7上。实际上，当镜子5直接固定到端件7上时，端件7接收到的所有震动(例如当门猛烈地碰到端件7时)都会在镜子5上产生同样多的震动，这些震动最终会恶化检测器1或光纤4的其他部件或与之接触。然后有利的是安装弹性元件，例如第二弹簧，其安装在镜子5和端件7之间。有利的是，第二弹簧安装在主体2中。
施加到端件7上以将其从第一位置移动到第二位置的应力导致施加到镜子上以将镜子从第一位置移动到第二位置的应力。弹性装置8吸收一些初始应力，以使镜子移动，而在光纤和镜子之间的接触区域上没有显著应力。
选择弹性元件8的硬度，使得它不会通过完全吸收端件7的运动来阻止镜子5的运动。避免使用太软的材料很重要。根据相同的逻辑，应该避免使用太刚性并且其变形为零或很小的材料，这将导致没有弹性元件8的构造。
第一和第二弹簧6和8布置成在镜子5上施加相反的力。然而，特别有利的是，由第二弹簧8施加的力大于由第一弹簧6施加的力，以便将镜子5从光纤4移开，从而更容易地检测到例如门的打开。当端件7移动时，使用刚度大于弹簧6刚度的弹簧8可以使镜子5更靠近光纤4，并将其置于反射位置，优选最佳反射位置。一旦镜子5与光纤4接触，端件7或任何待监控元件的超程被弹簧吸收，以避免对镜子5和光纤4之间的界面施加太大的应力，从而避免镜子5的过早磨损。
具有刚度与第一弹簧6的刚度在相同范围内的弹性元件8是有利的。优选地，第二弹簧8比第一弹簧6刚性小十倍，甚至更优选地刚性小五倍且甚至更优选地刚性小两倍。
有利的是，第一弹簧6和弹性元件8被镜子5分开。
优选地，在没有偏压的情况下，第一弹簧6将镜子5移动到提供给输入3的光信号没有到达输出的位置。还有利地规定，当光纤4安装在输入3中时，当镜子处于第二位置时，镜子5抵靠着光纤，而不是抵靠着检测器的另一止动件。
换句话说，在没有偏压的情况下，第一弹簧6将镜子5移动到离光纤4一定距离处，使得当端件7从第一位置移动到第二位置时，镜子5从第一位置移动到由镜子5和光纤4之间的接触限定的第二位置。这种配置允许第二位置相对于光纤4在检测器1中的嵌入有更好的适应性。
还应当注意，镜子5不对光纤4施力，施加到光纤4的力由第二弹簧8的刚度限定。
在图示的实施例中，镜子5布置成使得从光纤4接收光信号的输入3将信号发送回输入，从而形成输出。换句话说，镜子5布置成将输出信号发送回光纤4。
镜子5的反射平面垂直于光纤4的纵向轴线或基本垂直于光纤4的纵向轴线布置。有利地，传输线5a和光纤4之间的接触是APC类型的(成角度的物理接触)。优选地，光纤4和传输线5a各自具有不垂直于光纤4的纵向轴线的面。有利地，光纤4的端面和传输线5a之间的角度偏移相对于垂直于光纤4的纵向轴线的平面偏移5°到12°之间的角度。因此，入射和反射光束的共轭偏差允许衰减根据光纤4和传输元件5a的面之间距离非常快速地增加。这种衰减导致入射和反射光束发散，因为光纤4中固有的菲涅耳反射由于面角而没有传导到光纤中。
在一些实施例中，由镜子5反射的信号可以通过镜子5相对于光纤4的旋转结合镜子5的纵向位移和/或通过包含镜子5的室壁的抗反射处理来进一步衰减。
还可以想到提供特定实施例，其中插入设置有抗反射处理的透镜来执行相同的功能且不接触。优选地，透镜配置成形成扩展光束，透镜根据端件7的位置而移动，这改变了光束的形状以区分端件7的至少两个位置。
使用光纤4来接收光输出信号增加检测器1的紧凑性。光纤的另一端设置有产生光信号并且还能够检测来自光纤4的光信号的装置。因此，布置在光纤4的另一端的用户发射到达位置检测器1的光信号。根据端件7的位置，光信号被发送回输出与否，这允许用户知道端件7的位置，从而知道与端件7配合的物体的位置。
位置检测器1提供代表端件7的位置的输出信号，该端件7与待监控物体配合，例如门、窗或能够关闭开口的任何其它物体。优选地，位置检测器1固定安装且物体移动，导致端件移动。可替代地，检测器安装在移动物体上，并且端件7与固定元件配合。还可以规定，待监控物体是可移动的并且位置检测器也安装在可移动元件上。
为了便于安装，检测器1有利地包括用于将主体2固定到挂钩装置的系统。用于固定的系统包括围绕主体2的两个突出元件9。两个突出元件9沿着连接入口3和端件7的方向间隔开。两个突出元件9中的至少一个相对于主体2可拆卸地安装。
检测器1的安装是通过将检测器插入大于主体2的尺寸且小于两个突出元件9的尺寸的通孔来完成的。通过夹紧两个突出元件9，传感器1被牢固地安装，并且其端件7将与位置要被监控的物体配合。
有利地，突出元件9中的一个或两个被拧到主体2上，以调节两个突出元件9之间的距离以及检测器在其支撑件上的夹紧力。
有利地，检测器1包括安装在端件7上的止动件10。止动件10从端件7突出，使得止动件10接触待监控物体。止动件10配置成从端件7的表面或多或少地延伸，以便随着物体移动而适应端件7压入主体2中。例如，止动件可旋转地安装在螺纹上，以调节止动件10相对于端件7的延伸。
这种位置检测器1对于跟踪门、窗和/或任何孔(比如不是由电力驱动的封闭空间中的入口舱口盖或人孔盖)的打开特别有利。可以设想，位置检测器可以安装在人孔盖上，或者在潜水或不沉船的门上。已经发现在船壁上打孔特别复杂。因此，使用这种技术是特别有利的，它避免了在船壁上钻孔。
在具有多个光纤并且通常没有电力的光学连接节点中使用这种检测器是特别有利的。
这种检测器对于监控旨在容纳爆炸性和/或易燃性材料的外壳的打开和关闭也是特别有利的，并且对于这种外壳，禁止使用电流驱动的检测器或者更难以实施。
这种检测器对于监控处于潮湿或水下环境中的门、窗或舱口的打开和关闭也特别有利。
在图示的实施例中，检测器是无源的，即它没有电源。检测器连接到提供光信号的光纤4。该相同的光信号在光纤中被重新发射与否，这使得能够区分端件7的位置。
使用与光信号相关的光纤4是特别有利的，因为光源可以离检测器几百米甚至几十公里，例如超过10公里。
还可以看出，指示端件的位置并因此指示待监控物体的位置的信号是光学信号，这使得可以通过多路复用来自多个检测器的不同信号来容易地管理非常大量的物体。
检测器的操作如下所示。所使用的检测器是根据上述不同实施例之一的检测器。
物体从第一位置移动到第二位置，这使得端件7从第一位置移动到第二位置，从而使得镜子5从第一位置移动到第二位置。镜子5的移动导致输出信号的变化。光输出信号形式的输出信号可能被该运动熄灭。可替代地，光信号可能由于位移而出现。
如上所述，当物体从第二位置移动到第一位置时，端件也像镜子一样从第二位置移动到第一位置。输出信号的状态发生变化。
例如，在干预期间，外壳被打开，这修改了由检测器1传递的输出信号的状态。状态的改变可以与时间标记相关。一旦干预结束，外壳再次关闭，这修改了由检测器1传递的输出信号的状态。状态的改变可以与时间标记相关。干预时间是两次状态变化之间的时间。这使得可以知道干预的确切持续时间。这还可以检测外壳是否未正确关闭。
由于检测器不是由电力驱动的，并且配备有安装在主体内的可移动镜子，因此检测器是坚固检测器。
有利地，当物体处于其预期位置时，例如门、窗以及通常开口是关闭的，检测器发出输出光信号。没有光信号表示开口打开，或者检测器或光源出现故障。
有利地，一旦光纤4安装在主体2中，位置检测器1就被密封以防止灰尘或液体。
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