Brevet FR2000829A1 — publié le 19690912

La présente invention concerne un transformateur élévateur de tension continue avec circuit automatique de marche-arrEt comprenant au moins un élément amplificateur monté à la manière d'un oscillateur et dans le circuit de commande duquel on a monté un second élément amplificateur agissant à la manière dune résistance réglable, ainsi qu'un circuit auxiliaire qui contrSle la tension de sortie et dont la constante de temps détermine seule la remise en marche du transformateur élévateur de tension qui a été coupé lorsque la tension de sortie désirée fut atteinte. Des transformateurs élévateurs de tension continue avec circuit automatique de marche-arret sont déjà connus. Le brevet nQ 1.084.838 de la R.F.A. décrit ainsi un transformateur de tension continue qui est utilisé pour obtenir la tension de déclenchement d'un flash électronique et dont l'alimentation est coupée chaque fois qu'une tension de sortie donnée est disponible aux bornes d'un condensateur de charge afin de réduire au maximum les pertes a vide du transformateur de tension dont l'élément essentiel est un oscillateur.La valeur de la tension de sortie disponible aux bornes du condensateur de charge est contrôlée à laide d'un circuit auxiliaire comprenant un autre condensateur qui est chargé simultanément de façon que la tension disponible aux bornes de ce second condensateur provoque la coupure de l'oscillateur lorsque la tension de charge désirée est atteinte. Le temps de coupure de l'alinentation est déterminé, indépendamment de la tension de sortie disponible effectivement aux bornes du condensateur de charge, par la constante de temps de ce circuit auxiliaire qui est cependant choisie de façon que l'oscillateur soit toujours réalinenté dans des intervalles suffisamment petits pour que la tension de sortie du condensateur de charge ne tonbe pas en dessous dtune valeur minimale donnée. Il est également connu, conformément au brevet nQ 1.076.816 de la R.F.s. se rapportant à des transformateurs de tension continue, de monter dans le circuit de commande dtun transistor faisant office d'oscillateur, un second transistor qui constitue alors pour le transistor-oscillateur une résistance de base réglable sans inertie. Conformément au brevet n2 1.176.257 de la R.F.A. qui se rapporte également à des transformateurs de tension continue, il est connu de modifier le signal émis par le transformateur de tension continue en fonction de la tension d'alimentation, ou encore de produire un signal auxiliaire. Dans ces transformateurs de tension continue de type connu, on procède donc à une coupure de l'oscillateur lorsque la tension dtalimentation tonbe en dessous dune valeur déterminée de manière qutil nty ait plus aucune tension à la sortie du transformateur précité. La valeur de la tension d'alimentation pour laquelle s'effectue cette cou pure est déterminée par une diode Zener qui constitue une charge supplémentaire pour la source d'alimentation.Ces transformateurs de tension continue connus sont alors utilisés dans des flashes électroniques alimentés par piles ou dans des appareils analogues, afin d'obtenir une durée de vie satisfaisante des piles choisies comme source d'alimentation en réduisant au maximum les pertes électriques à vide. Dans différents domaines de la technique et en particulier dans le cas de systèmes d'allumage pour fins mili taires, il faut dire que les sources d'alimentation nécessaires jusqu'a present pour les transformateurs de tension continue connus présentent un encombrement et un poids trop élevés pour la capacité de charge correspondante. Il appartient à la présente invention de créer un transfor mateur élévateur de tension continue capable de fonctionner un maximum de temps avec une tension d'alimentation aussi faible que possible et de le concevoir de telle façon que les pertes élec triques soient excessivement petites, ce transformateur pouvant convenir comme groupe d'alimentation d'un système d'allumage et comportant à cet effet un dispositif qui provoque un signal ou une opération de commande à la sortie du transformateur de ten sion continue en fonction de la valeur de la tension d'alimenta tion. En partant d'un transformateur élévateur de tension continue muni d'un circuit automatique de marche-arrdt et comprenant au moins un élément amplificateur monté pour former osci"llateur et dans le circuit de conande duquel on a incorporé un second élément amplificateur fonctionnant à la manière d'une résistance réglable, ainsi qu'un circuit auxiliaire qui contrôle la tension de sortie et dont la constante de temps détermine seule une remise en marche du transformateur de tension continue après que celui-ci eut été coupé-une fois la tension de sortie déte- minée atteinte, on obtient le résultat recherché par l'invention en utilisant comme second élément amplificateur un transistor à effet de champ et en prévoyant un dispositif connu en-soi pour émettre un signal lorsque la tension baisse de façon inadmissi ble au niveau de la source En utilisant des transistors à effet de champ comme résis tance de base réglable sans inertie du ou des transistors formant oscillateur, on obtient une coupure totale de l'oscillateur et de ce fait de tous les éléments actifs du transformateur de ten sion continue pendant la phase à vide, lorsque le condensateur de charge se trouve au potentiel de sortie désiré Cette conception du transformateur de tension continue permet de remplacer les sources de tension continue utilisées jusqu'à présent et de vant présenter une tension d'alimentation minimum de 3 V, par une source i'alimentation qui délivre environ 1 V, cette source de tension continue pouvant être constituée de manière simple et peu onéreuse par un élément au cadmium-nickel qui est réputé pour sa fiabilité, sa simplicité et son faible encombrement. Lorsque le transformateur élévateur de tension continue est utilisé en particulier pour I'alimentation en en énergie d'un sys- tEme d'allumageS on prévoit suivant une autre caractéristique de l'invention deux condensateurs auxiliaires qui sont alimentés respectivement par des circuits de charge et de décharge auto nomes à partir d'un enroulement secondaire auxiliaire du trans formateur, monté dans le circuit de sortie de l'oscillateur, et servent de source d'alimentation à un troisième élément amplifi cateur dont la sortie délivre un signal lorsque la tension chute de façon inadmissible aux bornes de la source de tension con tinue. Cet agencement supplémentaire constitue le dispositif qui émet un signal lors d'une chute de tension inadmissible aux bornes de la source de tension continue alimentant le transfor mateur de tension continue et il sert, en particulier dans les -systèmes d'allumage, à amorcer le détonateur juste avant 'Iexpiration de la durée de vie du transformateur de tension continue. Une telle activation du détonateur est recherchée en particulier pour les mines pourvues normalement d'un contacteur de proximité ou de contact et dont la fermeture amorce le détonateur.Lorsque ce contacteur est fermé, le condensateur de charge dont le potentiel est égal à la tension délivrée par le transformateur de tension continue, se décharge par l'intermé- diaire d'un allumeur électrique qui provoque alors une détonation de la charge explosive. Si le contacteur de proximité ou de contact n1 est pas actionné dans un laps de temps déterminé au cours duquel le bon fonctionnement des dispositifs peut être garanti en raison de la capacité de charge limitée de la source de tension continue, l'agencement auxiliaire prévu déclenche, juste avant que 11 installation ne soit plus en état de fonctionner à coup sûr, la détonation de la mine ou encore la détérioration du système d'allumage en faisant exploser une petite charge pyrotechnique ayant pour but de désamorcer la mine. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, l'oscillateur est formé par deux transistors montés pour fonctionner en multivibrateurs, leur résistance de base étant chaque fois constituée par un transistor à effet de champ. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on relie à ltenroulement secondaire auxiliaire un autre condensateur auxiliaire dont les constantes de charge et de décharge sont choisies en fonction de la caractéristique de charge d'un condensateur de charge ayant le potentiel de la tension de sortie. Grâce à ce condensateur auxiliaire alimenté à partir de l'enroulement secondaire auxiliaire indépendant on obtient que la tension de sortie aux bornes du condensateur de charge proprement dit n'est pas influencée par la mesure nécessaire pour en contrôler la valeur. On choisit, au contraire, les constantes de charge et de décharge du condensateur auxiliaire à capacité plus faible en fonction de celle du condensateur de charge proprement dit, de manière que la tension appliquée respectivement au condensateur auxiliaire provoque l'arrêt ou-la remise en marche du transformateur de tension continue. Cette mesure s'ajoute encore à la forme avantageuse de ltscilXlateur proprement dit pour diminuer davantage les pertes électriques se produisant dans le montage du transformateur de tension continue. Dans un mode de réalisation préféré du transformateur de tension continue suivant l'invention, qui doit autre utilisé dans des systèmes d'allumage, on fait en sorte de monter en parallèle sur le condensateur de charge un détonateur électrique par l'in- termédiaire au moins d'un contacteur, le ou les contacteurs pou vant entre fermés pour obtenir la conduction soit par une cause extérieure, soit par le signal de sortie du troisième élément amplificateur. Pour mieux comprendre ltobjet de l'invention on va en décrire à titre indicatif et non limitatif un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Une source d'alimentation UB alimente deux transistors T1 et T2 montés de manière à former un multivibrateur; les circuits de base des deux transistors précités comprennent respectivement les jonctions drain-source des transistors à effet de champ T3 et T. Dans le circuit collecteur du transistor T2 est monté l'enroulement primaire nl d'un transformateur Tf dont le premier enroulement secondaire n2 délivre la tension de sortie par l'in- termédiaire d'un circuit redresseur constitué par les diodes D4, D5, D6 et D7. La sortie du circuit redresseur est reliée par une résistance R6 à un condensateur de charge C6 qui est porté au potentiel de la tension de sortie du transformateur de tension continue précitée.Sur le condensateur de charge C6 on a monté en parallèle un allumeur électrique Z monté en série avec un circuit en parallèle d'un contacteur mécanique S et dtun contacteur électronique se présentant sous la forme d'un redresseur à gâchette D9. L'enroulement secondaire auxiliaire n3 du transformateur Tf permet de charger un condensateur C5 en passant par une diode D2 et une résistance R2 et un condensateur C4 en passant par une diode D3. En outre, grâce à une prise prévue sur secondaire n3, il est possible de charger un condensateur C3 en passant par une diode D1 et une résistance R5 sur laquelle est montée en parallèle une résistance R1. Grâce à une canalisation électrique la tension aux bornes du condensateur C3 s'applique également à l'électrode de commande des transistors à effet de champ T3 et T4. Au condensateur C3 est reliée la base d'un transistor T3 qui fait fonction de troisième élément amplificateur et dont le collecteur est relié au condensateur C4 par ltintermé- diaire d'une résistance R4.L'émetteur du transistor T5 est relié à la gâchette du redresseur à gâchette D9 qui fait office de contacteur électronique et à l'une des bornes de la source de tension UB, en passant par une diode D8 et une résistance R7. Le transformateur de tension continue fonctionne comme suit : Au moment de la mise en marche, le condensateur C3 présente une charge nulle de façon quel electrqdes de commande des transistors à effet de champ T3 et T4 présentent un potentiel de O V en raison de la résistance Rl. Le multivibrateur astable formé par les transistors T1 et T2 commence à fonctionner, ce qui entrain l'apparition d'une tension de sortie aux bornes des enroulements secondaires n2 et n3 du transformateur.La tension de sortie apparaissant aux bornes de l'enroulement secondaire n2 agit par l'in- termédiaire du circuit redresseur et de la résistance R6 sur le condensateur de charge C6 de façon que celui-ci est chargé en fonction de sa constante de temps. Par l'intermédiaire de l'enrou- lement secondaire auxiliaire n3 le condensateur C3 est porté à un potentiel négatif en passant par la diode D1 et la résistance R5. Ce potentiel négatif du condensateur C3 est prépondérant et rend les électrodes de commande des transistors à effet de champ T3 et T4 négatives. Cette tension négative crott jusqu'à ce que le potentiel des électrodes de commande des transistors à effet de champ T3 et T4 soit suffisamment négatif pour bloquer les transistors précités et de ce fait également les transistors T1 et T . Le multivibrateur 2 astable s'arrête de fonctionner. La tension de charge du condensateur C3 est déterminée de façon que le condensateur de charge C6 présente à ce moment une tension de charge suffisante. Lorsque le multivibrateur astable a cessé de produire des ondulations, le condensateur de charge C6 se décharge, dans sa résistance d'isolation et dans d'autrc résistances de fuite prévues éventuellement. Simultanément, le condensateur C3 se décharge dans la résistance R1 montée en parallèle de façon que la tension négative qui lui est appliquée diminue lentement pour atteindre après quelque temps une valeur telle que les transistors à effet de champ T3 et T4 remettent le multivibrateur en marche. en marche Par le fait d'arrêter et de remettre successivement le multivibrateur, on est assuré de disposer à chaque instant d'une tension de sortie suffisante aux bornes du condensateur de charge C6. De plus, le fait de couper le multivibrateur régulièrement permet de réduire au strict minimum la puissance puisée chaque fois dans la source d'alimentation UB. Dans le cas où l'on utilise le transformateur de tension continue dans une mine et que le contacteur mécanique S est fermé par exemple par un contact extérieur ou par des moyens non représentés suite a l'approche d'un objet étranger, il devient évident que le condensateur C6 se décharge dans un allumeur Z qui provoque alors la détonation de la charge explosive que contient la mine. Lorsque la tension d'alimentation UB tombe en dessous d'une valeur déterminée, il s'ensuit que la tension de sortie disponible aux enroulements secondaires n2 et n3 du transformateur Tf diminue en conséquence et ntest plus capable de porter le condensateur C3 à un potentiel négatif suffisant pour bloquer les transistors à effet de champ T3 et T4 : le multivibrateur astable n'est plus coupé. Comme le multivibrateur fonctionne maintenant plus longtemps que d'habitude , le condensateur C6 ainsi que les condensateurs C4 et C5 reliés à l'enroulement auxiliaire n3 sont portés à un potentiel plus élevé qu'en fonctionnement normal lorsque la source d'alimentation délivre une tension nominale. Lorsque l'ensemble fonctionne normalement, les circuits de charge des condensateurs C4 et C5 sont ajustés de façon que les tensions de charge maximale pouvant apparattre sur les condensateurs C4 et C5 soient juste suffisantes pour bloquer le transistor T5. Si, par contre, le multivibrateur fonctionnant pendant une période plus longue, les tensions de charge des condensateurs C4 et C5 dépassent ces valeurs, le transistor T5 deviendra conducteur et un signal de sortie apparattra à son émetteur. Ce signal de sortie rend passant le redresseur à gâchette D9 de façon que le condensateur C6 se décharge dans l'allumeur Z indépendamment du contacteur mécanique S. Il en résulte donc, lorsque la tension de la source d'alimentation UB tombe en dessous d'une valeur prédé terminée - ce qui indique l'expiration de la durée de vie de que l'ensemble l'allumeur est amorcé indépendamment d'une commande du contacteur mécanique S. Vu qutil suffit en service normal, c'est-à-dire quand la source d'alimentation délivre la tension nominale, de charger des çondensateurs dont les pertes de fuite sont minimes, on a la cer- titude que la partie additionnelle du montage ne constitue pour la source dtalìmentation qu'une charge supplémentaire minime. REVENDICATIONS 1Q) - Transformateur élévateur de tension continue avec circuit automatique de marche-arr8t comprenant au moins un élément amplificateur monté pour faire oscillateur et dans le circuit de commande duquel on a monté un second élément amplificateur agissant à la manière d'une résistance réglable, ainsi qu'un circuit auxiliaire qui contrôle la tension de sortie et dont la constante de temps détermine seule la remise en marche du transformateur élévateur de tension qui fut coupé après que la tension de sortie désirée eut été atteinte, caractérisé par le fait que le second élément amplificateur T3, T4 est un transistor à effet de champ et que l'on prévoit un dispositif connu en soi qui délivre un signal lorsque la tension de la source d'alimentation chute de manière inadmissible. 29) - Transformateur de tension continue suivant la revendication 1, convenant en particulier pour l'alimentation à l'éner- gie d'un système d'allumage et caractérisé par le fsit que l'on prévoit deux condensateurs auxiliaires C4, C5 qui sont alimentés respectivement, par l'intermédiaire de circuits de charge et de décharge propres (n3, D2, R2; n3, D3;R3 et 5 8 D8, R7) à partir de l'enroulement secondaire auxiliaire n3 d'un transformateur Tf se trouvant dans le circuit de sortie de l'oscillateur et qui sont utilisés comme source de tension pour un troisième élément amplificateur T5 la sortie duquel on recueille le signal précité lorsque la tension de la source d'alimentation UB chute de manière inadmissible. 3Q) - Transformateur de tension continue suivant les revendications 1 et2, caractérisé par le fait que l'oscillateur est formé par deux transistors T1 et T2 montés pour former un multivibrateur, la résistance de base de chaque transistor étant cons titre par un transistor à effet de champ T3 ou T4. 4Q) - Transformateur de tension continue suivant les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait quton relie à l'enroulement secondaire auxiliaire n3 un autre condensateur auxiliaire C3 dont les constantes de charge et de décharge sont choisies en fonction de la caractéristique de charge din condensateur de charge C6 auquel-est appliqué la tension de sortie. 5 ) - Transformateur de tension continue suivant les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on branche en para;- lèle sur le condensateur de charge C6 un allumeur électrique Z en passant au moins par un contacteur S, Dq, le ou les contacteurs D9,S pouvant être amenés à ltétat de conduction par une cause extérieure ou par le signal de sortie du troisième élément amplificateur T5.