Brevet FR2036892A1 — publié le 19701231

La présente invention a pour objet un système électronique transis toisé permettant à partir d'un programaeur à cellules photo-électriques dtillusiner et d'éteinre dans un ordre pré-établi plusieurs motifs cons titués par des tubes à décharge formés, de grandes dimensions et celà à des cadences pouvant titre très rapides. Les dispositifs d'animation existants utilisent des ampoules constituant les motif 8. L'utilisation d'ampoules présente plusieurs inconvénients le changement fréquent des lampes - un travail de cabrage de lampe impor- tant - ne certaine lenteur due à l'inertie des filaments - un appel de courant important à chaque allumage de lampe. Inversement le système à tube à décharge présente les avantages suivants t - durée très longue des tubes (environ 10.000 heures) - pas d'inertiepas d'appel de courant à l'allumage. La présente invention substituant des convertisseurs haute fréquence à transistors très légers aux lourds transformateurs habituels permet par ailleurs dtinclure les c.nvertisseurs dans les motifs et de réduire com- sidérablement les problèmes de câblage et d'installation. Le détail de l'invention apparaftra dans la description suivante non limitative. Dans le dessin annexé nous distinguons 4 Parties essentielles se raccordant dans l'ordre des Fig. 1, 2, 3 et 4. La Fig. 2' est une variant de la Fig. 2. La Fig. 3' est une répétition de la Fig. 3 se raccordant à la Fig. 2'. La Fig. 5 est une variante de la Fig. 2 conjuguée à la partie photoélectrique de la Fig. 1. Dans la Fig. 1 nous distinguons un coffret 1 contenant en particulbr un moteur électrique 2 très démultiplié ayant un axe tournant à vitesse lente (environ 1 tour minute). L'axe du moteur entratne un cylindre 3 fermé à sa base et ouvert au sommet. Le cylindre est soit en matière transparente sur laquelle sont tracées des bandes opaques 4 de longueurs proportionnelles aux périodes d'éclairage désirées, soit en matière opaque sur laquelle sont pratiquées des bandes transparentes de longueurs proportionnelles aux périodes d'éclairage désirées. Les deux possibilités, commande par lumière ou par obscurité, étant obtenues suivant les variantes utilisées. - À l'intérieur du cylindre se trouve une lampe d'éclairage 5 maintenue par la potence 6. - À l'extérieur du cylindre est fixée sur le coffret 1 une pièce 7 à travers laquelle sont pratiquées des perforations maintenant des cellules photo-électriques 8, 8', 8", ou en nombre plus important. Les cellules sont du type photorésistantes, photodiodes ou phototransistors. La pièce 7 est préférentiellement en métal, celà pour faciliter l'évacuation thermique produite par la lampe 5. La partie du logement débouchant vers la source lumineuse est avantageusement de diamètre inférieur à celui de la cellule, celà afin d'augmenter la précision du dé- clenchment. Les sorties des cellules sont raccordées sur une plaquette isolante 51 à cosses A B, A' B', A" B", etc. La position de la lampe 5 et de la pièce 7 maintenant les cellules peut entre inversée. D'autres positions relatives du cylindre, de la source lumineuse t des cellules peuvent autre envisagées sans modifier l'esprit de l'inven- tion. Par exemple fonctionnement dans un plan horizontal au lieu de ver- tical. Entrafnement du cylindre par le soumet fermé, la base ouverte permettant d'inclure la lampe d'éclairage ou les cellules à l'intérieur du cylindre. Possibilité également de disposer des Billes ou des galets de roulement 53 entre le fond du cylindre et le dessus du coffret maintenant le moteur. Possibilité également d'entrafnement tangentiel du disqua par le moteur à l'aide de galets ou d'engrenages. Le functionnement eet le suivant dans deux variantes possibles r 10) Cylindre transparent bandes obscures : le passage deN bandes devant les cellules produit leur obscurcissement et augmente leur résistance ohmique. 2.) Cylindre obscur bandes transparentes s le passage des bande devant lés cellules produit leur éclairage et diminue leur résistance ohmique. Chacune des cellules 8 8' 8" etc. se raccorde par les bornes À B, A' B', A" B", etc. à un module dont un type est représenté par la Fig. 2. Le module représenté par la Fig. 2 est un multitibrateur fonction- nant à l'aide d'un transistor NPN 9 associé à un transistor PJP 10. 1'oscillation se produit lorsque le transistor 11 est peu. conducteur, ce qui est le cas lorsque la cellule connectée en À et B est peu donductrice, c'est-à-dire dans l'obscurité. par l'intermédiaire de la diode 15 le multivibrateur en action charge le condensateur 16 qui maintien à ses bornes une tension continue. Lorsque la cellule est éclairée la base du transistor 11 est alors réunie au négatif de l'alimentation par une résistance de faible valeur, ce qui le rend conducteur, le condensateur 12 est alors shunté par une résistance de faible valeur qui le rend impropre à la production des oscillations. Un tension continue apparat donc aux bornes du condensateur 16 chaque fois qu'une bande obscure passe devant la cellule 8. la résistance 14 qui peut ttreréglable permet de déterminer le seuil de mise en action en fonction des diverses variables du circuit. Le module fonctionne en tout ou rien, il délivre aux bornes da condensateur 16 une énergie relativeent importante nécessaire pour la mise en action du convertisseur haute tension de la Fig. 3. Le module peut avoir plusieurs sorties grâce à des diodes 15t etc. et des condensateurs 16' etc. afin de commander plusieurs convertisseurs. Le convertisseur de la Fig. 3 fonctionne à l'aide des deux transistors 28 et 28', de carastéristiques identiques, associés au bobinage 24 à noyau magnétique en ferrite. C'est en oscillateur symétrique dans lequel 26 est l'enroulement des collecteurs à prise médiane reliée au positif de la source d'alimentation (c- de transistors NPN) et 25 est l'enroulement de réaction placé dans les bases et dont la prise médiane est reliée à la résistance 29 qui, aboutissant au positif de la source, assure la polarisation. Lors de l'oscillation le secondaire 27 délivre plusieurs milliers de volts aux bornes d'un tube à décharge formé 33 et assure son illumination. Les caractéristiques du bobinage 24 sont telles que la fréquence de l'oscillation dépasse 10.000 hertz afin d'assurer l'inaudibilité des vi- bu tisons du circuit magnétique du bobinage. L'oscillation ne se produit que lorsque le transistor 39 placé en série avec le circuit des émetteurs des transistors 28 et 28' est conduc- teur, ce qui se produit lorsque par le raccordement des bornes 17 et 18 avec le module de la Fig. 2 il reçoit sur son électrode de base l'énergie disponible aux bornes du condensateur 16. Energie elle-Etme déclenchée par le passage dune bande obscure devant la cellule 8 de la Fig. 1. Le transistor 39 tient lieu d'interrupteur dans le circuit d'alimentation de l'oscillateur. Dans la Fig. 3 il est inséré dans le circuit des émetteurs des transistors 28 et 28', il peut aussi bien titre inséré dans le circuit des collecteurs. La Fig. 4 représente une alimentation à partir du secteur électrique pour les convertisseurs et les modules. Un transformateur 48 à deux secondaires 1 - Le secondaire 54 de petite puissance, fournit grftce aux diodes 41 et 42 et au condensateur 40 une tension continue de l'ordre de 6 à 18 volt s dis- ponible aux bornes 13 et 14 pour l'alimentation des modules. - Le secondaire 55 de puissance importante (proportionnelle au nombre de motifs à illuminer) fournit une tension redressée par les diodes 43 et 44 et filtrée par les inductances 45 et 46 et le condensateur 47. La tension disponible aux bornes 49 et 50 est appliquée aux divers convertisseurs. À ltentrEe des convertisseurs est préférentiellement disposa un condensatour 30 qui tient lieu à la fois de deuxième condensateur de filtre et de court-circuit pour les composants haute fréquence des convertisseurs. La tension aux bornes 49, 50 est adaptée aux caractéristiques des transistors 28, 28' utilisés. Dans ltétat actuel de la technique elle est choisie entre 24 et 50 volts. Dans la mesure où des transistors de forte puissance fonctionnant sous tension élevée existeraient à des prix acces- sibles le transformateur 48 pourrait être supprimé, l'alimentation se faisant directement par le secteur par l'intermédiaire d'un système redres- seur filtreur. Le redressement représenté est du type va et vient, tout autre sys- tème de redressement peut également être utilisé. On peut également utiliser une alimentation tri-phasée. Deux transformateurs séparés peuvent aussi être utilisés. Ltalimentatien peut se faire également sur batterie d'accumulateur. Dans ce cas le moteur 2 et la lampe 5 devian évidement être choisis pour fonctionner sur le courant de la batterie. Quelques variantes dans la forme du module de la Fig. 2 peut ttn utilisées sans modifier l'esprit de l'invention. Il particulier dans la Fig. 2' est représenté n nodule multivibrateur utilisant deux transis- tors PNP 35 et 36 et deux condensateurs de couplage 37 et 38. Ce système est plus classique que celui représenté sur la Fig. 1.La commande d'es- cillation par le transistor 11' se produit de la façon suivante s - Lorsqu'une cellule photo électrique 8 reliée on À B reçoit de la lumière sa faible résistance relie la base du transistor 11' au négatif, ce qui le rend conducteur. Le transistor 11' relie alors la base du tran- sister 35 au positif, ce qui l'empêche d'osciller. Ltoocillation, donc l'illu ination du tube 34 de la Fig. 3', se pre- duira lorsqu'une bande 4 obscure passera devant la cellule 8. Les modules des Fig. 2 et 2' oscillent au passage d'une bande 4 obscure. Pour obtenir le fonctionnement avec une bande lumineuse, il suf- fit de remplacer les transistors PNP 11 et 11. prr des transistors N.P.N. La Fig. 5 représente une variante techniquement plus intéressante se traduisant par un nombre de composants moins importants mais d'un prix plus élevé. La pièce 51 est un photo transistor formant avec le transistor 10 un multivibrateur analogue à celui de- la Fig. 2 mais dans lequel le transistor de commande 11 a disparu. Ce nultivibrateur ne peut osciller que lorsque le photo transistor 51 reçoit sur le fond de son bottier transparent une lumière qui le rend conducteur. Les photo transistors 51 etc. se placent alors dans les alvéoles de la pièce 7 à la place des cellules 8, 81, 811, etc. Les sorties s'effectuent alors par trois fils et se raccordent à des modules simplifiés ne comportant plus qutun seul transistor 10 et les résistances et diodes et condensateurs habituels. Le phototransistor 51 peut également prendre la place du transistor 11 ou 11', dans les modules de la Fig. 2 et 21. Les connections entre les divers éléments sont prévues pour pouvoir éventuellement former un ensemble de la façon suivante - Le coffret 1 constitue un poste de commande dans lequel sont rassemblés en plus du cylindre du moteur et des cellules photo-électriques, letransformateur 48 et les éléments redresseurs et filtreurs, les modules aboutissant à des connecteurs 17 et 18. À proximité des motifs luminescents, voire à lsintérieur deicaisssons les maintenant, sont placés les convertisseurs haute tension. La liaison entre chape convertisseur et le poste de commande slef- fectue par deux fils basse tension de faible section pour la commande d'éclairage et deux fils basse tension de forte section pour l'alimentation. I1 existe deux variétés de transistors PNP et N.P.X. La permutation d'un PNP à la place djinn EPE peut tertre effectuée dans la description précédente en modifiant les polarités d'alimentation sans modifier l'esprit de 11 invention. REVENDICATIONS 10t Ensemble d'éléments permettant l'éclairage et l'extinction programmés de plusieurs motifs lumineux e n tube à décharge indépendamment les uns des autres à vitesse rapide ou lente. 20) L'ensemble comporte 4 secteurs se raccordant : k) Un programmeur à cellules photo-électriques B) Des modules de commande transistorisés C) Des convertisseurs haute tension transistorisés D) Une alimentation commune à partir du secteur éleotrique. - 30) Le programmeur est constitué à partir d'un cylindre creux, ouvert à une extrémité et fermé à l'autre, entraîné à vitesse lent. par un moteur électrique. 4 ) L'extrémité fermée du cylindre entraînée par le moteur peut reposer sur des billes ou des galets de roulement. 5 ) Â ltintérieur du cylindre est placée une source lumineuse. 6 ) A l'extérieur du cylindre et près de sa paroi sont placées des cel lules photo-électriques disposées suivant une ligne parallèle à l'axe du cylindre. 70) s la périphérie du cylindre sont tracées ou découpées, au niveau de chaque cellule, des bandes tant8t opaques tantôt claires intercep- tant le flux lumineux qui va de la source lumineuse aux cellules de façon à faire varier leur résistance. 80) La variation de résistance de chacun. des cellules déclenche l'oscil lation d'un multivibrateur. 90) Entre la cellule et le multivibrateur est placé un transistor ampli- ficateur dont une résistance de polarisation réglable permet d'adap ter le seuil d'entrée en oscillation du multivibrateur à la sensibi lité de la cellule et à l'amplitude de la variation de lumière. 10 ) Le transistor amplificateur du 9 permet d'obtenir le déclenchement de l'oscillation du multivibrateur à partir dtune diminution de lu mière si c'est un P.NoP. et à partir d'une augmentation si c'est un N0P.N. Celà s'inverserait si l'on inversait les polarités des tran sistors du multivibratour. lîo) La liaison entre le multivibrateur et la base du transistor servant dtinterrupteur au convertisseur haute tension s'effectue par l'in- termédiaire d'une diode qui charge un condensateur en tension conti nue 12 o.) Plusieurs diodes et plusieurs condensateurs peuvent être utilisés à partir du même multivibrateur pour commander plusieur convertis seurs haute tension. 130) L1ensemble des éléments du multivibrateur du transistor amplifi- capteur, de la, ou des diodes, du, ou des condensateurs cités en 11, constitue un module. 140) Les modules sont interchangeables, ils se raccordent dans 3 direc tions a) la source d'alimentation, b) la cellule photo-électrique du programmeur, c) le ou les convertisseurs haute tension qu'ils commandent. 15 ) Les cellules photo-électriques du programmeur peuvent titre rompra ces par des photo-transistors. 16 ) Le photo-transistor peut Qtre utilisé directement comme un des transistors du multivibrateur, dans ce cas l'augmentation de lumière provoque le déclenchement de l'oscillation. 170) Le photo-transiator peut remplacer le transistor amplificateur cité au 9 , à l'intérieur d'un module.