Brevet FR2028821A1 — publié le 19701016

la présente invention se rapporte à vin montage présentant deux états de commutation et â la mise en application de ce montage. De tels montages sont connus sous le nom de montages flip-flbp bistables. Ils sont commandés de lrextérieur 5 avec des signaux électriques et amenés d'un état de commutation dans l'autre. Dans bien des cas, on souhaite aujourd'hui produire des signaux électriques avec des éléments de commutation mobiles mécaniquement sans devoir, pour cela, actionner des contacts électriques quelconques. Dans les dispositions connues de ce genre ou tO di'un genre analogue, la commutation mécanique sans contact se fait par la production de signaux redressés, nécessaire pour la commutation, dans des composants tels que plaques de champ, photo-résistances, et par l'emploi de ces signaux pour la commutation de déclencheurs de Schmitt, montages flip-flop , etc... 15 L'invention se propose de réaliser un montage flip-flop tel que ,par la modification de la valeur d'au moins un organe de couplage variable qui fait partie du montage flip-flop, on peut provoquer l'état de commutation voulu du montage flip-flop. En particulier il doit être possible de modifier sans 20 contact la valeur d'au moins un organe de couplage avec des moyens de commutation qui, par exemple, sont rapprochés ou éloignés du ou des organes de couplage. Suivant l'invention , cela est obtenu en ce que le circuit de couplage,comportant des éléments de 25 couplage disposés entre la sortie et l'entrée de chacun de deux éléments amplificateurs ^présente au moins un composant de couplage de valeur variable agissant sur les caractéristiques d'oscillation des circuits de manière à assurer la commutation « Suivant xm mode de réalisation, dans 30 chaque état de commutation bistable du montage flip-flop, un seul des deux composants amplificateursest conducteur dans la zone d'amplification*, les composants de couplage étant dimensionnés de telle sorte qu'avec celui des deux éléments amplificateurs qui est conducteur dans la zone d'amplification, ils forment un circuit oscil-35 lant dont l'oscillation intervient dès qu'au moins l'un des composants d'accouplement variables atteint une valeur déterminée dans sa gamme de valeurs, de sorte que par l'oscillation du circuit l'élément amplificateur se trouvant dans la zone d'amplification est amené hors de cette zone, l'autre élément amplificateur; de-40 vient conducteur dans la zone d'amplification, l'oscillation cesse 70 02123 2 2028821 dans le circuit oscillant et le montage flip-flop se trouve dans l'autre état de commutation stable. Des transistors conviennent, par exemple, comme élément amplificateur. Les composants de couplage 5 variables peuvent être des capacités, des self-inductances ou des contre-inductances. Les montages avec un seul organe de couplage variable ou deux organes de couplage variables sont particulièrement avantageux. Les organes de couplage dont la valeur peut être modifiée sans contact par l'approche ou 11éloignement de moyens de 10 commutation mobiles mécaniquement , fournissent un montage flip-flop dont l'état de commutation peut être réglé sans contact. Il est très avantageux d'employer des montages flip-flop conformes à l'invention dans Tin commutateur pouvant être actionné mécaniquement. Il est facilement possible de 15 disposer des organes de couplage variables sur lesquels on peut agir sans contact et appartenant à plusieurs montages flip-flop du genre décrit, dans un commutateur sélectif à plusieurs positions, de telle sorte que, dans chaque position de commutation, ou. chaque position d'une roue à cliquet, les éléments de commuta- 20 tion correspondant produisent, suivant un code prédéterminé, les signaux de sortie voulus dans les différents montages flip-flop du commutateur sélectif à plusieurs positions et par conséquent aux sorties-correspondantes de celui-ci. Les deux trajets de couplage à 25 courant-continu existant dans les montages flip-flop bistables entre la sortie de 1'un et l'entrée de l'autre élément amplificateur forment avec" les éléments amplificateurs Tin circuit fermé. Les composants formant ce circuit peuvent aussi être considérés comme circuit de couplage de la sortie de chaque élément amplificateur avec 30 son entrée propre. Bien entendu, il pourrait être placé un tel trajet de couplage séparé pour chaque élément amplificateur. Au moins l'un des composants de couplage, par exemple une capacité, une self-inductance ou une contre-inductance. est, suivant l'invention, variable formé des mêmes 35 composants. D'ailleurs, il faut considérer que, dans chacun des deux états stables du montage flip-flop, seul l'un ou l'autre des deux éléments amplificateurs est conducteur dans sa zone d'amplification. L'autre-élément amplificateur est à la saturation ou, de préférence, bloqué.. ^ Les valeurs des composants de couplage doivent -être choisies de telle sorte qu'avec l'élément amplificateur 70 02123 3 2028821 se trouvant dans la zone d1 amplification ils forment un circuit oscillant, dont la condition d'oscillation est remplie ponr une valeur de la gamme des valeurs d'au moins un composant de couplage variable. 5 Le circuit de couplage entre la sor tie et l'entrée de l'élément simplificateur se "trouvant dans la zone d'amplification- du montage flip-flop% est rendu instable et l'instabilité est utilisée pour faire passer le montage d'un état de commutâtion à l'autre.. 10 L'oscillation du circuit oscillant cesse déjà pendant le basculement du montage flip-flop parce que l'élément amplificateur arrive hors de la zone d'amplification et de ce fait la condition d'oscillation n'est plus remplie. Il est possible d'étudier le montage de telle sorte que 1'oscillatidn ces- 15 se déjà dans la première demi-période. Des montages flip-flop conformes à l'invention sont représentés à titre d'exemple non limitatifs sur les figures ci-jointes, dans lesquelles : - la figure 1 représente le schéma 20 d'un montage flip-flop bistable avec deux capacités comme éléments de couplage variables, - la figure 2 représente schémati-quement la construction d'une capacité variable telle qu'elle peut être employée pour réaliser un montage suivant la figure 1 ou 6; 25 - la figure 3 représente le schéma d'un montage flip-flop bistable avec deux contre-inductances comme composants de couplage variables; - la figure 4 représente schémati-quement la construction d'une contre-inductance variable, telle 30 qu'elle peut être employée pour réaliser un montage suivant la figure 3. - la figure 5 représente le schéma d'un montage flip-flop bistable avec une self inductance comme composant de couplage variable; 35 - la figure 6 représente le schéma d'un montage flip-flop bistable avec une capacité comme composant de couplage variable; -la figure 7 représente le schéma-• d'un montage flip-flop bistable avec deux self-inductances comme 40 composants de couplage variable; 70 02123 4 2028821 - la figure 8 représente schématique-ment la construction d'une self-inductance de valeur variable telle qu'elle peut être employée pour réaliser un montage suivant la figure 5 ou 7. 5 la figure 1 représente le schéma d* un montage bistable symétrique dans lequel les éléments amplificateurs sont deux transistors n-p-n 1,1'. Comme organes de couplage variables entre la sortie et l'entrée des transistors, on emploie deux capacités 7,7* dont les valeurs peuvent être modifiées par 10 exemple sans contact avec des moyens de commutation mobiles mécaniquement « le mode de fonctionnement d'un montage suivant la figure 1 est expliqué ci-après. Supposons que le transistor 1 soit conducteur et le transistor 1 ' bloqué, le circuit 15 de couplage entre la sortie et l'entrée du transistor 1 qui, dans certaines conditions, est oscillant comprend les éléments suivants : l'inductance 8, la résistance 3 et la capacité 6 branchée en parallèle sur celle-ci, la capacité variable 7' en parallèle sur le transistor 1', l'inductance 8', la résistance 3' avec la capacité 20 6' branchée en parallèle sur celle-ci, ainsi que la voie base-collecteur du transistor 1. la condition d'oscillation dans ce circuit sera ramplie : 1) Quand le transistor 1 est conducteur dans la zone d'amplification et 25 2) quand la capacité variable 7' a une valeur déterminée. la modification de la valeur de la capacité 7' se fait sans contact, par exemple en ce qu'on met une plaque métallique au-dessus des deux plaques de condensateur pla-30 cées l'une près de l'autre. Dès que la condition d'oscillation dans le circuit de couplage qui appartient au transistor 1 est remplie il se produit ce qui suit : a) le circuit de couplage oscille,- b) .dès que la tension base-émetteur 35 atteint dans l'amplitude de la demi-onde négative une valeur déterminée, le transistor 1 est amené à l'état bloqué, c) étant donné que dans la résistance 2, il passe alors un petit courant, la chute de tension dans cette résistance devient plus faible et la base du transistor 1 * par 40 l'intermédiaire de la capacité 6 devient positive par rapport à 1' émetteur de celui-ci, 70 02123 5 2028821 5 fication de la valeur de la capacité 7' le montage flip-flop bistable bascule. D'une façon analogue, le montage flip-flop est ramené dans son état initial lorsque la valeur de la 10 capacité 7 est modifiée par un élément de commutation» La valeur de la capacité 7' ne peut d'ailleurs plus remplir la condition d'oscillation, car dans ce cas le montage flip-flop serait ramené dans son autre état. Au lieu de la voie base-collecteur du transistor 1 le circuit de couplage 15 comprend bien entendu celle du transistor 18 0 Les capacités base- • collecteur internes des deux transistors existant naturellement sont négligées dans cet exemple pour des raisons de simplicité. Les composants employés peuvent par exemple avoir les valeurs suivantes % 20 les résistances 2 et.2' 1k S*— les résistances 3 et 31 18k les résistances 4 et 4' 15 k sa la résistance 5 220 les inductances 8 et 8' F 10~^H 25 les capacités 6 et 61 ^100 pF. n-p-n type BSX 38 (Philips) la condition d'oscillation dans les deux circuits oscillants est atteinte pour une valeur de la capacité 7 ou 7' égale à 10 pF environ„ tion d'une capacité 7, 7' = Les deux plaques de condensateur 71, 72 avec les arrivées 73 sont des éléments d'un circuit imprimé sur une - plaque de commutation 70„ La valeur de la capacité est modifiée en approchant ou en éloignant une plaque métallique 74 des deux plaques 35 de condensateur 71s 72 Avec l'emploi de deux transistors 30 La figure 2 représente la construc- 70 02123 6 2028821 valeur nécessaire de la capacité est obtenue peut essentiellement convenir. le montage flip-flop bistable réprésenté schématiquement dans la figure 3 est de construction analogue 5 au montage suivant la figure 1. Au lieyu des capacités variables 7 ou 71, ce montage contient les contre-inductances variables 9 ou 9' comprenant chacunp les deux bobines 91 et 92 ou 911 et 92' ainsi que les résistances 10 et 10' „ Entre la sortie et l'entrée du transistor 1, se trouvent les deux circuits-de couplage suivants 10 branchés en parallèle l'un sur l'autre s 10, 91, distance base-collecteur du transistor 1 ainsi que 3, 6, 92', 91% 10'» 3', 6', 92. les circuits sont dimensionnés de telle sorte qu'ils oscillent quand le transistor 1 est conducteur. 15 et pour une valeur déterminée de la contre-inductance 9. la valeur de la contre-inductance 9 peut être modifiée sans contact par des éléments de commutation mécaniques mobiles. D'une façon analogue pour le transistor 11, il y a également deux circuits branchés en parallèle l'un sur l'autre, ces circuits étant oscillants dans cer-20 taines conditions, le basculement du montage flip-flop d'un état de commutation dans l'autre a lieu dès que la condition d'oscillation est remplie, exactement de même qu'il a déjà été décrit dans l'exemple de la figure 1. les différents composants peuvent avoir par exemple les valeurs suivantes s 25 Résistances 2 et 2' chacune 1 k Résistances 3 et 31 chacune. 18 k SL. Résistanees 10 et 10' chacune 220 k Sî_ Résistances 4 et 4' chacune 15 k Résistance 5 220 k -£2_ 30 Capacités 6 et 6' chacune 220 pP, la figure 4 représente une contre-inductance variable avec les bobines 91 et 92 représentées seulement symboliquement9la valeur de la contre-inductance pouvant être modifiée par exemple sans contact de sorte qu'entre celles-ci est 35 placée une plaque métallique 93o la plaque métallique 93 peut être reliée de façon fixe en rotation à l'axe 94. Dans le montage flip-flop bistable suivant la figure 5,1a condition d'oscillation est obtenue par la variation de la valeur 18 de la self inductance 8 ( environ 2jUïly) 40 Entre chaque sortie et chaque entrée des transistors 1 ou 1 'f il n'y a que la capacité base collecteur 7 ou C-^ , =7'. 70 02123 7 2028821 D'ailleurs, il serait également possible d'ajouter à chaque fois une capacité supplémentaire. le's autres composants de couplage présentent des valeurs de l'ordre de grandeur des exemples décrits dans le cas des figures 1 et 3. 5 Le montage flip-flop bistable sui vant la figure 6 est identique au montage de la figure 1, avec 1' exception qu'une seule des deux capacités 7» 7', à savoir 7, est variable. La condition d'oscillation dans le circuit de couplage est remplie suivant que, parmi les deux transistors, le transistor 10 1 ou le transistor 1' est conducteur dans la zone d'amplification, par le réglage d'une valeur ou C'^ de la gamme des valeurs de la capacité 7. Le montage flip-flop bistable qui est représenté dans la figure 7 correspond au montage représenté dans 15 la figure 7 avec cette: différence.que lrinductance 8* est variable aussi. Les valeurs des composants sont du même ordre de grandeur que dans le montage représenté.dans les figures 1 et 3. la figure 8 représente la disposition d'une self-inductance variable 8, 8'. la bobine 81 représentée 20 symboliquement est reliée aux deux arrivées 83 de la plaque de commutateur imprimé 80. la valeur de la self-inductance est modifiée sans contact en approchant ou en éloignant la plaque métallique 84 de la bobine 81. l'approche ou 1 'éloignement de la plaque métallique 84 de cette broche 81 peut se faire par exemple en faisant tourner 25 le disque de commutation 85 autour de l'axe 86. la plaque métallique 84 peut également être exécutée suivant le mode de construction des circuits imprimés. La condition d'oscillation dans les circuits oscillants se compose d'une condition d'amplitude et d'une 30 condition de phase qui doivent être remplies toutes les deux. La .condition d'amplitude est peu critique. Dans les exemples précédents, la variation des valeurs des composants de couplage provoque l'intervention de la condition de phase. Pour les exemples des figures 1, 5, 35 6 et 7, on indiquera encore une approximation pour la condition de phase à remplir. Pour la figure 1 : les deux inductances 8 et 8' auraient les valeurs 1g ou 1g' et on aurait i8 = i8,. les capacités base-col-40 lecteur internes des transistors 1 et 1' seraient ou Gj(. les 70 02123 a 2028821 deux capacités variables 7 et 71 auraient les valeurs C^ ou Oj, Pour le transistor 1* le transistor 1' étant bloqué ,1a condition de phase est rempliej exprimée d'une façon simple, si on a : c7, + o1t > c7 + c1 5 Pour la figure 5 : L'inductance fixe 8' aurait la valeur Lgl, L'inductance variable 8 aurait la valeur Lg. Les capacités 7 et 71 auraient les valeurs C-^ et O-g-^ ,» La condition de phase pour le transistor conducteur 1, quand le transistor 1 ' est bloqué, est 10 remplie» en l'exprimant de façon simplifiée, si •b8« \ °BK1 L8 °BK1• Pour la figure 6 : 1^ Les deux inductances 8 et 8' auraient les valeurs fixes Lg ou Lgt et on aurait Lg = Lg,. Les capacités base-collecteur, non représentées dans le dessin, des transistors 1 et 1' seraient C-^ ou 0^^,. La capacité fixe 7' aurait là valeur Qj,* La valeur de la capacité variable 7 serait C^. 2Q La condition de phase pour le tran sistor conducteur 1, quand le transistor 1' est bloqué,est remplie, exprimée de façon simplifiée, quand on a : C7 ' + CBE' ^ C7 + °BE1 Pour la figure 7 : 25 ^ Les inductances variables 8 et 8' auraient les valeurs Lg ou Lgf. Les deux capacités base-collecteur 7 et 71 des transistors 1 et 11 auraient les valeurs C-^ ou C-^ ,. La condition de phase pour le transistor conducteur 1, quand le transistor 1' est bloquée, est remplie, exprimée de façon simplifiée, quand on a s 18' V °BK1 I8 CBK1' Bien entendu, l'invention n'est pas limitée -aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 70 02123 9 2028821 REVENDICATIONS 1°) Montage présentant deux états de commutation, notamment montage flip-flop bistable, caractérisé en ce que le circuit de couplage comportant des composants de couplage disposés entre la sortie et l'entrée de chacun de deux éléments 5 amplificateurs présente au moins un composant de couplage de valeur variable, agissant sur les caractéristiques d'oscillation des circuits de manière à assurer la commutation 2°) Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans chaque état de commutation stable du 10 montage flip-flop , un seul des deux éléments amplificateurs est conducteur dans la zone d'amplification, les composants de couplage, étant dimensionnés de façon à former avec celui des deux éléments amplificateurs qui est conducteur dans la' zone d'amplification, un circuit oscillant dont l'oscillation intervient dès qu'au 15 moins l'un des composants de couplage variable, atteint ...une: ..valeur déterminée dans sa gamme de valeurs, de sorte que par l'oscillation du circuit, l'élément amplificateur se trouvant dans la zone d'amplification est amené hors de cette zone, que l'autre élément amplificateur devient conducteur dans la zone d'amplification, que 20 l'oscillation cesse dans le circuit oscillant et que le montage flip-flop se trouve dans son autre état de commutation stable. 3°) Montage suivant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est mis en application,comme élément de commutation dans un commutateur manoeuvra-25 ble mécaniquement dans lequel la fonction de commutation est exercée par la modification sans contact avec des éléments de commutation mobiles mécaniquement,d'au moins l'un des organes de couplage variables. 4°) Montage flip-flop bistable sui-30 vant la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur d'au moins un composant de couplage variable est modifiée sans contact par l'approche et 1'éloignement de moyens de commutation mobiles- mécaniquement» 5°) Montage flip-flop bistable sui-35 vant la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins un composant de couplage variable est une capacité. 6°) Montage flip-flop bistable suivant la revendication 5, caractérisé en ce que celui-ci présente une seule capacité variable. 40 70 02123 10 2028821 7°) Montage flip-flop bistable suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il présente deux capacités variables» 8°) Montage flip-flop bistable sui-5 vant la revendication 4P caractérisé en ce qu'au moins un composant de couplage variable est une self-inductance. 9°) Montage flip-flop bistable suivant la revendication 8, caractérisé en ce que celui-ci présente une seule self-inductance variable. 10 10°) Montage flip-flop bistable sui vant la revendication 8, caractérisé en ce que celui-ci présente deux self-inductances variables . 11°) Montage flip-flop bistable suivant la revendication 4P caractérisé en ce qu'au moins l'un des 15 composants de couplage variable est une contre-inductance. 12°) Montage flip-flop bistable suivant la revendication 11p caractérisé en ce que celui-ci présente une seule contre-inductance variable. 13°) Montage flip-flop variable sui-20 vant la revendication 11t caractérisé en ce que celui-ci présente deux contre-inductances variables. 14°) Montage flip-flop bistable suivant l'une des revendications 1„ 2 ou 4 à 13» caractérisé en ce que les deux éléments amplificateurs sont des transistors. 25 15°) Montage flip-flop bistable sui vant l'une des revendications précédentes et mis en application. dans un commutateur suivant la revendication 3» montage caractérisé en ce que les éléments de commutation mobiles sont reliés de façon fixe en rotation à l'axe d'une roue de commutation. 30 16°) Montages flip-flop bistables sui vant la revendication 1 » la revendication 2 ou la revendication 15, caractérisé en ce qu'ils sont mis en application dans des sélecteurs à plusieurs positions avec line roue de commutation à commande mécanique