Brevet FR2025927A1 — publié le 19700911

Pour les tâches simples de la technique de signalisation, par exemple pour une transmission de signaux à faible alternance sur une distance de quelques kilomètres, on a besoin de petits émetteurs à fréquence vocale, bon marché et largement indépendants des variations de la tension de distribution. Des émetteurs à fréquence acoustique de ce genre doivent également pouvoir être alimentés à distance et présenter de ce fait une tolérance de tension aussi grande que possible dans le cas de faibles tensions de service Le niveau d'émission doit également être largement indépendant des variations de la tension de service. L'invention a pour objet une installation d'émetteur à fréquence vocale, caractérisée en ce que la résistance interne de l'émetteur à fréquence vocale présente une valeur dynamique tellement élevée, grtce à la résistance interne dynamique et effective d'un transistor, que 11 émetteur à fréquence vocale peut titre monté en parallèle en n'importe quel point d'un circuit, sans modifier les propriétés de ces circuits. Dans ce cas, 11 émetteur à fréquence vocale représente un dipôle dont le point de fonctionnement est stabilisé de telle sorte qu'il est à pep près indépendant des variations de la tension de service. Par la tension de seuil d'une diode, la tension alternative de commande appliquée au transistor est limitée, et tout l'émetteur à fréquence vocale devient ainsi iniépendant de la tension de service appliquée. Mais ainsi, le courant de service déterminé par une résistance d'émetteur du transistor reste cOMtazLt, et ce courant peut être modulé jusqu'à 100 % en tenant compte des tolérances que présentent toujours les composants, cê qui réduit considérablement le besoin de courant de 1' émetteur à fréquence vocale.Etant donné que les bobines de circuit oscillant utilisées pour la réaction dans l'émetteur à fréquence vocale b un étage ne doivent transmettre que l'énergie de commande du transistor, on peu:L#nu1iser pour ce but de petites bobines, de telle sorte qu'on n augmente pas sensiblement de cette façon l'encombrement de l'émetteur de fréquence vocale.Grâce à l'utilisation de translateurs de sortie qui peuvent être utilisés simultanément pour plusieurs émetteurs, on peut augmenter la puissance de sortie lorsque la résistance extérieure n'est pas égale à la résistance interne de l'émetteur à fréquence vocale. D*ns le cas de l'utilisation de l'émetteur à fréquence vocale en liaison avec des avertisseurs de signaux d'alarme électriques, on peut le brancher souvent directement dans le montage avertisseur en raison de son faible encombrement et de son faible besoin en énergie. La description se rapporte à des exemples de réalisation de 11 émetteur suivant l'invention avec référence aux dessins dans lesquels s - la figure 1 est un schéma de montage de principe de 11 émetteur à fréquence acoustique suivant l'invention. - la figure la montre une alimentation séparée de l'émetteur suivant l'invention. - la figure lb est une extension de l'installation suivant l'invention pour couper l'émetteur à fréquence acoustique. - la figure 2 est une autre forme de réalisation pour couper l'émetteur. les figures 3a à 3d montrent loe enveloppes des tensions de sortie des signaux manipulés à fréquence vocale sur la base des différents exemples des figures 1, la, 1b et 2. - la figure 4 montre la connexion de plusieurs émetteurs à fréquence acoustique à un circuit commun. Après avoir fernLé l'interr#pteur S1 (figure 1) un courant d'une source de tension UB circule à travers une réass- tance R1 et une diode D2. La tension à cette diode D2 et à une résis- tance 22 détermine le point de fonctionnement d'un transistor X. Les enroulements de deux bobines L1 et L2,qui sont disposées sur un noyau de fer commun, sont montés de telle sorte qu'il se produit une auto-excitation avec la fréquence de résonance du circuit oscillant constitué par un condensateur C1 et l'enroulement L1. L'amplitude de tension alternative du circuit oscillant est limitée par le seuil de tension d'une diode Dl, ce qui permet de fixer, par l'in- termédiaire de la résistance R2, l'amplitude de courant alternatif dans le circuit de collecteur du transistor T. Etant donné que9dans le cas de températures élevées, le courant alternatif de sortie diminuerait par suite d'un abaissement de la tension de seuil à la diode Dl, on augmente l'amplifica- tion dans la même mesure par #un conducteur thermique Th, monté en parallèle avec la résistance d'émetteur R2, ce qui permet de compenser l'abaissement de la tension de seuil de la diode.Il en résulte que le courant continu de service et le courant alternatif de l'émetteur à fréquence acoustique sont largement indépendants de la tension de service , de la température ambiante et de la température propre La tension minimale nécessaire pour le service doit être à peu près le double de la tension à la résistance d'émet teur R20 la tension de service maximale possible est limitée par la tension de percement du transistor T, de mdme que par le courant de passage maximal admissible de la diode 1 > 2. L'émetteur à fréquence acoustitue suivant l'invention représente par cons.équaz#t :iine. source de tension alternative qui est amortie par sa#ésistanca interne dynamique. Etant donné que, dans le cas d'un montage. en parallèle de plusieurs émetteurs de ce genre, ces derniers s'amortiraient mutuellement, chaque émetteur doit posséder une résistance interne dynamique aussi élevée que possible, ce qui est obtenu, dans l'émetteur à fréquence acoustique suivant l'invention, essentiellement par le montage en parallèle de la résistance RI avec la résistance dynamique effective du transistor T.La résistance interne dynamique effective de l'émetteur à fréquence acoustique est alors maximale lorsque la tension de base de ce dernier ne varie pas malgré la variation de la tension ae collecteur, c'est-à-dire lorsque le point de fonctionnement de l'émetteur à fréquence acoustique est également le plus stable possible-au point de vue dynamique. Pour obtenir ce résultat, la diode D2 doit posséder une faible résistance différentielle. Etant donné que la résistance différentielle d'une diode augmente dans le sens de passage lorsque le courant décroît, et étant donné que,lorsque la- tension de service diminue, le courant passant par la résistance R1 et la diode D2 diminue également, la résistance différentielle de la diode D2 augmente même dans le cas d'une petite tension de service, ce qui détériore la stabilisation de l'émetteur à fréquence vocale . Nais il résulte de ce qui précède que la résistance dynamique du transistor T et par conséquent également la résistance interne dynamique de l'émetteur à fréquence acoustique , diminue lorsque la tension de service décroît. Cette diminution de la résistance interne dynamique en cas de faible tension de service est évitée en montant en parallèle un condensateur C2 avec la diode D2. On peut obtenir le même résultat en reliant aux bornes 2, 3 à la place du condensateur C2 et de l'interrupteur S2, un montage suivant la figure 1 a. Dans ce montage, la diode D2 est alors alimentée par une source de tension auxiliaire ER à travers un interrupteur S30 Le courant de cette source de tension auxiliaire est alors appliqué, par l'intermédiaire d'une résistance R3, aux bornes 2, 3 indiquées dans les figures 1 et la. L'alimentation séparée de la diode D2 (figure 1a) présente également l'avantage que la résistance RI (figure 1) ne diminue plus la résistance interne effective du montage. On peut relier et couper .1' émetteur à fréquence acoustique de façon trèa. simple par rapport au courant de service, à l'aide d'un interrupteur S1, gcet interrupteur étant relié en série avec l'émetteur9 ou bien à l'aide d'un contact de repos S2 qui court-circuite la tension de polarisation de la base (figure 1). La figure 3 représente l'enveloppe de la tension de sortie Ua à la résistance extérieure Ra, lorsqu'on monte l'émetteur suivant les montages représentés dans les figures 1 et la. On reconnait le flanc raide de mise en circuit (connexion) du courant de service et ensuite le régime transitoire du circuit 1' oscillant. lorsqu'on arrête (coupure) la tension de service, on coupe également obligatoirement le courant alternatif , et il se produit le flanc raide de coupure du courant de service représenté dans la figure 3a . il se produit bien entendu alors un spectre de fréquence qui peut déranger sensiblement la transmission dans les voies voisines. Ceci est particulièrement critique lorsqu' un ou plusieurs émetteurs sont reliés périodiquement, c'est-à-dire lorsqu'ils sont manipulés. Pour réduire et supprimer autant que possible la formation d'harmoniques lorsqu'on relie ou manipule un émetteur à fréquence acoustique de ce genre on devrait éviter entièrement si possible les flancs de connexion du courant de service, et l'enveloppe des signaux de tension de sortie de l'émetteur à fréquence acoustique devrait ressembler autant que possible à un trapèze avec des coins arrondis (figure 3b). On peut éviter des flancs raides de connexion du courant de service en ne branchant que le circuit de courant alternatif de l'émetteur à fréquence vocale. Ainsi qu'il est expliqué plus en détail ci~après; ceci peut être réalisé avant tout par une limitation supplémentaire de la tension alternative de commande ou par une interruption de la réaction. La figure lb représente un montage qui permet de connecter l'émetteur avec une limitation supplémentaire. Ce montage de la figure lb doit être relié aux bornes 2,. 4 de la figure 1 après avoir enlevé le montage,représenté aux bornes 2, 3 de la figure 1,composé du condensateur #2 et de l'interrupteur 52.Dans la position de repos de ce maltage, un interrupteur S3 est ouvert, de telle sorte qu'il passe alors un courant par l'intermédiaire de la résistance R19 la bobine Li gune diode D4 et une autre résistance R5. il en résulte que la résistance différentielle de la diode mentionnée D4 est si petite, que le circuit oscillant constitué par la bobine de circuit oscillant il et le condensateur Cl est pratiquement court-eircuité au point de vue courant alternatif, par l'intermédiaire des diodes D2 et D4 ainsi que du condensateur C3. Après avoir fermé l'interrupteur S39 la tension appliquée au condensateur C3 augmente O Aussi longtemps que la tension appliquée au condensateur C3 est inférieure à la tension appliquée à la borne 3, la diode D4 détermine suivant la différence de tension entre les points 3 et 4, la tension appliquée au circuit oscillant, lorsque la constante de temps de l'organe à résistance capacité, composé des résistances R4 et R5 ainsi que du condensateur 03, est supérieure à la constante de temps propre du circuit oscillant lui#mOme. Lorsque la tension appliquée au condensateur C3 dépasse la tension au point 3, la diode Di assure la limitation de la tension de commande et émetteur fréquence acoustique oscille, ainsi qu'il a déjà été décrit à propos de la figure lo Ce n'est que lorsqu'on ouvre l'interrupteur S3 que la tension diminue de nouveau au condensateur C39 la diode D4 assure de nouveau la limitation et coupe l'émetteur après la décharge du condensateur 03. Ces correspondances sont représentées plus en détail dans la figure 3c dans laquellesont indiqué l'allure de la tension de base Ub appliquée au transistor T et la tension Uc 3 appliquée au condensateur 03. La représentation de la tension de base Ub à la place de la tension de sortie Ua est admissible dans ce cas, étant donné que les deux tensions sont associées ensemble par l'intermédiaire de la résistance d'émetteur R2 ou du courant de collecteur. ainsi qu'il ressort de la figure, lorsqu'on assure la connexion, l'amplitude de la tension du circuit os cillant ne suit pas immédiatement la tension UC 3 appliquée au condensateur C3, parce qu'il faut une certaine "amplification supplémentaire" pour produire ltoscillationO Dans la figure 2 est représentée la possibilité supplémentaire, déjà mentionnée, de relier l'émetteur à fréquence acoustique en interrompant la réaction, Dans la figure 2, les composants correspondants à ceux de la figure 1 sont pourvus des mêmes références. Ainsi qu'il a déjà été mentionné, l'émetteur à fréquence acoustique possède un courant de service imposé à cause du point de fonctionnement stabilisé à laide de la diode D2.Ceci signifie, il est vrai, que, par leintermédiaire d'une résistance supplémentaire montée en série avec la résistance extérieure Ra, la tension de collecteur du transistor T varie, mais non le courant de service, et par conséquent, non plus, la tension appliquée à la résiatanaa extérieure Pao A la résistance supplémentaire platée en série avec la résistance extérieure Ra correspondent une diode D5 et l'enroulement de réaction B2. Dans la position de repos, l'interrupteur S4 est fermé9 ce qui supprime le courant de la diode D5 et de l'enroulement L2 et interrompt la réaction entre les enroulements Li et B2. L'émetteur à fréquence acoustique n'oscille donc pas, bien que le courant de service complet passe. Mais dès que l'on ouvre 11 interrupteur S4 le courant de service passe par l'intermëdiaire de la diode D5 mention née et de Itenroulement de réaction R2, ce qui excite le circuit oscillant composé du condensateur C1 et de autre bobine Li, et le courant alternatif correspondant à la constante de temps propre de ce circuit oscillant atteint sa valeur finale. En fermant l'in- terrupteur S49 on interrompt à nouveau la réaction.Etant donné que la tension appliquée à llenroulement L2 est petite par rapport à la valeur de seuil de la diode D5 le courant alternatif diminue de nouveau avec la constante de temps propre du circuit oscillant. L'enveloppe de la tension de sortie Ua d'un signal de fréquence acouatique, avec utilisation d'un montage suivant la figure 2 est représentée dans la figure 3do Pour un facteur de réaction E = 2 entre les deux bobines Li et L2, les temps du régime provisoire de début et de fin sont identiques. Dans le montage suivant la figure 2, un avantage consiste dans l'absence de variations de courant discontinues qui sont susceptibles 9 comme on sait, de produire pendant un court laps de temps des fréquences quelconques produisant généralement un brouillage. Dans le cas d'une alimentation à distance de plusieurs émetteurs à fréquence acoustique9 on peut relier ces derniers directement à une ligne commune. On peut ainsi relier simultanément tous les émetteurs à fréquence vocale prévus. Comme résistance de connexion de la ligne, on peut utiliser, pour des raisons de symétrie, deux résistances semblables qui peuvent être séparées par un condensateur pour supprimer les pertes de courant continu. Etant donné que dans de nombreux cas on désire une séparation de potentiel entre une ligne 1 (figure 4) et les différents émetteurs Sel à Se5, par exemple lorsqu'il faut relier électroniquement les différents émetteurs, on peut monter en supplément un translateur Ul dans la ligne on augmente alors la résistance externe, et par conséquent également la puissance de sortie de l'émetteur. Dans la figure 4, sont assemblés cinq émetteurs Sel à Se5 en deux groupes, Dans ce sas, les fréquences sont alimentées aux émetteurs Sti à St3 avec un translateur U1 à l'une des extrémités de la ligne.En parallèle avec le tranelateur U1 est montée une résistance R10 qui est dimensionnée avec le translateur de telle sorte que la résistance terminale de la ligne demeure dans une limite admissible, m#me lorsqu'on relie-plus d'émetteurs que les trois émetteurs Sti à St3 représentés dans ce cas. Les fréquences acoustiques des deux autres émetteurs restant Se4 et Se5 également représentés sont amenées à la ligne à l'aide d'un autre translateur U2. Ce translateur U2 est également conçu de telle sorte que, lorsqu'on relie simultanément l'émetteur Se4 et l'émetteur Se5, la réststannene tombe pas en dessous de la valeur minimale admissible0 Dans la figure 4, sont également indiqués des récepteurs Bt à 25 qui sont insérés dans la même ligne et derrière lesquels est prévue une résistance Ril pour terminer la ligne. La connexion électronique possible prévue des différents émetteurs Sel à Se5 est indiquée par les interrupteurs 511 à 515. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ciMdessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et deautres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R-E V E N D I C A T I O N S 10) Installanion d'émetteur à fréquence vocale, caractérisée en# ce que la résistance interne de l'émetteur à fréquence vocale possède une valeur élevée, grâce à la résistance dynamique effective d'un transistor, de telle sorte que l'émetteur à fréquence vocale peut être monté en pars n nimporte quel endroit d'une ligne sans modifier les propriétés du circuit de cette ligne. 20) installation suivant la revendication 1, carac- térisée en ce que l'émetteur à fréquence vocale fournit toujours à peu près le mimez niveau d'émission par stabilisation de son point de fonctionnement indépendamment de la chute de tension sur la ligne (en cas de télé alimentation). 3 ) installation suivant les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'on interrompt la réaction de l'émetteur à fréquence vocale à un étage en shuntant l'une des bobines de réaction, de telle sorte que la manipulation de l'émetteur ne provoque que peu de dérangement aux fréquences voisines. 40) Installation suivant la revendication j, caractérisée en ce que, pour la compensation des influences de température, un conducteur thermique est monté en parallèle avec la résistance d'émetteur. 50) installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'on utilise simultanément plusieurs émetteurs, à l'aide de translateurs de sortie, pour augmenter la puissance de sortie.