Brevet FR2085439A1 — publié le 19711224

La présente invention se rapporte aux dispositifs dtinter- ruption statique permettant d'établir ou d'interrompre brusquement un circuit électrique à courant continu de faible puissance ou démettre l'une de deux tensions différentes déterminant chacune un état logique. De tels dispositifs, commandés à partir d'une action mecanique quelconque agissant sur un capteur qui peut etre constitué de magnétorésistances, de cellules photo-électriques, de jauges de contrainte, etc., présentent, par rapport aux dispositifs à contacts mobiles, les avantages suivants longévité, absence de rebonds et d'étincelles, changement brusque d'état quelle que soit la vitesse de commande. Dans les dispositifs connus de ce genre, notamment ceux dont le capteur est compensé en température, les combinaisons généralement proposées comportent un tel élément constitué de deux transducteurs identiques disposés dans les branches d'un pont de Wheatstone, ces transducteurs étant sollicités simultanément et associés de telle façon que lorsque la résistance de l'un augmente2 la résistance de l'autre diminue. Pour llapplication envisagée, cette formule classique ntest cependant pas très économique, en ce sens que la tension de déséquilibre doit etre traitée par un étage d'amplification différentielle avant de pouvoir attaquer l'étage d'interruption statique proprement dit. D'autre part, lorsque les transducteurs utilisés consistent en des jauges de contrainte, celles-ci se trouvent directement sollicitées par l'organe de commande, ce qui nécessite une limitation précise de la course et des précautions particulières de montage étant donné la fragilité excessive de ce genre de transducteur. Pour obvier au premier inconvénient, l'invention prévoit une bascule particulière susceptible de changer brusquement d'état pour deux tensions déterminées, proches l'une de l'autre et voisines de la demi-tension d'alimentation, ces deux tensions de seuil étant recueillies sur la branche mediane d'un capteur constitué de deux transducteurs identiques montés en demipont. Pour obvier au second inconvénient, l'invention prévoit de rapporter les deux jauges de contrainte sur les faces d'une lame flexible en mé tai magnétique, encastrée à une extrémité et soumise à son autre extrémité à l'attraction de deux aimants permanents situés de part et d'autre, deux écrans intercalaires en métal magnétique, solidaires d'un bouton de commande amagnétique, permettant d'affaiblir sélectivement l'attraction de l'un ou de l'autre, Ces caractéristiques ressortiront clairement à la lecture de la description qui suit, laquelle se réfère au dessin annexé qui représente: - figure 1: le schéma électrique de l'interrupteur; - figure 2 : une vue schématique d'un capteur constitué de deux jauges de contrainte commandées magnétiquement. - figure 3 :une vue schématique d'un capteur constitué de deux cellules photorésistantes. Dans 1'exemple de réalisation schématisé figure 1, l'in terrupteur comporte - un capteur l constitué de deux transducteurs identiques 2-2' montés n demi-pont, sollicités simultanément et associés de telle façon que pour une commande active, la résistance de 2 augmente pendant que la résistance de 2' diminue et que pour une commande passive, la résistance de 2' augmente pendant que la résistance de 2 diminue. - une bascule 3 recueillant la tension de sortie (e) du capteur et comportant, d'une part, un montage en pont dont les deux premières branches, reliées par leur point commun à la borne positive 3b , incorporent les résistances R5 - R3 et dont les deux autres branches, reliées par leur point commun à une résistance R1 branchée sur la borne négative 3c, incorporent une résistance R2 et un transistor T1 de type NPN qui est polarisé par la tension (e) recueillie sur la borne 3a, d'autre part, un transistor T2 de type PNP relié par sa base au collecteur du transistor Tl et par son émetteur au point commun des résistances R2 - R3, enfin, une résistance R4 disposée dans le circuit de collecteur du transistor T2, entre les bornes Oc et 3~. - un transmetteur 4 traitas la tension Se sortie S de la bascule et comportant une résistance R6 dispositif entre la so--ne 3d et la base d'un transistor T3 de type WPiN, lequel a son relié la la borne néga tive 4 et son collecteur relié t la borne po a y.r' -affiage ;:.i. raviers d'une résistance R7. La tension de sortie Vs, vev lie - -S a borne 4o, se- ra dans l'état contraire de celle de S et sa vieux =va, s t ---sine de 0, soit égale à celle de la source E. Dans un mode de réalisation préférée, la bascule 3 et le transmetteur 4 sont réalisés sous forme de circuit intégrer ride, le capteur 1 (voir figure 2) étant constitué de deux jauges de contrainte identiques J-J' rapportées sur les faces d'une lame flexible 5 qui est encastrée à l'une de ses extrémités dans un boîtier 6 en matière isolante moulée. Cette lame 5, de forme triangulaire, pour avoir une section d'égale résistance à la flexion, est sollicitée à son autre extrémité par deux aimants permanents 7 7'. Deux écrans magnétiques 8 - 8', décalés l'un par rapport à l'autre dans le plan vertical et solidaires d'un bouton de commande amagnétique 9 rappelé élastiquement par deux ressorts 10, permettent d'affaiblir sélectivement l'attraction de 7 ou de 7'. Dans cette forme de réalisation préférée, le fonctionnement de l'interrupteur est le suivant - A l'état "0", position représentée sur la figure 2, la lame 5 est attirée par l'aimant 7, ce qui allonge la jauge J' (transducteur 2') et comprime la jauge J (transducteur 2). La tension (e) est alors supérieure à E/2 puisque la résistance de J' est plus grande que celle de J. Cette première valeur de (e), également supérieure à la tension de seuil maximale et à la tension Vel, rend le transistor Tl conducteur sans toutefois l'amener à saturation. Cette conduction de Tl donne une différence de tensions Ve2-Vcl suffisante pour porter le transistor T2 à saturation, et par conséquent, une tension S amenant la saturation du transistor T3. La tension de sortie Vs est alors voisine de zéro. - A l'état "1", le bouton de commande 9 est enfoncé, l'aimant 7' est démasqué de son écran 8' et l'aimant 7 masqué par son écran 8. La lame 5 est attirée par l'aimant 7', la résistance de J est plus grande que celle de J' de sorte que la tension (e) est inférieure à E/2 et in férieure à la tension de seuil minimale. Pour cette deuxième valeur de (e), le transistor Tl est encore conducteur, le transistor T2 est bloqué, la tension S est nulle, le transistor T3 est bloqué et la tension Vs est égale à +E. Dans l'un comme dans l'autre de ces deux états, on peut admettre que le potentiel Vel est pratiquement le même, étant donné la variation négligeable de (e) et l'existence d'une même chute de potentiel entre la base et l'émetteur du transistor Tl. On peut alors poser I1 = I2 + Icl = Cte. Partant de cette relation, le passage de l'état "0" à l'état " l s'explique de la façon suivante En début de commande, l'attraction de l'aimant 7 diminuant et celle de l'aimant 7' augmentant; la lame 5 se redresse, la jauge J' se comprime et sa résistance diminue, la jauge J s'rallonge et sa résistance augmente. La tension (e) diminuant, le transistor T1 devient moins conducteur, le courant Icl diminue, le potentiel Vcl augmente, mais le courant Ie2 restant constant, la tension S ne varie pas. L'attraction de la lame 5 vers l'aimant 7' se poursuivant, la tension Vcl atteint une valeur suffisamment positive pour réduire le courant 1e2 et par suite réduire le courant 13. Cette réduction de I3 entraine une augmentation de Ve2 et en conséquence, une augmentation de I2, laquelle entraîne une diminution de IC1 puisque l'on a admis :I2 + IC1 = Cte, d'où nouvelle augmentation de Vcl et, corrélativement, nouvelle réduction de 13 On voit donc qu a partir d'une certaine valeur de Vcl, liée dans ie cas présent à la tension de seuil minimale, l'effet devient cumulatif, ce qui accélère le blocage du transistor T2.Les tensions S et Vs passent alors brusquement et respectivement à O et +E. Lorsque le bouton de commande 9 est relaché, le retour à l'état "0" s'opère de façon inverse, le déblocage brusque du transistor T2 s'effectuant pour la tension de seuil maximale. En donnant aux différents composants les caractéristiques suivantes : tension E = 5V, jauges de contrainte J = J' = 1000 #, transistor 2N 3 705 pour T1 et T3, transistor 2N 3 702 pour T2, R5 = 2 400 #, R3 = 390Q, , R2 = 1 800Q, R1 = 1 0002, R4 = 560Q, R6 = 4 700Q, et R7 = 270Q, le changement d'état s'effectue dans un temps voisin de 200 ns, la tension de seuil minimale est de 2,45 V et la tension de seuil maximale de 2, 55 V, les tensions de sortie Vs correspondantes ayant pour valeurs 5V et 0,2 V. La figure 3 donne une variante de réalisation du capteur 1 dans lequel les transducteurs 2 et 2' consistent respectivement en des cellules photorésistantes C et C'. Un disque 11, présentant une moitié il .? blanche à coefficient de réflexion élevé et son autre moitié llb noire à coetficient de réflexionfaible, est éclairé par une source 12. La tension(e)est alors fonction de la position du disqueli, elle est égale à E)2 lorsque les cellules C et C sont également éclairées(position représentée)et inférieure à E/2 lorsque la cel lule C' est plus éclairée que la celluleC(rotation dans le sens F). REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'interruption statique et/ou d'émission de signaux électriques à deux niveaux, caractérisé en ce qu'il comporte, un capteur constitué de deux transducteurs identiques montés en demi-pont, sollicités simultanément et associés de telle façon que lorsque la résistance de l'un augmente, la résistance de l'autre diminue, cette disposition permettant de compenser les effets de la température ; une bascule particulière susceptible de changer brusquement d'état pour deux tensions déterminées, proches l'une de l'autre et voisines de la demi-tension d'alimentation, ces deux tensions de seuil étant recueillies sur la branche médiane du capteur ; un transmetteur pour traiter la tension de sortie de la bascule et l'amener à une valeur qui peut être, soit voisine de zéro, soit égale à celle de la source d'alimentation, ce transmetteur étant constitué de deux résistances respectivement disposées dans le circuit de base et le circuit de collecteur d'un transistor NPN. 2 - Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que la bascule particulière comporte, d'une part, un montage en pont dont les deux premières branches, reliées par leur point commun au pôle positif de la source de tension, incorporent chacune une résistance et dont les deux autres branches, reliées par leur point commun à une résistance branchée sur le pôle négatif de la source, incorporent, l'une, une résistance, l'autre, le collecteur et ltémetteur d'un transistor de type NPN, qui se trouve polarisé par la tension de sortie du capteur, d'autre part, un transistor de type PNP relié par sa base au collecteur du précédent qui constitue le premier point médian du pont et relié par son émetteur au second point médian du pont, enfin, une résistance disposée dans le circuit de collecteur du transistor PNP et aux bornes de laquelle sera recueilli le signal de sortie. 3 - Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que dans un mode de réalisation préférée du capteur, les transducteurs consistent en deux jauges de contrainte respectivement rapportées sur les faces d'une lame flexible en métal magnétique, cette lame, de forme triangulaire pour avoir une section d'égale résistance à la flexion, étant encastrée à une extrémité et soumise à son autre extrémité à l'attraction de deux aimants permanents situés de part et d'autre , deux écrans intercalaires en métal magnétique, situés dans des plans différents et solidaires d'un bouton de commande amagnétique rappelé élastiquement en position de repos, per mettant d'affaiblir sélectivement l'attraction de l'un ou de l'autre.