Brevet FR2130483A1 — publié le 19721103

La présente invention est relative à un circuit électrique excité par batterie pour charger un condensateur prévu pour mettre à feu un dispositif à fil en pont explosif ou tout autre élément analogue. 5 Fondamentalement les systèmes électriques prévus pour mettre à feu des dispositifs explosifs comportent: une source de puissance; un oscillateur, un transformateur survolteur des impulsions produites et un condensateur chargé par ces impulsions qui fournit l'énergie nécessaire pour mettre à feu le dispositif exploit) sif. La puissance emmagasinée dans le condensateur est déchargée dans une charge au moyen d'un organe de déclenchement. En général, l'impédance de la charge varie avec sa forme- Fréquemment, dans des conditions sévères de charge, les circuits de charge existants qui utilisent des transformateurs ayant un enroulement de commande ou 15 tertiaire, sont soumis à des oscillations de haute fréquence qui affectent le fonctionnement du circuit et par conséquent la puissance maximum qui peut être transférée à la charge. Des oscillations de haute fréquence surviennent parce que la quantité de réaction parvenant à l'enroulement de commande qui rend non conducteur le tran-20 sistor de commutation en série avec l'enroulement primaire dépend de la tension dans l'enroulement secondaire en parallèle avec le condensateur de charge. Aux faibles intensités de charge sur le condensateur, la réaction vers l'enroulement de commande esT; fréquentent insuffisante pour neutraliser une polarisation positive sur le tran-25 sistor de commutation. Par conséquent, le transistor de commutation est non passant pour des intervalles de temps vraiment faibles et il en résulte des oscillations de haute fréquence. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. L'invention concerne un circuit de charge pour condensateur 30 excité par une batterie et qui est caractérisé par la présence d'un oscillateur à blocage qui permet de réaliser une charge rapide du condensateur et élimine une variation d'oscillation vers les hs.~j-.tei fréquences lorsque croît la charge. Suivant un mode de réalisation, le circuit électrique 35 comporte : une source d'énergie électrique ; un transformateur avec le primaire relié à la source et un condensateur en parallèle sur le secondaire par l'intermédiaire d'une diode ; un oscillateur commutateur solide entre la source et le primaire du transformateur qui comprend : un premier transistor dont l'espace eolleeteur-40 émetteur est en série avec l'enroulement primaire ; un premier réseau 72 09773 2 2130483 diviseur de tension en parallèle sur la connexion en série du primaire et de l'espace collecteur-émetteur du premier transistor, ce premier réseau diviseur de tension comprenant un ensemble de diodes reliées au point commun au primaire et au premier transistor d'une 5 manière prédéterminée ; et un second réseau diviseur de tension en parallèle sur la source d'énergie, ce second réseau diviseur de tension comprenant un second transistor. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A "cet effet 10 on se reportera au dessin joint illustrant un mode de réalisation non limitatif de l'invention. En se reportant au dessin,un oscillateur commutateur solide, oscillateur à blocage 100, est représenté à l'intérieur du pointillé. Il est alimenté par une batterie 140. Dans un mode de réalisation on 15 a utilisé douze éléments de chacun 1 volt y, soit, à cause de la résistance interne, une tension aux bornes de l'ordre de 10 à 12 volts. Un condensateur 130 est connecté en parallèle sur la batterie 140 qui, lorsqu'il est chargé, fournit un courant supplémentaire à l'oscillateur 100. Un transformateur 150 a son enroulement primaire 20 101 connecté au circuit oscillateur 100 et son enroulement secondaire 151 relié à un condensateur 153 par l'intermédiaire d'une diode 152 pour emmagasiner l'énergie engendrée par l'oscillateur 100. les enroulements 101 et 151 du transformateur 150 sont couplés par induction, bobinés et disposés comme indiqué par les points noirs. 25 l'oscillateur 100 fonctionne pour interrompre d'une manière intermittente l'écoulement du courant de la batterie 140 vers le primaire 101 et il comporte : un premier transistor de commutation 103 ; un premier réseau diviseur de tension : 110, 111, 112, 113 ; un second réseau diviseur de tension : 121 ; 122, 123 et un premier 30 ensemble de diodes 102, 104, 106 reliées entre le premier réseau diviseur de tension et le primaire 101 pour diriger l'écoulement du courant alternativement vers le primaire 101 et en provenance de ce dernier, le circuit oscillateur représenté est capable de produire des oscillations dans la bande allant de 800 à 2000 Hz. 35 le premier réseau diviseur de tension comprend une diode 110 et une multiplicité de résistances 111, 112 et 113 connectées en série à travers l'enroulement primaire 101 et le premier transistor 103. L'ensemble de diodes comporte une première diode 102 40 connectée par son anode à la jonction entre les résistances 111 et 72 09773 3 2130483 112 et par sa cathode à la jonction entre le primaire 101 et le premier transistor 103- En outre, des diodes 104 et 106 sont connectées en série avec l'anode de la diode 106 reliée à la jonction entre le primaire 101 et le premier transistor 103 et la cathode de 5 la diode 104 connectée à la jonction entre les résistances 112 et 113. le second réseau diviseur de tension comporte un transistor 121 et deux résistances 122 et 123 connectes en série au travers de la batterie 140. la base du second transistor 121 est reliée, en 10 vue de sa polarisation, à la jonction entre la diode 110 et la résis tance 111 du premier réseau diviseur de tension, la base du premier transistor 103 est reliée à la jonction entre les résistances 122 et 123 pour fournir du courant à la base du transistor 103 lorsque le transistor 121 est à l'état conducteur. 15 lorsque la batterie 140 a une tension de l'ordre de 10 à 12 volts, la charge maximum qui peut être obtenue sur le condensateur 153 est comprise entre 7000 et 8000 volts. Toutefois, des tensions de cet ordre ne sont généralement pas nécessaires dans les systèmes explosifs excités par batterie ; par conséquent, un circuit 20 additionnel qui n'a pas été représenté peut être ajouté pour limiter la tension dans le condensateur 153. l'énergie emmagasinée dans le condensateur 153 est utilisée pour mettre à feu un dispositif à fil explosif en pont. Dans ce mode de réalisation lorsqu'une source de courant 25 constant ayant une tension de sortie de 10 volts environ est utilisé à la place de la batterie 140 et que le condensateur 153 est de 100 microfarads, le condensateur 153 peut être chargé à 200 joules en 10 secondes et à 400 joules en 20 secondes. Etant donné que les batteries se détériorent à l'usage, elles sont capables de réaliser 30 l'énergie de charge initiale précédemment indiquée, mais des tests révèlent que lorsqu'elles sont utilisées pour charger le condensateur 153 à 400 joules 3 fois par jour pendant 21 jours, il faut un maximum de 71 secondes de temps de charge pour obtenir une énergie à 400 joules dans le condensateur 153. le temps de charge minimum à 35 la fin de cette période pour obtenir 400 joules d'énergie dans le condensateur 153 serait de 49 secondes. Ce circuit fonctionne comme suit: Lorsque le commutateur 141 est fermée, du courant s'écoule de la batterie 140 au travers du condensateur 130 ainsi qu'au travers du transistor 121 et des résis-40 tances 122 et 123. Lorsque le commutateur 141 est fermé, une tension 72 09773 4 2130483 est appliquée au travers du diviseur de tension contenant le transistor 121 et du diviseur de tension contenant la diode 110. Comme une tension positive est appliquée au travers de la jonction émetteur-base du transistor 121, ce dernier conduit et permet au courant de 5 s'écouler au travers des résistances 122 et 123 et jusqu'à la base du transistor 103 qui est à l'état non conducteur. Lorsque le courant sur la base du transistor 103 est suffisant, ce dernier conduit. Il en résulte que du courant s'écoule dans l'enroulement primaire 101 et dans le transistor 103. Lorsque du courant s'écoule à la masse 10 par le transistor 103, le transistor 121 revient à l'état non conducteur, étant donné que l'écoulement de courant dans sa jonction émetteur - base diminue. Il en résulte que le transistor 103 redevient ensuite non conducteur. Lorsque le transistor 121 devient non conducteur, l'énergie électrique emmagasinée dans l'enroulement 15 primaire 101 pendant la période où le transistor 121 était conducteur, disparaît en s'écoulant dans le circuit 104, 106, 110, 111 et 112. Cette action a pour effet de polariser à contre-sens le transistor 121, si bien qu'il reste à l'état non conducteur. En outre, étant donné que pendant cet intervalle de temps, la vitesse de changement 20 du courant par rapport au temps (di/dt) devient très négative, la tension induite dans l'enroulement secondaire 151 s'inverse également et cet enroulement secondaire 151 devient une source de courant. Par conséquent, pendant le temps où di/dt est négatif, la plus grande partie de l'énergie emmagasinée dans le primaire 101 du transforma-25 teur est transférée au secondaire 151 d'une manière qui permet à la diode 152 de conduire et de transmettre de l'énergie au condensateur 153 et à une charge non représentée. Par conséquent, l'énergie électrique qui est transmise au primaire 101 pendant la période où le transistor 103 conduit, est transférée au condensateur 153 pendant 30 la période où le transistor 103 ne conduit pas. Cette action se reproduit évidemment de façon cyclique car dès qu'il n'y a plus d'énergie dans le transformateur 150, la contre-polarisation sur la base du transistor 121 disparaît et l'opération décrite ci-dessus peut recommencer à une fréquence comprise entre 800 et 2000 Hz. 35 Un circuit fonctionnant de façon satisfaisante comprenait les éléments suivants : - 12 batteries E 95 (tension de sortie entre 10 et 12 volts) - condensateur 153 chargé à une tension comprise entre 2000 et 2500 volts 40 - résistance 122 6,2 ohms 72 09773 5 2130483 - résistance 123 111 112 113 5 - condensateur 130 153 - diode 110 - diode 102 - diode 104 10 - diode 106 - diode 152 - transistor 103 121 - primaire 42 T ^1 5 15 - secondaire 1500 T ^29 33 ohms 100 ohms 1 kilohm 10 kiloiims 3300 mégafarads - 30 Y 100 mégafarads - 3 kV Type GEA 14 F Type GEA 14 F Type GEA 14 E Type GEA 14 F Type MR 995 A Type 2 ïï 3055 Motorola Type MJE 371 120 volts 8000 volts 12 09773 6 2130483 REVEHDIOATIOHS 1) Appareil électrique caractérisé en ce qu'il comprend : une source d'énergie électrique ; un transformateur ayant un primaire connecté à la source et un secondaire ; une première diode et un condensateur en série au travers de l'enroulement secondaire ; 5 un oscillateur-commutateur solide relié entre la source et l'enroulement primaire, cet oscillateur comportant : un premier transistor ayant son espace collecteur-émetteur en série avec l'enroulement primaire ; un premier réseau diviseur de tension relié en parallèle sur la connexion en série du premier transistor et de l'enroulement 10 primaire, ce premier réseau diviseur de tension comprenant un ensemble de diodes reliées au point commun au premier transistor et à l'enroulement primaire et un second réseau diviseur de tension relié au travers de la source d'énergie électrique, ce second réseau comprenant un second transistor. 15 2) Appareil électrique suivant la revendication 1, carac térisé en ce qu'il comprend un condensateur relié en parallèle sur la source d'énergie électrique. 3) Appareil électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier réseau diviseur de taision comprend : 20 une diode reliée d'une part à la jonction de l'enroulement primaire et de la source d'énergie électrique, d'autre part à la base du second transistor ; trois résistances en série entre la base du second transistor et la jonction du premier transistor avec la source d'énergie électrique. 25 4) Appareil électrique suivant les revendications 1 et 3> caractérisé en ce que cet ensemble de diodes est également relié à la jonction entre la première et la seconde résistance et à la jonction entre la seconde et la troisième résistances. 5) Appareil électrique suivant la revendication 4, carac-30 térisé en ce que cet ensemble de diodes comporte : une première diode ayant son anode connectée à la jonction entre la première et la seconde résistances, et sa cathode connectée à la jonction entre l'enroulement primaire et le premier transistor et au moins une seconde diode ayant son anode connectée à la jonction entre l'enrou— 35 lement primaire et le premier transistor et sa cathode connectée à la jonction entre la seconde et la troisième résistances.