Brevet FR2195022A1 — publié le 19740301

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle de l'intégrité du fonctionnement de balisages lumineux notamment, quoioue non exclusivement, des balisages lumineux des pistes d'aérodromes. En effet, dans ce domaine, lorsqu'un contrôleur de tour autorise un avion & atterrir de nuit, après avoir éclairé les feux de la piste avec l'intensité souhaitée par le pilote, il ne dispose d'aucun moyen lui permettant de savoir si tous les feux fonctionnent et sont visibles du pilote. Pourtant cette information serait de la pLus haute importance car, m8me avec un faible pourcentage de feux en état non opérationnel, selon la répartition de ces feux, la piste peut elle-m8me devenir impraticable de nuit. Cependant, le problème posé par ce contrôle s'est avéré difficile à réaoudre car il ne suffisait pas de prévoir une simple cellule en regard de chaque feu, à l'extérieur de l'op- tique, pour tenir compte des salissures éventuelles car ils n' était pas possible de modifier le seuil de commande de ladite cellule proportionnellement aux différents degrés possibles de luminosité du feu en fonctionnement. En effet, non seulement il n'y a pas de proportionnalité entre le courant d'alimentation du feu et son degré de luminosité, mais en outre on ne dispose, pour alimenter le circuit de la cellule, que du courant d'alimentation du feu qui, par conséquent, varie avec le taux de luminosité adopté. Généralement, on admet toute luminosité réelle supérie u > égale à la moitié de la luminosité affichée à la tour de contrôle. La présente invention vise à pallier cette lacune. A cet effet, le procédé qu'elle concerne consiste à utiliser, pour chacun des feux du balisage lumineux, au moins deux cellules photo-électriques disposées de façon à être éclairées par le feu considéré, l'une directement et l'autre à travers l'optique de ce feu, à comparer les courants contrôlés par ces cellules et à utiliser la différence de ces courants comme source de contrôle de l'état opérationnel de ce feu. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le rapport du courant de la cellule extérieure à celui de la cellule intérieure est Ftabli pour qu'en cas d'éclairement normal de chacune d'elles il soit l'inverse du rapport de luminosité minimale admise par le balisage, de sorte qu'un rapport de courant inférieur à 1, correspondant à une différence de courant négative entre les deux cellules, indique, de même que l'absence totale de courant, l'état non opérationnel de ce feu. Suivant une forme d'exécution de l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend deux cellules photoélectriques dont chacune est associée à un circuit constitué par un pont de résistances et reliée à l'une des entrées d'un circuit intégré comparateur, déterminé de manière à envoyer un signal à sa sortie lorsqu'aucun signal n'apparait à ses deux entrées ou lorsque le courant correspondant à la cellule extérieure est inférieure à celui correspondant à la cellule intérieure, la sortie de ce aircuit intégré comparateur contrôlant le fonctionnement d'un transistor et la source d'alimentation de cet ensemble étant constituée par le secondaire d'un transformateur à saturation, dont le primaire est traversé par le courant d'alimentation du feu considéré, ce transformateur étant relié à travers un pont redresseur au circuit d'alimentation des cellules photo électriques et du circuit intégré comparateur précité. Avantageusement, dans le but d'obtenir un rapport prédéterminé des courants des cellules photoélectriques en cas d'éclairement normal de chacune d'elles, l'extrémité du pont de résistances de la cellule intérieure est reliée à un pont auxiliaire de résistances limitant le courant correspondant à cette cellule intérieure, de manière à obtenir le rapport désiré. Comme il a été indiqué précédenent, la cellule placée à 1' extérieur du feu a pour rôle de fournir une information concernant l'état de transparence de l'optique qui n'est pas à l'abri des salissures. Cependant ces salissures pourraient ne recouvrir qu' une partie de l'optique ; c'est pourquoi dans le but d'éliminer toute information erronée, suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, la cellule disposée à l'extérieur du feu est orin tée en direction d'une surface jouant le rôle de réflecteur et découpée à un profil tel qu'elle réfléchit} en les concentrant sur la cellule, tous les rayons lumineux traversant l'optique considérée et formant la partie inférieure du faisceau du feu. En raison des conditions de température élevée règnant à l'intérieur des feux, avantageusement les cellules photoélectriques du dispositif sont des cellules photodiodes. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Figure 1 est une vue schématique montrant le circuit d'alimentation d'une installation de balisage de piste d'un type connu, Figure 2 est une vue en plan par dessus d'un feu de piste équipé du dispositif selon l'invention, Figure 3 est une vue en élévation de côté avec demi-coupe partielle suivant 3-3 de figure 2 du feu de figure 2 , Figure 4 montre une forme d'exécution du schéma électrique du dispositif selon l'invention. Le circuit d'alimentation représenté à la figure 1 permet l'alimentation en énergie électrique de lampes 2 ; ces lampes 2 sont très nombreuses, par exemple leur nombre est de l'ordre du millier et l'ensemble de ces lampes constitue un dispositif lumineux d'approche de précision pour pistes d'aérodromes, composé, par exemple, de lampes aux halogènes. Les lampes 2 sont réparties en groupes dont chacun est alimenté par un transformateur principal 3 ; chaque groupe de lampes se divise à son tour en sous-groupes dont chacun est alimenté par un transformateur auxiliaire 4. Les primaires des transformateurs principaux 3 sont alimentés sous une tension U constante amenée par deux conducteurs 5 communs à toute l'installation. Le secondaire d'un transformateur principal j comporte plusieurs bornes i sur lesquelles on peut se brancher au choix, chaque borne 6 correspondant à un degré de réglage de a luminosité des lampes 2 du groupe alimenté par ce transformateur principal 2. Les transformateurs auxiliaires 4 délivrent un courant constant, quel que soit lut nombrf fampes 2 qu'ils alimentent et qui sont en état de fonctionner. Les transformateurs principaux 3 sont montés en parallèle. Les transformateurs auxiliaires 4 d'un mgme groupe de lampes 2 sont montés eisérie. Les lampes 2 d'un même sous-groupe sont montées en série. A chaque lampe 2 est associée un relais 2 qui lorsque la lampe est grillée et qu'aucun courant ne la traverse, court-ciruuite cette lampe en provoquant la fermeture d'un contact 8. Les lampes 2 peuvent être, par exemple, comme illustré sur les figures 2 et 3, du type logé dans un socle 9 de hrme circulaire scellé dans la piste d'aérodrome, l'ensemble formé par une lampe 2 et son socle constituant alors un feu noyé dans la piste. Un couvercle amovible 10, maintenu par des vis ou des 6 Z6 sU 12 sur le socle 9, supporte les principaux organes du dispositif, ce qui permet leur entretien à l'atelier. Chaque feu comporte, de part et d'autre de son socle 9, une ouverture 13 destinée au passage du fil d'alimentation de sa lampe 2. Le feu représenté aux figures 2 et 3 est un feu de piste bidirectionnel, dont la lampe 2 éclaire dans deux directions opposées. Des lentilles 14, réalisées en verre résistant, des filtres de couleur éventuels, et des alvéoles 15 creusés dans le couvercle 10, permettant d'obtenir l'éclairage désiré. L'invention s'applique non seulement aux feux bidirectionnels, mais encore aux feux d'un type quelconque, et en parti culer aux feux unidirectionnels. De tels feux, d'une importance capitale pour la sécurité aérienne, ne sont efficaces que si la lampe 2 fonctionne normalement, et si les salissures inévitables qui recouvrent les lentilles 14 et les alvéoles 15 sont de peu d'importance: de telles salissures sont par exemple constituées par du caoutchouc ou du kér.sène provenant des avions qui empruntent la piste. Une surveillance de l'éclairage s'impose donc, et 1' invention concerne précisément un procédé et un dispositif de contrôle de l'intégrité du fonctionnement du balisage lumineux. Ce procédé de contrôle utilise des cellules photoélectriques placées 8gr le feu, et sensibles à la lumière émise par ce dernier. Une cellule photoélectrique 16 est disposée à l'intérieur du feu, de façon à être éclairée directement par la lampe 2, donnant ainsi une image de la brillance de cette lampe. Une autre cellule phttoélectrique17 est disposée sur le couvercle 10, à l'extérieur, de façon à être éclairée indirectement par la lampe 2, à travers l'optique du feu. Une seule cellule extérieure 17 est suffisante dans le cas d'un fen anidirectionnel, tandis que pour un feu bidirectionnel, il est souhaitable de contrôler les deux faisceaux lumineux, en disposant une cellule 17 sur chacun d'entre eux, Cette dernière disposition est adoptée dans la forme d'exécution représentée sur le dessin, bien que, pour des raisons de simplifications, l'on ait représenté sur le schéma électrique de la figure 4 une seule cellule extérieure 21. La cellule extérieure 21 doit, si possible, fournir une information représentative Bp l'état opérationnel du feu et non pas une information qui dépend seulement de l'état de la lampe 2. En outre, cette information doit concerner toute 1' optique 14 et non seulement la partie située entre la lampe 2, et la cellule extérieure 17. Pour cette raison une surface 18 est ménagée, face à l'optique du feu, dans l'alvéole 15, pour réfléchir sur la cellule 17 les rayons de toute la largeur du faisceau lumineux . La surface 18 est sensiblement verticale, elle s'étend donc sur toute la largeur du faisceau. La cellule 21 est par conséquent éclairée par un faisceau traversant la lentille 14 et le fond de l'alvéole 15, faisceau dont l'intensité lumineuse est diminuée par les salissures éventuellement présentes sur l'optique et dans ladite alvéole. A l'intérieur du feu, il règne une température élevée qui interdit l'emploi de cellules photoéectriques d'un type quelconque; on utilise de préférence des photodiodes, notamment au silicium, qui supportent des températures pouvant atteindre 12500. Ges cellules sont placées, de préférence, aux emplacements où la température est la plus faible. Lorsque le feu se salit le signal de la cellule intérieure 16 reste constant, tandis que le signal de la cellule extérieure 21 diminue. Le circuit électrique associé aux celldles est tel qu'en cas d'éclairement normal de chacune d'elles, le rapport du courant de la cellule extérieure 21 au courant de la cellule intérieure 16 soit égal à l'inverse du rapport de luminosité minimale admise. Par exemple, si on admet une diminution de moitié de la luminosité, le signal émis par la cellule extérieure 21 doit être égal au double du signal émis par la cellule intérieure 16, lorsque le feu est parfaitement propre. Le courant émis par les cellules étant proportionnel à l'intensité lumineuse reçu il résulte de ce qui précède que, si l'intensité lumineuse du faisceau devient inférieure à la valeur minimale admise, le rapport du courant de la cellule extérieure 21 au courant de la cellule intérieure 16 devient inférieur à 1 ; autrement dit la différence de courant des deux cellules, initialement positive, devient négative. Un élément comparateur 19 contrôle cette différence de courant, et émet un signal à sa sortie pour une différence des courants négative. Au cas où la lampe 2 est détériorée, par exemple si le filament de la lampe 2 est coupé, les cellules 16 et 17 n'émettent aucun courant puisqu'elles ne sont pas éclairées. Dans ce cas aussi, l'élément comparateur 19 réagit en émettant un signal. Ainsi, on recueille à la sortie de cet élément comparateur 19 un signal dès que le feu est dans un état non opérationnel. Ce signal constitue une information, codée ou non, qui peut être transmise à un tableau de surveillance, placé par exemple dans la tour de contrôle de l'aérodrome, et donnant une vue d'ensemble de l'état de fonctionnement du balisage lumineux. L'information peut aussi être dirigée vers un calculateur qui, tenant compte du nombre et de la répartition des feux défectueux, autorise ou interdit l'usage dn la piste. La figure 4 montre une forme d'exécution du circuit électrique servant à alimenter les cellules 16 et 21, ainsi que l'élément comparateur 19. Le cadre en traits-mixtes contient tous les organes situés à l'intérieur d'un feu. Le circuit servant à alimenter les organes destinés au contrôle de ce feu est alimenté par le secondaire d'un transformateur à saturation 20, dont le primaire est traversé par le courant d'alimentation du feu considéré. Ce transformateur 20 est saturé même par le courant correspondant à l'éclairement minimal de la piste. Ainsi, le courant d'alimentation des organes de contrôle est constant. Un pont redresseur 22 à diodes redresse le courant dès sa sortie du secondaire du transformateur 20. Une alimentation stabilisée ?3 fournit un courant continu de faible voltage, par exemple de 5 volts, quelles que soient les variations du courant dans la lampe 2, et méme lorsque la lampe, étant hors service, est shuntée par son relais de courtcircuit 2. Les deux cellules 16 et 21 ont une de leurs extrémités commune, l'autre étant reliée à un pont de résistances, respectivement 24 et 25. Un point de chacun de ces ponts de résistances est relié à l'une des entrées 26 de l'élément comparateur 19. Les circuits d'alimentation des deux cellules 16 et 21 ne sont pas indépendants, puisque, pour un feu propre, on désire obtenir un certain rapport des courants émis par ces cellules, rapport égal par exemple à 2 comme il a déjà été signalé. A cet effet, une extrémité- 27 du pont de résistances 24 associé à la cellule intérieure 16 est reliée à un pont auxiliaire formé de deux résistances 28 et 29 , dont les valeurs sont choisies telles que l'on obtient le rapport d'intensités voulu. L'élément comparKteur 19 est purement électronique, et constitué par un circuit intégré. il reçoit à ses deux entrées 2i, les signaux émis par les cellules, et alimente, par sa sortie, la base d'un transistor NPN 30. En cas de fonctionnement correct du feu, on obtient un niveau "zéro" en 31 à la sortie du circuit intégré comparataur 19. En cas de mauvaiifonctionnement, on obtient un niveau "un" en L'émetteur et le collecteur du transistor 30 sont reliés à deux bornes 32 et Q2, sur lesquelles est branché un circuit extérieur au feu, non représenté sur le dessin, servant à la transmission du signal fourni par l'élément comparateur 19. Le niveau "zéro" en 31 met le transistor 30 à l'état bloqué, correspondant à un fonctionnement correct du feu. Le niveau "un" en 31 met le transistor 30 à l'état saturé, correspondant à un mauvais fonctionnement du feu. Ce dispositif s'ajuste, en permanence, à toutes les valeurs de l'intensité du feu, tout en étant alimenté par le çourant traversant la lampe 2 du feu. il permet une surveillance à distance efficace de l'état de la lampe, et de l'état extérieur du feu. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de contrôle qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation, quel que soit notamment le type du feu dont on contrôle le fonctionnement. REVENDICATIONS 1. - Procédé de contrôle de l'intégrité du fonctionneient des balisages lumineux, réalisés au doyen de langes associées à des optiques appropriées, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser, pour chacun des feux du balisai. lumineux, au soins deux cellules photoélectriques disposées de façon à être éclairées par le feu considéré, l'une directenent et l'autre à travers l'optique de ce feu, à comparer les courants contrblés par ces cellules et à utiliser la différence de ces courants colle source de contrôle de l'état opérationnel de ce feu. 2. - Procédé de contrôle de l'intégrité du fonctionnement de balisages lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport du courant de la cellule extérieure à celui de la cellule intérieure est établi pour qu'en cas d'éclaireient normal de chacune d'elles il soit l'inverse du rapport de lumino- sité minimale admise par le balisage, de sorte qu'un rapport de courant inférieur à 1, correspondant à une différence de courant négative entre les deux cellules, indique, de même que 1' absence totale de courant, l'état non opérationnel de ce feu. 3. - Dispositif pour la irise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux cellules photoélectriquos dont chacune est associée à un circuit constitué par un pont de résistances et reliée à l'une des entrées d'un circuit intégré coiparateur, déterminé de manière à envoyer un signal à sa sortie lorsqu' aucun signal n'apparat à ses deux entrées ou lorsque le courant correspondant à la cellule extérieure est inférieur à celui correspondant à la cellule intérieure, la sortie de ce circuit intégré coiparateur contrôlant le fonctionnesent d'un transistor et la source d'aliientation de cet ensemble étant constituée par le secondaire d'un transformateur à saturation, dont le prinaire est traversé par le courant d'alimentation du feu considéré, ce transformateur étant relié à travers un pont redresseur au circuit d'aliventation des cellules photoélectriques et du circuit Intégré cosparateur précité. 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrinitO du pont de résistances de la cellule in extérieure est reliée à un pont auxiliaire de résistances limitant le courant correspondant à cette cellule intérieure, de manière à obtenir le rapport désiré. , - dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions S et +, caractrisé en ce que la cellule disposée à 1' extérieur du feu est orientée en direction d'une surface jouant le rôle de réflecteur et découpée à un profil tel qu'elle réflé- chit, en les concentrant sur la cellule, tous les rayons lumineux traversant l'optique considérée et formant la partie inférieure du faisceau du feu. o. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les cellules photoélectriques du dispositif sont des cellules photodiodes