Brevet FR2219557A1 — publié le 19740920

La présente invention concerne un dispositif de sé curité pour les appareils alimentés par au moins une batterie. On sait qu le fonctionnement des appareils alimentés par batterie peut Etre gravement perturbé lorsque la tension aux bornes de leur batterie d'aLimentation tomhe en permanence en-dessous de sa valeur nominale, en dépit d'une recharge régulière et correcte de ladite batterie; ce phénomène peut être dû à diverses raisons, notamment le vieillissement des éléments de la batterie. Dans le cas particulier des postes téléphoniques à encaissement, dans lesquels les organes d'encaissement sont alimentés par une batterie, les. opérations d'encaissement sont perturbées, et m8me supprimées, lorsque la tension aux bornes de la batterie d'alimentation a diminué de façon permanente, d'une quantité déterminée, par rapport à sa valeur nominale. Le dispositif de sécurité selon la présente invention permet de protéger les appareils alimentés par batterie contre les perturbations de leur fonctionnement, ddes à une diminution permanente de la tension aux bornes de leur batterie d'alimentation; il est applicable en particulier pour assurer la sécurité de l'encaissement des taxes dans Les postes téléphoniques à encaissement, dont les organes d1en- caissement sont alimentés par batterie. Le dispositif de sécurité selon la présente invention est du type qui vient d'strie indiqué, et il est caractérisé en ce qu'il comporte une source produisant une tension de référence égale à la valeur nominale de la tension de la batterie d'alimentation, des moyens pour détecter le sens et l'amplitude de la différence entre la tension aux bornes de la batterie d'alimentation et la tension de référence, et un commutateur, commandé par lesdits moyens détecteurs, pour déclencher électriquement certaines manoeuvres de protection du fonctionnement de L'appareil, notamment de l'encaissement des taxes téléphoniques, seulement si ladite différence de tension est négative et supérieure en amplitude à un seuil déterminé. Dans une première forme de réalisation du dispositif de sécurité selon la présente invention, la source de tension de référence est une seconde batterie, identique à la première, et le commutateur est disposé de telle sorte que, lorsqu'il est commandé, il déconnecte la batterie insérée dans le circuit à alimenter et y connecte l'autre batterie. Ce dispositif de sécurité selon la présente invention assure donc que l'appareil, notamment le poste téléphonique à encaissement, est toujours alimenté par celle de ses deux batteries dont la tension aux bornes est la plus élevée, et de préférence égale à la valeur nominale prévue, pourvu que l'état des deux batteries d'alimentation de l'appareil ou du poste soit contrôlé périodiquement en vue du remplacement de la batterie défectueuse. Dans une seconde forme de réalisation du dispositif de sécurité selon la présente invention, le commutateur est disposé de telle sorte que, lorsqu'il est commandé, il déclenche électriquement l'interdiction de certaines manoeuvres de l'appareil, par exemple en court-circuitant le cadran de numérotation du poste téléphonique à encaissement, et en interdisant l'alimentation d'un électro-aimant de contrôle de l'ouverture des fentes d'introduction des pièces de monnaie ou des jetons dans le poste téléphonique; dans ce cas, la source de tension de référence peut être une seconde batterie, identique à la première, qui sert seule à l'alimentation de l'appareil, ou bien elle peut Etre constituée essentiellement par une diode de Zener, alimentée à partir de la batterie d'alimentation, unique. Dans le cas de cette seconde forme de réalisation, le seuil à partir duquel la différence de tension décelée par les moyens détecteurs, assure la commande du commutateur, est choisi de telle sorte que le fonctionnement de l'appareil puisse se poursuivre pendant une durée limitée, de telle sorte, notamment, que les opérations d'encaissement des taxes dans le poste téléphonique à encaissement puissent se poursuivre par exemple jusqu'à la fin de la communication en cours; comme cependant le cadran de numérotation dudit poste est court-circuité, et que ses fentes d'introduétion sont obturées par l'action de l'électro-aimant, dès avant la fin de ladite communication en cours, ce dispositif de sécurité selon la présente invention empoche l'étabLissement d'une nouvelle communication, pour laquelle les opérations d'encaissement risqueraient autre per turbées, ou même supprimées. Dans cette seconde forme de réalisation, il est en outre avantageux de prévoir un second commutateur, disposé de manière a neutraliser les moyens détecteurs dans sa position normale d'ouverturv, la fermeture brève dudit second commutateur étant commandée manuellement, pour un controle de l'appareil, ou bien par chacune des impulsions de taxation reçues par le poste téléphonique. A titre dtexemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé deux formes de réalisation du dispositif de sécurité selon la présente invention, en application à un poste téléphonique dont les organes d'encaissement sont alimentés par batterie. Les figures 1 et 2 sont les schémas électriques de ces deux formes de réalisation. Sur la figure 1, la et lb désignent respectivement deux batteries d'alimentation des organes d'encaissement d'un poste téléphonique, non représenté; ces deux batteries la et lb sont identiques, c 'est-à-dire qu'elles produisent notamment, entre leurs bornes respectives, la mente tension nominale; ce sont par exemple des batteries étanches au cadmium-nickel, ne nécessitant aucun entretien Les pales positifs des deux batteries la et lb sont reliés à une m8me borne A, par l'intermédiaire d'un premier contact inverseur, cl, d'un relais électromagnétique bistable, à commande impulsionnelle, comportant deux enroulements, 2a et 2b, tandis que les pales négatifs des deux batteries la- et lb sont reliés en commun, directement, à une borne B. Les organes d'encaissement (non représentés) du poste téléphonique sont connectés entre les bornes A et B, si bien qu'ils sont alimentés par la batterie la ou par la batterie lb selon que le contact inverseur cl du relais bistable se trouve sur son plot a ou sur son plot b. Selon la mEme condition, la différence entre les tensions aux bornes des deux batteries la et lb est détectée par un premier transistor du type p-n-p 3a ou 3b, dont l'émetteur est counec- té au pôle positif de la batterie correspondante, la ou lb, à travers une diode convenablement polarisée, 4a ou 4b, tandis que sa base est reliée au pôle positif de l'autre batterie, lb ou la, par ltintermédiaire d'une résistance, 5a ou 5b, et du contact inverseur cl, placé sur son plot b ou sur son plot a. En traversant un diviseur de tension formé par deux résistances en série, 6a et 7a ou 6b et 7b, le courant de collecteur du transistor 3a ou 3b, polarise la base d'un second transistor, 8a ou 8b, du type n-p-n, qui est inséré, par ses électrodes d'émetteur et de collecteur, dans le circuit d'alimentation, à partir de la batterie correspondante, la ou lb, de l'enroulement correspondant, 2a ou 2b du relais bistable, ce circuit d'alimentation comprenant en outre une résistance en série, 9a ou 9b.Le relais bistable comporte un second contact inverseur c2, disposé de manière à court-circuiter la jonction base-émet- teur du transistor 8a ou du transistor 8b, selon que ledit contact inverseur c se trouve sur son plot a ou sur son plot b. Le dispositif illustré sur la figure 1 fonctionne de la façon suivante Si par-exemple les deux contacts inverseurs cl et c2 du relais bistable se trouvent sur leurs plots respectifs a, les organes d'encaissement, non représentés, de l'appareil téléphonique sont alimentés par la batterie la; comme aucun courant ne traverse prKtiquement les enroulements 2a et 2b du relais bistable, du fait que les quatre transistors 3a, 3M, 8a, 8b sont bloqués, la consommation de l'ensemble du dispositif de sécurité selon la présente invention est extrêmement faible, de l'ordre de quelques nanowatts. Si cependant, pour une raison quelconque, par exemple le vieillissement de ses éléments, la batterie la vient à présenter en permanence une tension entre ses bornes infé rieure à sa tension nominale d'une quantité déterminée, V, comprise par exemple entre 1,6 et 2 Volts, une différence de potentiel correspondante est appliquée entre l'émetteur et la base du transistor 3b, avec une polarité telle que celui-ci commence à conduire; son courant de collecteur, traversant les résistances 6b et 7b, polarise la base du transistor 8b, de telle sorte que celui-ci commence également à conduire, ce qui a pour effet d'introduire une résistance en parallaxe sur 7h, et par suite de réduire la résistance apparente de collecteur du transistor 3b, d-ont la conduction augmente par suite; cette augmentation du courant de collecteur du transistor 3b accroît la polarisation de la base du transistor 8b, et par suite sa propre conduction, et ces pnénomenes cumulatifs se répètent ,usqu'à saturation du transistor 8b, qui établit alors pratiquement un court-circuit entre la borne de la résistance 9b, qui est reliée à son collecteur, d'une part, et le pale négatif de la batterie lb d'autre part.Cette dernière envoie par suite une impulsion de courant dans l'enroulement 2b du relais bistable, dont les contacts cl et c s'inver- Sfinver- sent alors; dès que le contact cl atteint son plot b, les organes d'encaissement du poste téléphonique, connectés entre les bornes A et B, sont alimentés à partir de la batterie lb, dont la tension aux bornes est alors supérieure à celle de la batterie la, et de préférence égale à la tension nominale; lorsque le contact c du relais bistable atteint son plot b, il court-circuite la jonction baseémetteur du transistor 8b, qui est ainsi bloqué; ce qui a pour effet d'isoler à nouveau l'enroulement 2b de la batterie lb; quant au transistor ), il cesse également de conduire dès que le contact cl parvient sur son plot b. Si c'est par contre la batterie lb qui devient défectueuse alors qutelle est en service, pour alimenter les organes d'encaissement, et que la batterie la produit sa tension nominale, le basculement en sens inverse du relais bistable est produit par un fonctionnement bref des transistors 3a et 8a, qui sont ensuite bloqués à nouveau. Cette forme de réalisation du dispositif de sécurité selon la présente invention est susceptible de nombreuses variantes, dont beaucoup sont évidentes pour l'homme de l'art, et qui entrent toutes dans le cadre de l'invention; c'est ainsi que les circuits détecteurs dont les composants principaux sont les transistors 3a et 3b, et les circuits commutateurs, dont les composants principaux sont les transistors 8a et 8b sont susceptibles de réalisations différentes de celle illustrée sur la figure 1, et comportant éventuel- lement chacune plusieurs transistors ou plusieurs autres composants électroniques équivalents. Le relais bistable est également susceptible de réalisations différentes de celle décrite.Il importe seulement que le dispositif de sécurité selon la présenté invention comporte un commutateur, commandé par les moyens détectant le sens et l'amplitude de la différence de tension entre les deux batteries, pour déconnecter la batterie insérée dans le circuit alimenté, notamment le circuit d'encaissement, et y connecter l'autre batterie; la réalisation de ce commutateur peut d'ailleurs Etre quelconque, pourvu que, dans chacun de ses deux états stableus, saConsommation soit très faible, de l'ordre de quelques nanowatts; au lieu autre constitué par la combinaison d'un relais bistable électromagnétique et de transistors commutateurs. comme sur la figure 1, ce commutateur peut titre réalisé par exemple à l'aide de circuits logiques à base de composants du type connu C-MOS, de préférence sous la forme d'un circuit intégré. Sur la figure 2, L1 et L2 désignent les deux fils d'une ligne téléphonique raccordant au central un poste téléphonique P, du type à encaissement; dans le fil L1 sont montés en parallèle l'un sur l'autre, d'une part, la bobine 10 d'un électro-aimant, précédée par une diode 11, convenablement polarisée, et, d'autre part, le contact 12 du cadran de numérotation (non représenté) du poste P, suivi par une diode 13, de polarité opposée à celle de la diode 11. Lorsque la bobine 10 est alimentée, l'électro-aimant mentionné commande l'ouverture des fentes d'introduction des pièces de monnaie ou des Jetons dans le poste P. Sur la figure 2, on a désigné par 14 l'ensemble des organes d'encaissement du poste P, qui sont alimentés en courant continu par une batterie 15, incorporée audit poste, chaque fois que le circuit de taxation, 24, connecté entre les fils L1, L2 de la ligne téléphonique, reçoit une impulsion de taxation par ladite ligne et qu'il ferme par suite ses contacts 24a et 24b. Le dispositif de sécurité selon la présente invention comporte, dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 2, un relais bistable à commande impulsionnelle, pourvu de deux enroulements l6a et 16b, d'un premier contact inverseur clss et d'un second contact inverseur, c2 > , dont le plot a est en l'air, et qui est -connecté de telle façon que, sur son plot b, il court-circuite le contact de cadran 12 du poste P, en série avec la diode 13.La lame du contact c1 est reliée au pale positif de la batterie 15, et ses plots a et b sont connectés de telle façon que, sur son plot b, ledit contact cl ferme le circuit d'alimentation de l'enroulement 16a à partir de la batterie 15,- tandis que, sur son plot a, ledit contact c ferme le circuit d'alimentation, à partir de ladite batterie 15, d'un diviseur de tension formé par une résistance réglable 17 et une résistance fixe 18, en série l'une avec l'autre; ce diviseur de tension 17-18 alimente une diode de Zener 19 en série avec une résistance 20.Un transistor du type n-p-n a sa jonction base-émetteur insérée entre le point commun aux composants 19 et 20 et le point commun aux composants 17 et 18, de manière à détecter la différence de tension entre ces deux points communs, ctest-à-dire, pour un réglage approprié de la résistance 17, à détecter la différence entre la tension effective entre les bornes de la batterie 15 et sa valeur nominale. Le courant de collecteur du transistor 21, amplifié par un transistor 22 de type p-n-p, est envoyé à ltéleetrode de base d'un transistor 23, de même typez servant de commutateur, inséré dans le circuit d'alimentation de l'enroulement 16b à partir de la batterie 15.Un commutateur manuel à impulsions, - 25, normalement ouvert, est inséré dans le circuit d'alimentation de l'enroulement 16a à partir du plot b du contact cl. Enfin, le contact 24b, normalement ouvert,du circuit de taxation 24, est inséré dans la ligne qui relie le pale négatif de la batterie 15 à la résistance 18 du diviseur de tension 17-18; une fermeture temporaire de ce contact 24b est commandée par chaque impulsion de taxation arrivant par la ligne 51-L2. Le dispositif illustré sur la figure 2 fonctionne de la façon suivante En fonctionnement normal, le contact c du relais bistable se trouve sur son plot a, mais, comme le contact 24b est ouvert, les transistors 21, 22, et 23 ne sont pas conducteurs, et les enroulements 16a et 16b ne sont pas alimentés, si bien que la consommation du dispositif de sécurité est pratiquement nulle.Lorsque, au cours d'une communication, une impulsion de taxation arrivant par la ligne téléphonique provoque une fermeture brève des contacts 24a et 24b, et que la tension aux bornes de la batterie 15 présente une valeur inférieure à sa valeur nominale, d'une quantité déterminée Av, la différence de potentiel appliquée à la jonction base-émetteur du transistor 21 est suffisante pour rendre celui-ci conducteur; son courant de collecteur, amplifié par le transistor 22, débloque alors le transistor 23, qui parvient rapidement à la saturation, fermant ainsi le circuit d'alimentation de l'enroulement 16b, dans lequel la batterie 15 envoie une impulsion de courant; le contact cl du relais bistable passe alors sur son plot b, ce qui a pour effet de préparer la remise à zéro manuelle, qui sera décrite ultérieurement; simultanément, lorsque le contact c2 du relais bistable parvient sur son plot b, il court-circuite le contact du cadran 12 du poste, ainsi que la bobine 10 de l'électro-aimant, dont la désexcitation provoque l'obturation des fentes d'introduction du poste P. Cependant, chaque fois que lé circuit de taxation 24 reçoit ensuite une impulsion de taxation par la ligne téléphonique, les organes d'encaissement 14 du poste sont encore alimentés suffisamment par la batterie 15 pour assurer correctement l'opération d'encaissement, dans la mesure où le seuil de tension A V, précédemment mentionné, a été choisi suffisamment petit pour que la tension résiduelle de la batterie 15 autorise la poursuite du fonctionnement des organes d'encaissement 14 pendant une durée suffisante, par exemple jusqu a la fin de la communication en cours. Lorsque par contre cette dernière a pris fin, il est impossible d'établir une nouvelle communication du fait que, d'une part, le cadran de numérotation est neutralisé par le court-circuitement de son contact 12 par le contact c2, placé sur son plot b, et que, d'autre part, les fentes d'introduction du poste téléphenique sont obturées. Le poste téléphonique ainsi neutralisé ne pourra entre remis en service que lors du passage d'un contrôleur, qui remplacera la batterie défectueuse par une batterie en bon état, puis, en actionnant le bouton-poussoir 25, de manière à envoyer une impulsion de courant dans l'enroulement 16a, provoquera l'inver- sion des contacts cl et c3, de manière à Libérer le contact de cadran 12 et à permettre l'alimentation de la bobine 10 de ltélectro-aimant, et par suite l'ouverture des fentes dtintro- duction. Le dispositif selon la présente invention, qui est illustré sur la figure 2, est susceptible des mimes variantes que celui illustré sur la figure 1 et précédemment décrit. En outre, la diode de Zener 19 peut être remplacée par une batterie identique à la batterie d'alimentation 15, mais servant seulement de source de tension de référence, et le contact 24b, au lieu autre actionné par les impulsions de taxation, peut Etre pourvu d'une commande manuelle, actionnée par un contrôleur du poste. REVENDICATIONS 1" Dispositif de sécurité pour les appareils alimentés par au moins une batterie, en particulier pour assurer la sécurité de l'encaissement des taxes dans les postes téléphoniques à encaissement, caractérisé en ce qu'il comporte une source produisant une tension de référence égale à la valeur nominale de la tension de la batterie d'alimentation, des moyens pour détecter le sens et l'amplitude de la différence entre la tension aux bornes de la batterie d'alimentation et la tension de référence, et un commutateur, commandé par lesdits moyens détecteurs, pour déclencheur électriquement certaines manoeuvres de protection du fonctionnement de l'appareil, notamment de l'encaissement des taxes téléphoniques, selllement si ladite différence de tension est négative et supérieure en amplitude à un seuil déterminé. 20 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source de tension de référence est une seconde batterie, identique à la première. 3 Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le commutateur est disposé de telle sorte que, lorsqu'il est commandé, il déconnecte la batterie insérée dans le circuit à alimenter et y connecte l'autre batterie. 4" Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source de tension de référence est constituée essentiellement par une diode de Zener, alimentée à partir de la batterie. 5 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 4, caracterisé en ce que le commutateur est disposé de telle sorte que, lorsqu'il est commandé, il déclenche électriquement l'interdiction de certaines manoeuvres de l'appareil, par exemple en court-circuitant le cadran de numérotation dusposte téléphonique à encaissement, et en interdisant l'alimentation d'un électro-aimant de contrale de l'ouverture des fentes d'introduction des pièces de monnaie ou des jetons dans le poste téléphonique. 60 Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un second commutateur, disposé de manière à neutraliser les moyens détecteurs dans sa position normale d'ouverture, la fermeture brève dudit second commutateur étant commandée manuellement, pour un contrale de l'appareilss ou bien par chacune des impulsions de taxation reçues par le poste téléphonique. 7" Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le commutateur comporte au moins un contact inverseur d'un relais bistable à deux enroulements et à commande impulsionneLle, et que les moyens détecteurs comportent au moins un circuit ou composant polarisé, à seuil de tension,par par exemple au moins un transis- tor, monté en commutateur dans le circuit d'alimentation de l'un des enroulements du relais aistable par la batterie, l'entrée de commande-dudit circuit ou composant commutateur étant reliée à un pale de la source de tension de référence > éventuellement par l'intermédiaire d'un contact dudit relais bistable. 8" Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que chaque circuit commutateur comporte un premier transistor, détecteur, ayant deux électrodes connectées respectivement à des pales homonymes de La batterie et de la source de tension de référence > et une troisième électrode, connectée à l'électrode de commande d'un commutateur à transistors inséré dans le circuit d'alimentation de l'enroulement correspondant du relais bistable, ladite électrode de commande du commutateur à transistors étant éventuellement reliée également à un contact dudit relais bistable, de façon que ledit commutateur soit rouvert à la fin du basculement du relais bistable.