Brevet FR2213533A1 — publié le 19740802

, L invention concerne le dom@ine des circuits électriques à commande par oscillateur pour les relais et les électro-aimants. Divers circuits de commande sensibles à une variation d'un paramètre électrique, par exemple la capacité ou la résistance sont déjà connus dans l'art antérieur, et ont de nombreuses applications. il est conseille par exemple de se reporter aux brevets des Etats-Unis d'Amérique suivants 3.200.304, 3.200.303, 3.275.879, Re26.828, 3.339.212 3.382.408, 3.435.298, 3.492.542, 3.@51.753, 3.@@@.368, 3.564. 3.@68.005, 3.@68.006, 3.569.728, 3.571.666. 3.314.081. Cependant, les circuits décrits dans ces brevets nécessitent dans de nombreuses applications un réglage soigneux, plus particulièrement car l'amplitude du signal auquel ces circuits sont destinés à répondre est généralement tries petite. En outre, des difficultés sont ren@@trées concernant le glissement à long tecne des éléments do circuit. L'invention concerne un circuit de commande sensible à une condition, qui règle automatiquement le niveau de reférence du paramètre contrôlé en réponse à des variations lentes de ce paramètre et à des valeurs d'un élément du circuit, mais qui entrasse une variation de l'état d'excitation d'un circuit de charge en réponse à une variation rapide du paramètre contrôlé. En d'autres termes, l'invention concerne on circuit de commande sensible à une condition, sensible à la vitesse de variation du paramètre contrôlé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé qui représente un schéma du circuit formant le mode préféré de réalisation de l'invention. Sur la figure unique, une source classique d'alimentation en courant alternatif 100 (117 V efficaces, 60 Hz) est branchée entre les bornes d'alimentation d'entrée 002 et 004. La borne 002 est reliée au conducteur 006, et la borne 004, qui est de préférence mise à la masse, est reliée au conducteur 008. Un circuit de conversion du courant alternatif en courant continu 200 délivre une sortie en courant continu basse tension sur lé conducteur 010, ainsi qu'une sortie en courant continu haute tension à travers le conducteur 012, à l'oscillateur basse fréquence à relaxation 300, dont le mode de réalisation de base est décrit et revendiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amerique n 3.199.033 (Atkins et col.).La sortie de L'oscillateur 300 est généralement constituée d'une série d'impulsions variant en continu, comportant l'entrée d'un amplificateur 400 en courant alternatif à deux étages, dont la sortie commande l'état de conductivité d'un premier circuit de commutation 500 normalement conducteur. Ce circuit de commutation à hystérésis positive, autopolarisant, est décrit et revendiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3,508.120 (Atkins). Un premier circuit redresseur et de filtrage du courant 600 est branché entre les bornes de sortie du circuit de commutation 500 et l'enroulement du relais 700 de commande de charge.Le circuit intermédiaire 800, dont les impulsions du signal d'entrée à bas niveau proviennent du premier étage en classe A de l'amplificateur 400, commande un second circuit de commutation 900 qui est branché à travers un second circuit redresseur et de filtrage du courant -1000, à l'enroulement du relais 1100. Les contacts fixes du relais 1100 sont branchés dans an circuit de charge et de décharge 1200. L'armature du relais 1100 est normalement reliée à travers la paire de contacts inférieurs du relais 700 au condensateur 1208, qui sert à polariser la gâchette G du transistor à effet de champ métal-oxyde-semí-eonducteur 322. Pendant le fonctionnement, les impulsions de sortie de l'oscillateur 300 sont réglées de manière à avoir une polarLté négative, à l'aide du condensateur variable 314 par exemple. L'amplitude de ces impulsions de sortie varie lorsque la résistance source S-drain D du transistor 322 varie. Cependant, les variations d'amplitude doivent normalement rester à l'intérieur de limites prédéterminées correspondant aux seuils de déclenehement du premier circuit de commutation 500, qui doit normalement rester conducteur pour empêcher l'excitation du relais de commande de charge 700, et du second circuit de commutation 900, qui doit normalement etre alternativement conducteur et non conducteur. La sortie de l'oscillateur 300 est appliquée à l'amplificateur en courant alternatif à deux étages 400, dont le premier étage effectue l'inversion de polarité des impulsions d'entrée négatives, La résistance de charge 404 du premier étage est réglée par une prise 406 pour appliquer les impulsions du signal d'entrée à l'amplificateur 800 à charge d'émetteur et à étage unique.Les impulsions variables positives amplifiées appliquées au circuit de commutation 900, qui, en l'absence de signal d'entrée, est rendu non conducteur par le circuit de polarisation comportant la résistance 904 et le condensateur 906, rendent alternativement ce circuit de commutation conducteur et non conducteur lorsque l'amplitude de ces impulsions devient respectivement supérieure et inférieure. Par conséquent, le relais 1100 est alternativement désexcité et excité. Lorsque le relais 1100 est désexcité, lorsque des impulsions d'entrée relativement importantes sont appliquées au circuit de commutation 900, un trajet de charge se ferme entre la borne positive de la batterie 1200, à travers la résistance 1202, le contact supérieur et l'armature du relais 1100, et l'armature inférieure et le contact associé du relais 700, et le condensateur 1208.Lorsque la charge positive du condensateur 1208 croit, la résistance entre les électrodes de drain èt de source du transistor 322 croit lorqu'une tension positive est appliquée à la gâchette par la résistance facuItative 1206. Ainsi, la résistance totale dans le trajet de décharge du condensateur 314 est augmentée et l'amplitude des impulsions positives développées aux bornes des résistances combinées 306 et 308 est également augmentée. Les impulsions négatives d'amplitude pratiquement constante développées simultanément aux bornes de la résistance 304 dans le trajet de décharge du condensateur 316 sont opposées à ces impulsions positives croissantes, réduisant l'amplitude des impulsions de sortie négativesde l'oscillateur 300.Par conséquent, l'amplitude des impulsions du signal d'entrée du circuit de commutation 900 est réduite à un niveau pour lequel elles sont inefficaces pour surmonter la tension de polarisation aux bornes du condensateur 906, le circuit de commutation 900 devenant alors non conducteur. Le ra@@is 1100 est alors excité, ce qui ouvre le trajet de charge du oondensateur 1208 etierme le trajet de décharge compris entre ce condensateur, la paire de contacts inférieurs du relais 700, ltarmature et le contact inférieur du relais 1100, la résistance 1204 et la masse.Lorsque la tension positive du condensateur 1208 décrit, la résistance entre les électrodes de drain et de source du transistor 322 décrit, entraînant une diminution de la resis- tance du trajet de décharge du condensateur 314 dans l'oscillateur 300. Par conséquent, l'impulsion positive développée aux bornes de la résistance 306, 308 décroît, entraînant un accroissement de l'amplitude des impulsions sortie négativesde l'oscillateur 300. Cet accroissement sera suffisant pour rendre conducteur le circuit de cl nutation 900, le relais 1100 devenant à nouveau désexcité, et la charge du condensateur 1208 s'effectuant conne décrit ci-dessus. De cette manière,-le circuit oscille consta-sent autour d'un niveau de référence qui peut varier conforaéient aux variations de la capacité à la masse détectée par-l'antenne 312. La vitesse à laquelle le circuit oscille est déterminée par les constantes RC du trajet de charge et du trajet de décharge du condensateur 1208. Lorsque des facteurs extérieurs tels que les variations d'humidité et de température font varier lentement la capacité détectée, le circuit règle automatiquement son niveau de référence, c 'est-à-dite la vaIeur de la capacité détectée sans signal à laquelle un accroissement minimal predéterminé de la capacité de signal doit autre ajout ou soustrait à une vitesse prédétersinée minimale pour exciter la charge. Lorsqu'une personne ou un objet vient à proximité de l'antenne 312, une augmentation supplémentaire de capacité est ajoutée en série entre l'antenne 312 et la masse. il se produit donc un accroissement de la capacité totale formée par la capacité variable 314, l'antenne 312 et la personne ou objet à proximité de l'antenne 312, entraînant un accroissement du courant de décharge passant dans le tube au néon 320 et les résistances 306 et 308. Par conséquent, les impulsions sur les résistances 306 et 308 deviennent plus positives. Ces impulsions étant en opposition avec les impulsions négatives pratiquement constantes engendrées aux bornes de la résistance 304 par la décharge du condensateur 316 à travers le tube au néon 320 et cette résistance, chaque impulsion de sortie totale de ltoscillateur deviendra moins négative. Cette diminution d'amplitude fait diminuer les impulsions d'entrée du circuit de commutation 500 jusqu'à un niveau pour lequel elles ne peuvent plus surmonter la tension de polarisation de coupure aux bornes du condensateur 506. Par conséquent, le circuit de cormnutation 500 devisent non conducteur, entraînant l'excitation du relais 700. Simultanément, le trajet du courant de charge et de décharge entre le circuit 1200-et le condensateur 1208 est interrompu par l'ouverture de la paire de contacts inférieurs du relais 700. Par conséquent, le niveau de référence de la capacité détectée est gelé, car la résistance source-drain du transistor 322 est maintenue à une valeur constante.Le condensateur 1208 ne pouvant plus se décharger dans les relais 700 et 1100, et ne pouvant pas se décharger. dans la résistance 1206 et la gâchette du transistor 322 à la suite de sa résistance d'entrée extreeement élevée, la résistance source-drain du transistor 322 doit rester constante. Lorsque la capacité de signal, c'est-à-dire l'augmentation de capacité entre l'antenne 312 et la masse ajoutée par la proximité d'une personne ou d'un objet est supprimée, lorsque cette personne ou cet objet s'éloigne de l'antenne 312, les impulsions d'entrée du circuit de corata- tion 500 deviendront plus positives et rendront b nouveau ce circuit de cormutation conducteur.Le relais 700 se désexcitera alors, et rétablira la connexion originale du circuit de charge et de décharge 1200 au condensateur 1208, et déconnectera la charge de la source d'alirentation. L'oscilla- tion précédemment décrite recommence à nouveau entre le niveau due référence de la capacité entre l'antenne 312 et la masse qui existait à l'instant d'excitation du relais de commande de charge 700. Les valeurs des divers composants du circuit décrit constituant le mode préféré de réalisation de l'invention sont les suivantes Résistances Condensateurs 202 - 1 M # # 206 - 0,0022 204 - 22 k # 208 - 0,22 F 302 - 15 M # 210 - 0,47 F 304 - 4,3 k # 212 - 0,47 pF 306 - 27 k # 214 - 0,01 308 - 100 k # 312 - 100 pF approximativement 402 - 330 k # 314 - 300 pF approximativement 404 - 50 k # 316 - 300 pF approximativement 406 - Bras de commande 412 - 0,01 408 - 100 k SI 414 - 100 pF 410 - l) k # 416 - 0, Oul F 502 - 8,2 k # 506 - 0,1 F 504 - 100 k # # 602 - 0,001 802 - 100 k # 604 - 16 jiF 804 - 10 k Q 8u6 - 100 pF 902 - 8,2 k # 808 - 0,01 F 904 - 100 k # 906 - 0,1 F 1202 - 10 M # 1002 - 0,001 F 1204 - 30 M # 1004 - 16 F 1206 - 1 M # 1208 - 0,22 F Transistors Diodes 322 - 2N5457 .216 - 1N5059 418 - 2N3567 218 - 1N5059 420 - 2N3;;67 220 - 1N5059 508 - 2N4248 o06 - 1N5059 510 - 2N3567 1006- 1N4148 810 - 2N3567 908 - 2N4248 Relais 910 - 2N3567 700 - RBM-61-167 1100- RBM-61-167 Tube au néon Batterie 320 - T2-27-1w250 1210 - 6V Les avantages de 1 invention, ainsi que certains modific-ations à son mode de réalisation décrit apparattront au spécialiste. Par exemple, l'oscillateur300, sensible à la capacité, peut être modifié pour déterter des variations de la résistance, comme décrit dans lè brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3.500.374, ou pour c-ontroler tout autre paramètre ou condition électriques.Le signal de sortie de l'oscillateur 300 peut être réglé pour maintenir le relais de commande de charge 700 normalement excite, au lieu de normalement désexcité. Au lieu d'obtenir un signal de premier étage réduit en branchant la résistance de charge 404 dans le premier étage de l'amplificateur 400 pour obtenir un signal réduit (par rapport au signal délivré au second étage de l'amplificateur 400), à l'amplificateur 800, pour appliquer des impulsions d'entrée à niveau faible au circuit de corrirnutation 900, ce circuit 9uO peut être modifié pour avoir une tension de déclenShement superieure, en utilisant des transistors et des amposants du circuit de polarisation différentes du circuit de commutation 500, pour obtenir ta commutation alternée entre les états conducteurs et non conducteurs, en appliquant les impulsions de sortie variables de l'amplificateur 400 directement au circuit de commutation modifié 900, ou en reliant la sortie du premier étage de l'amplificateur 400, sans réduction ou modification, directement à l'amplificateur 800. Le trajet du courant de charge et de décharge entre la jonction du condensateur 1208 et de la résistance 1206, et l'armature du relais 1100 peut être directement relié, si, dans une application particulière, le niveau de référence de la capacité détectee à l'instant d'excitation de la charge ne doit pas être maintenu au-dela de cet instant. Dans une telle application, le trajet du courant de charge et de décharge devrait être commandé uniquement par le relais 1100, et la compensation du glissement lent du niveau de référence et des valeurs des composants du circuit devrait être continue quel que soit l'état d'excitation de la charge. Un transistor à effet de champ à jonction peut être utilisé à la place du transistor 322, préférable à cause de son impédance d'entrée supérieure. Les relais 700 et 1100 peuvent être remplacés par un circuit à l'état solide convenable. Il va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. R E V E N D I C -A T I O N S 1 - Circuit de commande sensible à une condition et à autoréglage, caractérisé en ce qu'il comporte un premier circuit fonctionnant pour modifier l'état d?excltation d'une charge en réponse à des variations rapides d'un niveau de référence d'un paramètre contrôlé; et un second circuit fonctionnant en réponse à un signal provenant du premier circuit pour régler le niveau de référence en réponse à des variations lentes du paramètre contrôlé. 2 - Circuit de commande selon la revendicattn 1, caractérisé en ce que le premier circuit comporte un oscillateur basse fréquence à relaxation ayant une résistance variable à régulation de tension montée dans sa branche de sortie, cet oscillateur fonctionnant pour produire un signal sous la forme d'impulsions de sortie, qui varient normalement entre des limites supérieure et inférieure prédéterminées, en réponse à des variations de la résistance variable à régulation de tension. 3 - Circuit de commande selon la revendication 2, caraçtérisé en ce que la résistance variable à régulation de tension est alimentée par une tension de commande variable par le second circuit. 4 - Circuit de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier circuit comporte un amplificateur à deux étages fonctionnant pour amplifier le signal de sortie de l'oscillateur, un premier circuit de commutation commandé par la sortie de l'amplificateur, et un premier circuit redresseur et de filtrage du courant branché entre le circuit de commutation et un premier relais'8 commande de charge, pour permettre l'excitation continue du premier relais lorsque le premier circuit de commutation n'est pas conducteur, et pour empêcher l'excitation de cé premier relais lorsque le premier circuit de commutation est conducteur. 5 - Circuit de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier relais à commande de charge comporte une première et une seconde armature fonctionnant pour commander une premier et une seconde paire de contacts, la premiérepaire de contacts fonctionnant pour commander l'état d'excitation d'une charge, et la seconde paire-de contacts fonctionnant pour réaliser ou couper la connexion entre le second circuit et la résistance variable à régulation de tension. 6 - Circuit de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que le signal reçu du premier circuit provient du premier étage de l'amplificateur. 7 - Circuit de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second circuit comporte un circuit de charge et de décharge fonctionnant pour appliquer une tension de commande à la résistance variable à régulation de tension dans l'oscillateur. 8 - Circuit de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de charge et de décharge comporte un condensateur, un second relais dont l'armature est reliée à la borne haute du condensateur, et ayant un premier et un second contact s'engageant avec l'armature pour relier le condensateur à un trajet de courant de charge ou un trajet de courant de décharge respectivement. 9 - Circuit de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tension aux bornes du condensateur comprend la tension de commande appliquée à la résistance variable à régulation de tension. 10 - Circuit de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que le second relais est commandé par un second circuit de commutation qui est normalement rendu alternativement conducteur et non conducteur en réponse au signal reçu du premier circuit, et est relié au second relais par un second circuit redresseur et de filtrage du courant fonctionnant pour permettre l'excitation continue du second relais lorsque le second circuit de commutation est non conducteur, et pour empêcher l'excitation du second relais lorsque le second circuit de commutation est conducteur.