Brevet FR2279285A1 — publié le 19760213

La présente invention est relative à des détecteurs d'état de boucla d'une ligne téléphonique comportant un dispositif électronique à couplage optique ou "coupleur opto-électronique". Un tel coopleur est constitué par la combinaison d'un élément électro-luminescent (telle une diode semiconductrice émettrice de lumière et un élément photo-sensible (diode ou transistor) couplés optiquement mais séparés par un milites isolant électrique. Lorsque la diode électro-lumines- cente est traversée par un courant, elle émet une radiation lumineuse qai active l'élément pheto-sengible. Du fait de leur structure à base de composants semiconducteurs, les coupleurs opto-électroniques présentent la plupart des avantages de ces co posants, tels par exemple : la fiabilité, les dimensions relativement faibles, la rapidité de fonctionnement, la résistance aux chocs ou aux vibrationa. Le dispositifs électroniques utilisant de tels coupleurs possèdent les avantages correspondants et peuvent etre réalisés à un prix relativement bas comparé à celui des relais classiques à enroulement. Un autre avantage de ce type de coupleur est d'offrir une très haute tension d'isolement entre les bornes d'entrée et les bornes de sortie. Une ligne téléphonique est parcourue par un courant d'alirentation dès que l'abonné correspondant décroche le combiné, c'est-à-dire dès que la ligne est fermée. Cependant un courant non négligeable dû aux résistances de fuite.peut exister lorsque le combiné est dans ltétat accroché. C'est pourquoi le détecteur d'etat de boucle associé à une ligne téléphonique doit rester inactif lorsque seul un courant de fuite parcourt la ligne mais doit par contre-être actif en présence du courant d'alimentation. Or ce courant d'alimentation peut etre variable d'une ligne à l'autre. Le seuil du détecteur doit donc se trouver entre la valeur maximale du courant de fuite et la valeur minimale du courant d'alimentation.De plus l'utilisation, dans des installations téléphoniques, de dispositifs comportant des coupleurs opto-électroniques, pose des difficultés quant à la fabrication en série et la stabilité à long terme. En effet, l'expérience montre qu'il faut tenir compte d'une part de la dispersion des caractéristiques dans un meme lot de coupleurs optoélectroniques, et d'autre part de ta dégradation de ces caract ris.tques an fonction de l'âge, de la température, et des conditions d'utilisation. Par exemple, la valeur du courant qui Traverse la diode émettrice a une grande influence sur cette dégradation des caractéristiques. Aussi un objet de la présente invention est la réalisation d'un relais électronique utilisant un coupleur opto-électronique et plus particulièrement un relais de ce type comportant des moyens pour limiter la dispersion et la dégradation des caractéristiques dudit coupleur. Selon une caractéristique de l'invention, on prévoit un détecteur d'état de boucle pour ligne téléphonique comportant un élément électroluminescent et un élément photo-sensible, un générateur de courant fournissant un courant qui est fonction du courant traversant la ligne, une résistance reliée audit générateur de courant, un circuit de commande dudit élément électro-luminescent comprenant une diode de référence dont la tension de référence est comparée à la tension apparaissant aux bornes de ladite résistance, et une résistance de limitation de courant en série avec ledit élément électro-luminescent. Selon une variante de l'invention, la diode de référence, la résistance de limitation de courant et l'élément électro-luminescent sont en série et disposés en parallèle sur ladite résistance reliée audit générateur de courant. Selon une autre variante de l'invention, la diode de référence commande l'tat de conduction d'un transistor dans le circuit collecteur duquel se trouvent en série ledit élément électro-luminescent et ladite résistance de limitation de courant. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparattront au cours de la description suivante d'un exemple de réalisation des différentes variantes, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels : - La figure 1 représente un schéma simplifié d'un détecteur d'état de boucle comportant des coupleurs opto-électroniques ; - La figure 2 montre une première variante du détecteur d'état de boucle selon l'invention - La figure 3 montre une autre variante du détecteur d'état de boucle selon l'invention - La figure 4 présente une courbe caractéristique du détecteur d'état de boucle montré à la figure 2 - La figure 5 présente une courbe caractéristique du détecteur d'état de boucle montré à la figure 3. Le schéma de la figure 1 permet de définir certains des problèmes que pose la détection d'état de boucle d'une ligne téléphonique à l'aide de coupleurs opto-électroniques. La ligne est alimentée à partir d'une source de tension (- 48 volts) par l'intermédiaire d'un pont d'alimentation FB. Les résistances RL symbolisent les résistances série de la ligne tandis que la résistance RF représente les résistances de fuite. L'interrupteur K symbolise, selon sa position, l'état accroché ou décroche du poste d'abonné.Le pont d'alimentation FB peut etre réalisé de manière conventionnelle, par exemple deux enroulements métriques disposés sur le meme noyau ou selon un schéma électronique tel que celui décrit dans la demande de brevet français n0 73 03357 déposée par la demanderesse le 31 Janvier 1973, et intitulée "Pont d'alimentation électronique pour ligne téléphonique". Sur le schéma de la figure 1, on a disposé en série avec chaque borne de la source d'alimentation, un coupleur opto-électronique.Il est bien entendu qu'à chaque diode est associé un élément photo-sensible servant, par exemple, pour commander des circuits logiques, tels que la porte logique P, qui transmettent l'état du détecteur. Ainsi, lorsque le combiné est accroché, c'est-à-dire l'interrupteur K est ouvert, seule la résistance de fuite RF est la cause d'un courant dans la ligne et par suite dans les diodes électro-luminescentes L. Ce courant de fuite est assez faible de l'ordre de quelques milliampères. Le seuil du détecteur d'état de boucle doit donc etre supérieur à'la valeur du courant de fuite. Par contre, lorsque le combiné est décroché, ou la ligne fermée par l'nterrupteur K, la ligne est parcourue par un courant d'alimentation dont la valeur est par exemple comprise entre 12 et 100 mA. Le seuil du détecteur d'état de boucle doit etre à une valeur comprise entre la valeur maximale du courant de fuite et la valeur minimale du courant d'alimentation. Si ces deux valeurs sont par exemple 3 et 12 mA respectivement, on peut convenir que la valeur de seuil du détecteur sera 7,5 mA.Il est clair que, dans le cas du schéma de la figure 1, le point de fonctionnement du coupleur dépend du rapport de transfert du courant de sortie au courant d'entrée, la charge du transistor de sortie T étant déterminée par la logique utilisée, (1,6 mA par exemple pour une logique "TTL"). Aussi, la résistance R, connectée entre le collecteur du transistor T et la source de tension + V est ajustée de façon à saturer le transistor T pour un courant égal à 7,5 mA dans la diode électro-luminescente L. En d'autres termes, la résistance R doit être ajustée pour chaque coup leur utilisé, en fonction du rapport de transfert des courants dudit coupleur. De plus, tout le courant d'alimentation de la ligne traverse les diodes électro-luminescentes L. Ce courant qui au minimum est égal à 12 mA peut atteindre 100 "A. Or le rapport de transfert des courants subit une dégradation très sensible qui est fonction du temps et de l'amplitude du courant appliqué.Ainsi pour un coupleur donné fonctionnant pendant quarante mile heures avec un courant de 100 mA, la dégradation du rapport de transfert des courants est de 50 I. Cela signifie que pour un coupleur donné dont le rapport de transfert des courants est initialement de 0,2, le courant dans la diode électro-luminescente doit Etre,après dégradation de 50 7. dudit rapport, égal à 16 mA pour avoir un courant de sortie de 1,6 mA. Dans ce cas le détecteur ne peut remplir les conditions, à savoir que le seuil de détection soit inférieur à la valeur minimale du courant d'alimentation soit 12 mA.Une solution possible mais coûteuse consisterait à n'utiliser que des coupleurs dont le rapport de transfert des courants serait supérieur à une certaine valeur ( > 0,27 dans l'exemple considéré). Cet exemple de réalisation fait apparaître deux inconvénients majeurs : la nécessité de trier les coupleurs opto-électroniques en rejetant ceux dont le rapport de transfert des courants est trop faible d'une part, et d'adapter la résistance de sortie R aux caractéristiques de chaque coupleur d'autre part. C'est pourquoi, selon l'invention des moyens sont prévus pour ne permettre le passage du courant dans la diode électro-luminèscente du coupleur qu'à partir d'un certain seuil, et d'autre part de limiter le courant maximum traversant ladite diode pour restreindre la dégradation des caractéristiques dudit coupleur. La figure 2 montre une première variante du détecteur d'état de boucle selon l'invention. La commande d'un seul élément électro-luminescent L a été représentée, laquelle, par exemple, peut être insérée entre la borne (- 48 V) et la borne A du pont d'alimentation FB (figure 1). Le détecteur comprend un générateur de courant G commandé par le courant ligne, une résistance R1 reliée au générateur G et, en parallèle sur R1, le circuit de la diode électro-luminescente L comportant en outre une diode de "Zener" Z et une résistance de limitation de courant R2. Le générateur de courant G est un circuit classique qui, grâce à l'intégration monolithique, permet d'obtenir un rapport du courant de sortie au courant d'entrée constant, peu sensible aux variations de température.Un avantage prépondérant d'un tel circuit est la faible chute de tension introduite dans la ligne puisqu'elle est égale à la tension base-émetteur du transistor T1. Si le rapport des courants du générateur G est égal à 1, un courant égal au courant traversant la ligne est disponible sur le collecteur du transistor T2. En présence du seul courant de fuite, seule la branche comprenant la résistance R1 est traversée par ce courant. Lorsque la ligne est normalement alimentée, le courant fourni par le générateur de courant G est réparti entre la branche comprenant la résistance R1 et la branche comprenant la résistance R2, la diode électro-luminescente L et la diode de ',Zener" Z.Le courant maximum traversant la diode L est déterminé par la résistance R2, tandis que le passage du courant dans cette diode L est déterminé par la tension de la diode de "Zener" Z. La courbe caractéristique du courant traversant la diode électroluminescente L en fonction du courant traversant la ligne, pour le détecteur de la figure 2, est montrée à la figure 4. La courbe caractéristique de la figure 4 montre que la diode L est bloquée lorsque le courant traversant la ligne est inférieur à 3 "A, alors qu'elle est traversée par un courant de quelque 10 A lorsque le courant dans la ligne dépasse 12,5 "A. Une deuxième variante du détecteur d'état de boucle selon l'invewtioa est montrée à la figure 3, dans laquelle les éléments remplissant les me fonctions portent les Pbes références qu'à la figure 2. Ainsi on retrouve le générateur de courant G constitué par les transistors T1 et T2, la reia- tance gl, la diode électro luminescente L en série avec la résistance de limitation de courant R2 connectées à la source d'alimentation (- 48 V) d'une part et au collecteur d'un transistor T3 d'autre part.Le transistor T3 est commandé par la diode de "Zener" Z qui est elle meme commandée par la tension apparaissant aux bornes de la résistance R1. Une résistance R3 peut Etre insérée dans le circuit de commande du transistor T3 pour limiter le courant base. Dans ce circuit, la diode électro-luminescente L n'est traversée par un courant que lorsque le transistor T3 est conducteur ; ce courant est alors déterminé par la résistance R2 aux bornes de laquelle est appliquée la tension d'alimentation ( 48 V). Le transistor T3 est conducteur lorsque la tension développée aux bornes de R1 atteint la tension de référence de la diode de Zener Z. La résistance RI est donc déterminée en fonction de la valeur de seuil requise pour le détecteur, et de la tension de référence de la diode Z. La courbe caractéristique du courant traversant la diode électro-luminescente L en fonction du courant traversant la ligne, pour le détecteur de la figure 3, est montrée à la figure 5. Cette courbe présente une transition franche pour un courant traversant la ligne égal à 7,5 mA et le courant dans la diode L est limité à 10 "A. La dégradation des caractéristiques du coupleur associé à ce circuit est très réduite de sorte que meme après un long temps de fonctionnement le détecteur est encore apte à assurer l'état logique requis en sortie du coupleur. Des deux variantes proposées du détecteur d'état de boucle selon ltinvention, la première a l'avantage de nécessiter moins de composants et par conséquent d'avoir un coat plus faible et la deuxième variante, plus sophistiquée présente une caractéristique plus franche et un seuil de dét-ec- tion plus précis. C'est donc en fonction des contràintes imposes qu'on choisira la première ou la deuxième variante pour la réalisation d'un détecteur d'état de boucle. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits en relation avec un exenple particulier de réalisation pour chaque variante, il est clair que ladite description est faite à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Détecteur d'état de boucle pour ligne téléphonique comportant un élément électro-luminescent associé à un élément photo-sensible, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - un générateur de courant, disposé dans le circuit d'alimentation de ladite ligne et fournissant un courant qui est fonction du courant traversant la dite ligne, - une résistance reliée audit générateur de courant, - un circuit de co-ande dudit élément électro-luminescent connecté à ladite résistance et audit générateur de courant et comprenant une diode de réfé rence dont la tension de référence est comparée à la tension qui apparat aux bornes de ladite résistance, - une résistance de limitation de courant connectée en série avec ledit élé ment électro-luminescent. 2. Détecteur d'état de boucle selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit générateur de courant est constitué par deux transistors dont les émetteurs reliés entre eux constituent une premiere borne et les bases reliées entre elles une deuxième borne ; le collecteur d'un transistor étant relié à ladite deuxième borne, tandis-que le collecteur du deuxième transistor constitue la sortie dudit générateur de courant lorsque ledit générateur est connecté en série dans le circuit d'alimentation de ladite ligne. 3. Détecteur d'état de boucle selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite diode de référence, ladite résistance de limitation de courant et ledit élément électro-luminescent sont en série et disposés en parallèle sur ladite résistance reliée au générateur de courant. 4. Détecteur d'état de boucle selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite diode de référence commande l'état de conduction d'un transistor dans le circuit collecteur duquel se trouvent ledit élément électro-luminescent et ladite résistance de limitation de courant connectés par ailleurs à la source d'alimentation de ladite ligne.