Brevet FR2269787A1 — publié le 19751128

La présente invention concerne un circuit de relais dans lequel un élément de commutation est commandé par l'intermédiaire d un coupleur optoélectronique, et notamment un circuit de relais pour systèmes de télécoamunica- tions. Le brevet allemand nO 1 762 461 décrit un dispositif de commutation électronique utilisant un transistor commandé par un élément émetteur de lumière. Le circuit base-collecteur de ce transistor comprend un élément photosensible sur lequel peut agir un second élément émetteur de lumière. Lorsque l'alimentation du premier élément émetteur de lumière est coupée, le second élément émetteur de lumière conduit pendant un court laps de temps pour permettre à la capacité propre du transistor de se décharger. Un blocage plus rapide du transistor peut ainsi être obtenu. Le brevet allemand nO 2 121 222 décrit un relais télégraphique électronique constitué par deux branches connectées en parallèle côté entrée et comprenant un coupleur opto-electronique pour chacune des polarités de la tension d'entrée. Dans chaque branche, le coupleur opto-électronique est suivi par un amplificateur opérationnel, un amplificateur de commutation et un transistor de commutation. Etant donné qu'on emploie la réaction positive, les amplificateurs opérationnels fonctionnent en mode numérique. Tous les amplificateurs sont alimentes à partir d'une source de tension spéciale. Ce relais télégraphique électronique permet aussi de transmettre l'absence de courant du circuit d'entrée. Le brevet allemand nO 2 137 660 décrit un commutateur de puissance électronique sans contacts à séparation opto-électronique des potentiels. Ce commutateur est constitué par un coupleur opto-électronique, un circuit de déclenchement et un thyristor. Il est spécialement conçu pour la commutation de forts courants alternatifs. Le brevet allemand nO 2 236 425 décrit un relais de télécommunica- tions électronique comportant un coup leur opto-electronique suivi d'un amplificateur et d'un transistor de commutation. Le circuit de protection de la diode électroluminescente du coupleur est constitué par une diode shunt pour l'une des polarités de la tension d'entrée et par un limiteur de courant sous la forme d'un régulateur parallèle pour l'autre polarité pendant laquelle la diode électroluminescente conduit. Selon l'invention, il est prévu un circuit de relais du type évoqué dans l'introduction, qui ne nécessite aucun entretien, qui puisse travailler avec des courants et des tensions de sortie élevés et qui puisse par conséquent etre substitué au relais télégraphique bien connu. Selon l'invention, ltélément de commutation est un relais à contacts mouillés au mercure. Pour maintenir la tension de commande du circuit de relais à une valeur peu élevée, il est proposé dans une réalisation préférée de l'invention d'insérer un transistor avec son circuit collecteur-émetteur dans le circuit de commande du relais et de placer le récepteur de lumière du coupleur optoélectronique en amont de la base du transistor. Dans le circuit de relais selon l'invention, la commutation du contact du fait d'une baisse prématurée de la tension d'entrée est évitée d'une façon simple. Dans une autre réalisation, on utilise un phototransistor comme récepteur de lumière et on insère un condensateur entre son collecteur et sa base. Dans certains cas, il est utile de rendre le circuit de relais momentanément insensible, par exemple aux fortes tensions parasites. A cette fin, il est proposé dans une autre réalisation de shunter le circuit baseémetteur du phototransistor par un circuit de dérivation contenant le circuit collecteur-émetteur d'un transistor supplémentaire et de commander celui-ci à l'aide d'une tension correspondant aux caractéristiques de couplage optoélectronique désirées. Dans une application particulière, le circuit de relais est utilisé comme un relais télégraphique, qui reçoit les signaux télégraphiques sur une ligne de télécommunications, qui est isolé de la ligne pendant la retransmission des signaux par un autre dispositif et qui, après reconnexion, est bloqué pendant un temps-supérieur au temps d'amortissement de la ligne de télécommunications sous l'effet d'une tension auxiliaire qui lui est appliquée par un contact d'émission via un circuit de temporisation. Le circuit de temporisation est constitué par un réseau RC et une résistance de décharge montrée aux bornes du condensateur du réseau RC. On sait que de tels relais télégraphiques utilisent ce qu'on appelle un "enroulement de freinage".Dans le cas présent, il est proposé dans une autre réalisation selon l'invention d'appliquer tout ou partie de la tension apparaissant aux bornes de la résistance de de charge pour commander le transistor supplémentaire. Dans une autre réalisation conforme à l'invention, l'émetteur de lumière du coupleur opto-électronique est précédé d'un limiteur de courant. On crée ainsi de meilleures conditions de couplage optique. Pour rendre le circuit de relais indépendant de la polarité de la tension d'alimentation, il est proposé d'alimenter le circuit de commande du relais via un pont de Graetz. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, un circuit de relais à coupleur opto-electronique conforme à l'invention ; - la figure 2, un premier circuit de relais dérivé du circuit de base de la figure I et utilisé comme relais télégraphique; - la figure 3, un second circuit de relais dérivé de celui de la figure 1 également destiné à servir de relais télégraphique. Le circuit de relais de la figure 1 est constitué par un coupleur opto-électronique OK, un transistor NPN TI, un relais Q à contacts mouilles au mercure, un pont de Graetz D1-D4, une diode D5 et une résistance de protection R1. L'émetteur de lumière S du coupleur opto-électronique OK est relié aux entrées de commande SE1 et SE2. La résistance de protection R1 et le circuit collecteur-émetteur du transistor T1 sont insérés dans le circuit de commande du relais Q. Le récepteur de lumière E du coupleur OK est connecte entre le collecteur et la base du transistor TI. Le circuit de commande du relais Q est alimenté via le pont de Graetz D1-D4.Les potentiels 0, -U peuvent être amenés d'une manière quelconque sur les bornes d'alimentation du circuit de relais. Le relais Q comporte de préférence une ampoule-de verre a montage vertical dans laquelle est scellée une armature constituée par une lame de ressort. I1 y a deux contacts à la partie supérieure et la partie inférieure est partiellement remplie de mercure. Dans l'état normal du circuit de relais, le récepteur de lumière E et par conséquent le transistor T1 sont bloqués. Le relais Q est dans sa position normale comme représenté. Dans cette position, le potentiel 0 est transmis par le côté "repos" du dispositif de contact q à la borne de sortie LI. Si une tension de commande est appliquée aux entrées SE1 et SE2, l'émetteur S émet de la lumière, chargeant la base du photorécepteur E qui se met à conduire. Cela débloque le transistor T1 et actionne le relais Q. Par suite, le potentiel O est transmis par le côté "travail" du dispostif de contact q à la borne de sortie L2. On a ainsi obtenu la commutation. Lorsque la tension de commande sur les entrées SE1 et SE2 disparaît, le relais retombe. La diode D5 protège le photorécepteur E et le transistor T1 contre les fortes surtensions inductives eventuelles. Dans le circuit de relais de la figure 2, le circuit de commande du relais Q est plus complexe. Le photorécepteur E est un phototransistor. On a sorti la base de ce phototransistor pour la relier au collecteur via un condensateur C1. Ce condensateur a pour but d'empecher toute commutation intempestive du relais Q en cas de diminution abrupte de ltampîitude de l'impulsion de commande du circuit de relais. Un autre circuit additionnel qu'on peut appeler "frein électrique" est constitué par un second enroulement II du relais Q et une résistance de charge W en série. Ce "frein électrique"lectriqu?' asc relié aux bornes Ri; et Oh ; la point de jonction de l'enroulement QII et de la résistance W est relié à une borne UC. La borne OA est reliée par l'intermédiaire d'un contact démission SK à une borne 0 au potentiel zéro, tandis que la borne QA est reliée à une borne -U à potentiel négatif, laquelle est reliée par l'intermédiaire d'un condenseteur C à la borne UC. En outre, les côtés "repos" et "travail" du dispositif de contact sont chacun shuntés par un pare-étincelles respect i t C2,R3 et C3 ,R4. L'émetteur de lumière S du coupleur opto-électronique OK est précedé par un limiteur de courant constitué par les résistances R5,R6 et un transistor T2. Entre l'entrée de commande SE1 et l'émetteur de lumière on a deux résistances R5 et R6 en série. L'émetteur du transistor T2 est relié au point de jonction des résistances, tandis que sa base est reliée au point de jonction de la résistance R6 et de ltémetteur de lumière S. Le collecteur de T2 est relié à l'entrée de commande SE2. A la différence de ce qui se passe dans la figure 1, la tension de collecteur du phototransistor E est obtenue au moyen d'une résistance R2 et d'une diode Zener Z. Le circuit de relais représenté par la figure 2 est destiné à remplacer le relais télégraphique qui reçoit des signaux télégraphiques sur une ligne de télécommunications, qui est isolé de celle-ci pendant la retransmission des signaux télégraphiques par un autre dispositif et qui, après reconnexion à la ligne, est bloqué pendant un temps plus long que le temps d'évanouissement de la ligne de télécommunications sous l'effet d'une tension U applique par le contact d'émission SK via le circuit de temporisation C ,W au relais télégraphique. Si un signal télégraphique, qui peut être formé par redressement des deux alternances d'un courant alternatif manipulé, est reçu sur les entrées de commande SE1, SE2, le phototransistor E et le transistor T1 se débloquent.Le relais Q fonctionne et le condensateur CI empêche la retombée du relais Q pendant les zéros du courant alternatif redressé. A ltémission, c'est-à-dire durant la retransmission des signaux télégraphiques a' partir du relais télégraphique, le contact émission SK est fermé. Le condensateur C se charge à travers la résistance W et le relais Q est contre-alimenté par son deuxième enreulement II. En cas de passage en réception, le contact émission SK s'ouvre. Pendant la durée des transitoires de la ligne de télécommunications à laquelle le circuit de relais est connecté par ses entrées de commande SE1 et SE2, le relais Q est bloqué, car le condensateur C se décharge dans l'enroulement II du relais Q, d'où contre-alimentation de celui-ci. Dans la figure 3, le circuit de relais de la figure 2 est modifié : au lieu d'un "frein électrique" fonctionnant avec un deuxième enroulement de relais, un "frein électronique" est utilisé. Le "frein électronique" est constitué par un transistor supplémentaire T3, une résistance fortement ohmique R7 et un potentiomètre R. Le collecteur du transistor T3 est relié à la base du phototransistor E, tandis que son émetteur est relié à l'émetteur de T1 par l'intermédiaire de la résistance R7. La base de T3 est reliée à la prise du potentiomètre P qui est inséré entre ltémetteur du transistor T1 et une borne UC. Le "frein électronique" fonctionne de la façon suivante : à la réception, ctest-à-dire pendant la réception des signaux télégraphiques, le contact émission SK est ouvert ; ainsi, le condensateur C n'est pas chargé et T3 est bloqué. A ltémission, le contact émission SK est fermé. Le condensateur C se charge et une tension positive apparat sur la base de T3. Cette tension engendre un faible courant de base dont l'amplitude est pratiquement déterminée par la valeur de la résistance R7. Un courant réglable par le potentiomètre P peut maintenant circuler dans le collecteur de T3 et donc dans la base du phototransistor E. Si des charges sont produites dans la base du phototransistor E par l'émetteur de lumière S, une partie de ces charges correspondant au courant de collecteur du transistor est drainée, ce qui agit sur la sensibilité du coupleur OK. Si le courant drainé est important, le coefficient de couplage tendra vers zéro. Au moment du passage en réception, le contact émission SK s'ouvre. L'amortissement de la ligne de télécommunications suit une loi exponentielie. L'augmentation de la sensibilité du coupleur opto-électronique OK doit suivre cette loi exponentielle. A cette fin, le condensateur C se décharge à travers le potentiomètre P. Par conséquent, le courant qui s'écoule par le transistor T3 diminue suivant cette loi. Quand le facteur de couplage du coupleur optoélectronique OK redevient assez grand, ltopération de commutation décrite peut avoir lieu de nouveau si un courant de commande convenable est présent. Etant donne que le courant à écouler dépend aussi du courant traversant les émetteurs de lumière, il est intéressant de faire fonctionner le circuit avec un courant aussi constant que possible dans les émetteurs. Le limiteur de courant décrit ci-dessus, qui fonctionne selon le principe d'un régulateur parallèle, est prévu à cet effet. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qutà titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit de relais dans lequel un élément de commutation est commandé par ltintermédiaire d'un coupleur opto-electronique, caractérisé par le fait que ltélémen* de commutation est un relais à contacts mouillés au mercure. 2. Circuit de relais selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit collecteur-émetteur d'un transistor est inséré dans le circuit de commande dudit relais, et que le récepteur de lumière dudit coupleur opto-électronique attaque la base dudit transistor. 3. Circuit de relais selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le récepteur de lumière est un phototransistor, et qu'un condensateur est monté entre le collecteur et la base dudit phototransistor. 4. Circuit de relais selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le circuit base-émetteur dudit phototransistor est shunté par un circuit contenant le circuit collecteur-émetteur d'un transistor supplémentaire, et que ledit transistor supplémentaire est commandé par une tension correspondant aux caractéristiques de couplage demandées au coupleur opto-électronique. 5. Circuit de relais selon la revendication 4 destiné à remplacer le relais télégraphique qui reçoit des signaux télégraphiques sur une ligne de télécommunication, qui est isolé de celle-ci pendant la retransmission des signaux télégraphiques par un autre dispositif et qui, après reconnexion a' la ligne, est bloqué pendant un-temps supérieur au temps d'amortissement de la ligne sous l'effet d'une tension auxiliaire qui lui est appliquée par un contact émission via un dispositif de temporisation constitué par un réseau RC et une résistance de décharge connectée aux bornes du condensateur du réseau RC, caractérisé par le fait que la tension aux bornes de la résistance de décharge ou prélevée en un point de ladite résistance est utilisée pour commander ledit transistor supplémentaire. 6. Circuit de relais selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que 1 ltémetteur de lumière dudit coup leur opto- électronique est précédé d'un limiteur de courant. 7. Circuit de relais selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le circuit de commande dudit relais est alimenté par l'intermédiaire dlun pont de Graetz.