Brevet FR2277321A1 — publié le 19760130

La présente invention concerne un dispositif de détection d'un niveau de champ magnétique et se rapporte plus particulièrement à un dispositif de commande d'un allumeur en vue, notamment, du déclenchement d'un engin pyrotechnique à effet fumigène et/ou f'X- plosif et/ou éclairant, utilisant un tel dispositif de attection. On connaît des dispositifs de détection magnétique fonctionnant sur la dérivée du champ magnétique, ce qui limite leurs possibilités d'application. L'invention vise à remédier à cet inconvénient. Elle a donc pour objet un dispositif de commande d'un allumeur en vue, notamment, du déclenchement d'un engin pyrotechnique à effet fumigène,et/ou explosif et/ou éclairant,comprenant un détecteur des variations dtun champ magnétique provoquées par la présence d'un objet en matériau magnétique dans ledit champ et des moyens de déclenchement dudit allumeur, connectés audit détecteur, caractérisé en ce que ledit détecteur est constitué par un générateur de Hall destiné à être placé dans le champ magnétique et à délivrer, auxdits moyens de déclenchement, un signal fonction de ce champ. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la Fig. 1 représente le schéma synoptique du dispositif suivant l'invention la Fig. 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation du dispositif de la Fig. 1. Le dispositif représenté à la Fig. 1 comprend principalement un concentrateur de champ magnétique constitué, par exemple, par deux troncs de cone en ferrite 1 dont les petites bases sont très rapprochées des faces actives d'un générateur de Hall 2. Le générateur 2 peut être entouré par un écran magnétique actif. Le générateur de Hall 2 est relié à une source d'alimentation stabilisée 3. La sortie du générateur de Hall 2 est connectée à l'entrée d'un amplificateur 4 muni d'un dispositif écrêteur de transitoires. La sortie de l'amplificateur 4 est connectée à l'entrée d'un circuit 5 d'établissement de la valeur moyenne du signal de sortie du générateur de Hall 2, cette valeur moyenne correspondant à la valeur moyenne du champ magnétique dans lequel se trouve le générateur de Hall 2 et constituant une valeur de référence par rapport à laquelle vont être évaluées les variations du champ magnétique. Le circuit 5 est, en fait, constitué par une mémoire dont un mode de réalisation particulier sera décrit en référence à la Fig. 2. La sortie du circuit 5 est connectée à une entrée d'un circuit 6 sensible aux variations du signal de sortie du générateur de Hall par rapport à la valeur moyenne établie par la mémoire 5. Le circuit 6 comprend une autre entrée connectée directement à la sortie de l'amplificateur 4. Dans le présent exemple, le circuit 6 est constitué par un comparateur dont la sortie est connectée à une première entrée d'une porte ET 7 dont une seconde entrée est connectée à une source de tension continue par l'intermédiaire d'un premier circuit de temporisation 8. Le temps qui s'écoule entre l'instant de l'application de la tension continue au temporisateur 8 et la transmission de l'in formation correspondante à la porte ET 7 est supérieur au temps de mise en mémoire dans le circuit 5 de la valeur moyenne du signal de sortie du générateur de Hall 2. La sortie de la porte ET 7 est connectée à un second circuit de temporisation 9, par l'intermédiaire d'une porte NON-ET 10. Une entrée de cette dernière porte est connectée à la sortie du comparateur 6, par l'intermédiaire d'un circuit limiteur de seuil inférieur 11. La sortie du second temporisateur 9 est connectée à une entrée d'une porte NON-ET 12 dont l'autre entrée est connectée à la sortie du comparateur 6 par l'intermédiaire d'un limiteur de seuil supérieur 13. La sortie de la porte 12 est destinée à commander un interrupteur 14 connecté dans le circuit d'alimentation d'un allumeur 15 qui fait partie d'une chaîne pyrotechnique (non représentée). La porte 12 constitue donc le dispositif de déclenchement de l'allumeur 15. Le mode de réalisation du dispositif suivant l'invention représenté à la Fig. 2 montre, de façon plus détaillee, les diverses parties du dispositif de la Fig. 1. Sur cette figure, on retrouve les concentrateurs de champ 1 entre lesquels est disposé le générateur de Hall 2 relié à la source d'alimentation 3 et les parties essentielles du dispositif de la Fig. 1 délimitées par des rectangles en trait mixte. La sortie du générateur 2 est connectée à la borne négative d'un amplificateur opérationnel 16 muni d'un dispositif 17 écrêteur de transitoires qui constituent ensemble le circuit 4 de la Fig. 1. La borne positive de l'amplificateur opérationnel 16 est connectée à la masse par une résistance 18, tandis que sa sortie est reliée, d'une part, à l'entrée positive d'un comparateur 6 constitué par un amplificateur différentiel , par l'intermédiaire de la mémoire 5 constituée, par exemple, par un circuit comportant une résistance 19 et un condensateur 20 et, d'autre part, directement à l'entrée négative de cet amplificateur. L'entrée positive de l'amplificateur différentiel 6 est, en outre, connectée à la masse, par l'intermédiaire d'une résistance réglable 21 dont le curseur est couplé mécaniquement avec celui d'une résistance réglable 22 branchée entre l'entrée négative et la sortie de l'amplificateur différentiel. La sortie de l'amplificateur différentiel est connectée à la base d'un transistor amplificateur de courant 23 et au circuit limiteur de seuil positif 13. Le limiteur de seuil 13 comprend une résistance réglable 24 en série avec une résistance fixe 25 con nectée à la masse. La jonction des résistances 24 et 25 est connectée à la base d'un transistor 26 dont l'émetteur est con necté à la masse et dont le collecteur est connecté au dispositif de déclenchement 12 de l'allumeur 15. L'émetteur du transistor 23 est connecté à l'anode d'un thyristor 7 qui assure la fonction de la porte ET 7 du dispositif de la Fig. 1, tandis que son collecteur est connecté à une source de tension positive. Le dispositif de déclenchement 12 comprend essentiellement un thyristor dont l'anode est connectée à la source de tension positive et dont la cathode est reliée à l'allumeur 15, par l'intermédiaire d'une diode Zener 27. L'électrode de commande du thyristor 12 est reliée au collecteur du transistor 26 du limiteur de seuil supérieur I3, ainsi ou 'a une résistance 28 et à un corr:ensatcur -# branchés en parallèle a a macs. Enfin, une résistance 30, connectée au point de jonction du condensateur 29 et de la résistance 28, constitue, avec ce condensateur, le second temporisateur 9 du dispositif. Ce temporisateur est, en fait, un intégrateur. Entre la cathode du thyristor 7 et la masse, est branchée une diode Zener qui forme le limiteur 11 de seuil inférieur du dispositif. Le point commun à la diode Zener et au thyristor 7 est connecté à la résistance 30. L'anode du thyristor 7 est connectée à l'émetteur du transistor amplificateur de courant 23, tandis que son électrode de commande est connectée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 31 et d'un condensateur 32 branchés en parallèle et à une source de tension positive, par l'intermédiaire d'une résistance 33 qui constitue, avec le condensateur 32, le premier temporisateur 8. Le dispositif qui vient d'être décrit en référence à la Fig. ; fonctionne de la façon suivante. Lors de la mise sous tension du dispositif, l'axe actif du générateur de Hall 2 est sensiblement aligné avec la composante verticale du champ magnétique terrestre d'un lieu considéré et les lignes de force de ce champ sont partiellement concentrées par le dispositif concentrateur constitué par les cônes en ferrite 1. Ce phénomène se traduit par l'apparition d'une tension à la sortie du générateur de Hall 2. Cette tension, écrêtée et partiellement intégrée par l'amplificateur opérationnel 4, est appliquée, d'une part, au circuit RC 5 relié à l'entrée positive de l'amplificateur différentiel 6 et, d'autre part, à l'entrée négative de ce même amplificateur. Du fait de la présence du circuit RC 5, le potentiel à l'entrée positive de l'amplificateur différentiel 6 n'atteint la valeur du potentiel à l'entrée négative de cet amplificateur qu'ai bout d'un certain temps qui est fonction des valeurs de la résistance et du condensateur du circuit 5. Pendant que dure ce déséquilibre, à la sortie de l'amplificateur 6, apparaît une tension dont la valeur est maximale au moment de l'application du signal de Hall amplifié par l'amplificateur opérationnel 4 et décroît jusqu'à zéro lorsque les tensions aux deux entrées de l'amplificateur différentiel 6 deviennent égales. Le générateur de Hall capte donc le champ magnétique terrestre du lieu considéré. Lors de la mise sous tension du dispositif,on met également sous tension le circuit temporisateur 8. La valeur de la résistance 33 et celle du condensateur 32 de ce circuit sont calculées de manière que la constante de temps résultante soit supérieure à celle du circuit RC 5. I1 en résulte que le phénomène transitoire qui vient d'être décrit ne peut provoquer l'actionnement du dispositif de déclenchement 12 car, lorsque l'électrode de commande du thyristor 7 est excitée, la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 6 est déjà revenue à zéro, si bien qu'aucun signal ne parvient à l'électrode de commande du thyristor 12 qui constitue le dispositif de déclenchement. Le dispositif étant sous tension, on suppose qu'une masse de métal magnétique est située au-dessus du concentrateur de champ formé par les cônes 1 en ferrite ou passe au-dessus du concentrateur à une distance convenable et à une vitesse déterminée. La présence de cette masse de métal provoque une augmentation de la concentration des lignes de force du champ magnétique terrestre, ce qui a pour effet d'augmenter la tension de sortie du générateur de Hall 2. Cette augmentation se traduit par l'apparition d'un potentiel positif à la sortie de l'amplificateur différentiel 6 comme lors de la mise sous tension du détecteur. Mais, l'électrode de commande du thyristor 7 du circuit de temporisation est maintenant excitée, de sorte que le thyristor 7 est conducteur. Par conséquent, le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 6, après amplification par le transistor 23, est appliqué, par le trajet anode-cathode du thyristor 7, à l'entrée du circuit temporisateur 9. La constante de temps du circuit formé par la résistance 30 et le condensateur 29 détermine le temps à l'issue duquel un signal de commande est appliqué à I'électrode de commande du thyristor 12 de déclenchement, en vue de provoquer la mise à feu de l'allumeur 15. Le rapport entre la constante de temps du temporisateur 8 et celle du circuit RC 5 est avantageusement au moins égal à 10. Lorsque le potentiel de sortie de l'amplificateur différentiel 6 dépasse une' valeur maximale prédéterminée, du fait, par exemple, de la présence, au niveau du générateur de Hall 2, d'un champ magnétique trop important superposé au champ magnétique terrestre, ce potentiel provoque la conduction du transistor 26 du limiteur de seuil suDérieur 15, ce qui met pratiquement au potentiel de la masse l'électrode de commande du thyristor 12 de déclenchement et court-circuite le condensateur 29 du temporisateur 9, empêchant ainsi la mise à feu de l'allumeur 15. Lorsque le potentiel de sortie de l'amplificateur différentiel 6 n'atteint pas une valeur minimale prédéterminée, le condensateur 29 du circuit RC 9 ne peut se charger à la valeur désirée et ne peut donc rendre conducteur le thyristor 12, de sorte que l'allumeur 15 ne peut être mis à feu. Dans l'exemple décrit et représenté, le dispositif suivant l'invention est destiné à commander la mise à feu d'un allumeur. On comprendra cependant que le dispositif suivant l'invention peut également commander un dispositif à chaîne pyrotechnique, un appareil de mesure ou de contrôle, un déclencheur ou autre. Le générateur de Hall est utilisé, dans le présent exemple, avec un concentrateur de champ. On peut également employer un tel générateur sans concentrateur de champ. Le dispositif de commande suivant l'invention peut être notamment utilisé pour commander la mise à feu de mines à influence, de mines largables, de mines à action horizontale ou autres. I1 peut être, soit incorporé à l'engin à commander, soit relié à celui-ci par l'intermédiaire d'un câble de connexion approprié. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'un allumeur en vue,notamment > du dé clenchement titun engin oyrotecr,r.inue à effet fumigène,et/ou explosif et/ou éc1irant,comprPnant n détecteur e variations àtlXn champ magnétique provoquées par la présence d'un objet en matériau magnétique dans ledit champ et des moyens de déclenchement dudit allumeur connectés audit détecteur, caractérisé en ce que ledit détecteur est constitué par un générateur de Hall (2) destiné à être placé dans le champ magnétique et à délivrer auxdits moyens de déclenchement (12) un signal fonction de ce champ. 2. Dispositif suivant la revendication i, caractérisé en ce que le générateur de Hall (2) est connecté aux moyens de déclenchement (12) par l'intermédiaire de moyens (5) d'établissement d'une valeur de référence à partir du signal de sortie du générateur de Hall, et de moyens (6) sensibles aux variations du signal de sortie du générateur de Hall (2) par rapport à ladite valeur de référence, et en ce qu'il comporte, en outre, des moyens (7,8) d'inhibition des moyens de déclenchement (12) pendant un intervalle de temps déterminé nécessaire à la sécurité lors de ia mise sous tensi du disposttif. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'établissement de ladite valeur de référence sont constitués par une mémoire (5) connectée entre la sortie du générateur de Hall (2) et l'entrée desdits moyens (6) sensibles aux variations du signal de sortie dudit générateur de Hall (2). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite mémoire (5) est constituée par un circuit à résistance (19) et condensateur (20). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens (6) sensibles aux variations du signal de sortie du générateur de Hall comprennent un comparateur dont une entrée est connectée directement à la sortie du générateur de Hall (2) et dont l'autre entrée est connectée à la sortie de ce générateur par l'intermédiaire de ladite mémoire (5). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit comparateur est un amplificateur différentiel. 7. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'inhibition sont constitués par un premier circuit temporisateur (8) destiné à empêcher l'actionnement desdits moyens de déclenchement lors de la mise sous tension du dispositif pendant un intervalle de temps supérieur au temps d'emmagasinage de ladite valeur de référence dans la mémoire (5). 8. Dispositif suivant les revendications 5 et 7 prises ensemble, caractérisé en ce que ledit circuit de temporisation (8) est connecté aux moyens de déclenchement (12) par l'intermédiaire d'un circuit ET dont une entrée est connectée à la sortie dudit comparateur (6). 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement comprennent un thyristor (12) dont le trajet anode-cathode est connecté aux bornes d'une source de tension continue, en série avec l'allumeur (15) et dont l'électrode de commande est connectée à la sortie du circuit ET (7) par l'intermédiaire d'un circuit intégrateur (29,30) destiné à provoquer l'alimentation de l'allumeur (15) lorsque le signal intégré atteint une valeur prédéterminée. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un circuit limiteur de seuil (13) connecté entre la sortie du comparateur (6) et l'entrée du dispositif de déclenchement (12) et destiné à empêcher l'actionnement du dispositif de déclenchement (12) lorsque la tension de sortie du comparateur (6) dépasse une valeur prédéterminée. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 9 et IO,caractérisé en ce oue e circuit à seuil superieur (13) comprena un transistor (26) dont la base est connectée à la sortie du comparateur (6) et dont le trajet emetteur-collecteur est branché entre l'électrode de commande du thyristor (12) de déclenchement et la masse. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un circuit limiteur de seuil inférieur connecté entre la sortie du comparateur (6) et l'entrée desdits moyens de déclenchement (12). 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 12, caractérisé en ce que le générateur de Hall (2) est connecté auxdits moyens (6) sensibles aux variations de son signal de sortie, par l'intermédiaire d'un dispositif(17) écrêteur de transitoires. 14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur de Hall (2) est muni d'un concentrateur de champ magnétique en matériau de bonne perméabilité magnétique. 15. Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que ledit concentrateur de champ magnétique est constitué de deux pièces tronconiques (1) situées de part et d'autre du générateur de Hall (12), les petites faces étant placées à proximité immédiate des faces actives du générateur de Hall. 16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit champ magnétique dans lequel est placé le générateur de Hall (12) est le champ magnétique terrestre.