Brevet FR2277426A1 — publié le 19760130

La présente invention concerne les circuits temporisateurs à sécurité intrinsèque pour relais. En signalisation ferroviaire, commandés par block automatique, ils retardent d'un temps fixe et ajustable l'excitation du relais qui leur est associé. I1 existe des circuits temporisateurs simplifiés utilisant la charge d'un condensateur alimenté par une source de tension continue à travers une résistance. La tension disponible aux bornes du condensateur, fonction croissante du tcmps, est utilisée pour polariser la base d'an transistor. Rendu conducteur au boiit d'un temps qui varie avec la constante de temps du circuit, le transistor permet d'alimenter l'enroulement du relais associe par la source de tension continue. De tels dispositifs sont simples, peu coûteux et peu encombrants mais ils ont l'inconvénient de ne pas être à sécurité intrinsèque. Dans le dispositif décrit ci-dessus, par exemple, la coupure du condensateur de charge provoque l'excitation prématurée du relais à travers le transistor rendu conducteur. Cette action entratne une diminution du temps de réponse du circuit temporisateur. Or, la sécurité exige que le temps de réponse ne soit jamais inférieur à celui qui est fixé par la temporisation nominale Le circuit à sécurité intrinsèque selon l'invention, est conçu pour que la détérioration d'un quelconque de ses composants ne puisse jaunais provoquer un temps de réponse inférieur à la temporisation nominale. I1 est caractérisé en ce qutil comporte - un premier condensateur chargé par une source de tension conti nue à travers une résistance ajustable, - un oscillateur générateur d'une tension sinusoidale transformée en impulsions par un conformateur d'impulsions attaquant la gâ chette d'un transistor à effet de champ permettant la décharge du premier condensateur à travers le primaire diun premier transformateur sous forme d'impulsions traversant successivement un seuil de tension et un premier amplifIcateur commandant une porte à travers un deuxième transformateur, ladite porte permet tant à un deuxième amplificateur d'amplifier les signaux de ltoscillateur à travers un troisième transformateur, la ortie du deuxième amplificateur étant reliée par un quatrième trans formateur à un redresseur alimentant Isenrolnent du relais, - une liaison capacitive entre lioscillateur et et la borne positive du premier condensateur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins annexés où - la figure 1 représente le schéma fonctionnel du circuit temporisateur selon l'invention, - la figure 2 représente le schéma détaillé de ce circuit. Sur la figure 1, un premier condensateur 1 est charge par tn source de tension continue à travers une résistance 2 ajustable Un oscillateur 3 est relie à un conformateur d'impulsions 4 qui attaque la gâchette d'un transistor à effet dc champ 5 dont une borne est à la masse et l'autre reliée au point 6, commun au condensateur 1 et à la résistance 2, à travers le primaire d'un premier transformateur 7 dont le secondaire attaque un seuil de tension 8. Celui-ci commande un premier amplificateur d'impulsions 9 relié à une porte 10 par l'intermédiaire d'un deuxième transformateur il Un deuxième amplificateur 12 est relié d'une part à la porte ?O par un troisième transformateur 13 et à un pont redresseur 14 par un quatrième transformateur 15.Les bornes continues du redresseur 14, servant de bornes de sortie pour le circuit temporisateur, alimentent l'enroulement du relais. Les signaux de l'osciîlateur 3 commandent la porte 10 par l'intermédiaire du secondaire d'un cinquième transformateur 16 dont le primaire 17 constitue l'inductance de ltoscillateur 3 Le condensateur 18 relie l'oscillateur 3 à la masse par l'inter- médiaire du condensateur 1. Les liaisons 19, 20 et 21 sont précisérs plus loin. Une diode Zener est placée entre le pôle positif de la source de tension continue et la masse; une rjésistance R est placée entre le pôle négatif de la source de tension routinue et la masse. Sur la figure 2 sont représentés I 'oscillateur D- dont la sortie 22 attaque l'entrée du conformateur d'impulsions repré- senté partiellement en 23, la liaison 19 entre le seuil de tension 8 et le tiansistnr 24 de l'oscillateur 3 au moyen d'une première résistance 25, la liaison 20 entre le seuil de tension 8 et le transistor 26 du conformateur d'impulsions par une deuxième résistance 27 en série avec une troisième résistance 28, et la liaison 21 entra la hase du transistor 26 et le secondaire du deuxième transformateur 11 relié à la porte 10 en 29. La sortie de la partie 23 du conformateur dsimpulsions est rèprésentée en 30. Le circuit de sortie 31 du conformateur d'impulsions comprend un transistor de sortie 32 dont le collecteur est relié à la gâchette du transistor à effet de champ par une quatrième résistance 33 et à la masse par une cinquième résistance 34. La sortie 30 de la partie 23 du conformateur d'impul sions- attaque rentrée du circuit de sortie 31 par l'intermédiaire de l'amplificateur 35. L'entrée du circuit de sortie 31 attaque l'émetteur du transistor de sortie 32 à travers la résistance 36, le condensateur 37 et la diode 38 dont la cathode est reliée au pale négatif de la source de tension continue. Le fonctionnement est le suivant L'oscillateur 3(fig.1) fournit une tension sinusoïdale de 1800 Hz. Cette tension est transformée en impulsions de 2 microsecondes par le conformateur d'impulsions 4 d'une manière qui sera précisée plus loin. Les impulsions rendent conducteur le transistor à effet de champ 5, provoquant aux bores du primaire du premier transformateur 7 des impulsions de 2 microsecondes et d'amplitude proportionnelle à la tension de charge du condensateur 1. Quand les impulsions ont une amplitude suffisante, elles franchissent le seuil de tension 8 et, après amplification par le premier amplificateur 9, autorisent l'ouverture de la porte 10. Cette ouverture permet l'amplification par 12 du signal de l'os- cillateur 3 transmis à la porte 10 par le secondaire du cinquième transformateur 16. Après redressement par lc circuit 14, le signal de l'oscillateur excite le relais avec un certain temps de réponse. La temporisation est fonction de la constante de temps forméc par la résistance ajustable 2 et le condensateur 1 ainsi que de la valeur du seuil de tension. La partie 23 du conformateur d'impulsions(fig.2), l'alnplifi- cateur 35 et le circuit de sortie 31 du confoniateur d'impulsions permettent d'expliquer comment la tension sinusoldale fournic par l'cscillateur 3 est transformée en impulsions appliquées sur la gâchette du transistor a effet de champ0 Commandé par l'oscillateur 3, le transistor d'antrée de 23 dont le collecteur est relié a la résistance 27, produit tir son collecteur un signal carré de fréquence égale à celle du signal de Lorsque ce transistor cet bloqué, le condensateur de la paitie 23 se charge à travers les résistances 27 et 28. L'existence du courant de charge confirme l'état conducteur du transistor dont le collecteur est relié à la sortie 30 de. la partie 23 du conformateur d'impulsions.s Quand le potentiel de l'émet teur d transistor 26 atteint le potentiel de base fixé au point 29, le transistor 26 devient conducteur et les deux transistors de 23 qui ont chacun leur base reliée au collecteur de l?autre s'amorcent ensemble comme un thyristor.Le front négatif obtenu est dérivé par le condensateur de 23 et bloque le transistor de 23 relié à la sortie 30 pendant un temps de 2 microsecondes donné par la constante de temps de recharge du condensateur de 23 Le désamorçage des deux transistors de 23 qui ont chacun leur base reliée au collecteur de l'autre se fait par annulation du courant dans la résistance 28 quand le transistor d'entrée de 23 redevient conducteur. Sir la figure 2, on voit que le transistor de sortie de l'am plificateur 35 est conducteur pendant 2 microsecondes Il permet la charge du condensateur 37 à travers la résistance 36 et la diode 38, ce qui bloque le transistor 32 et rend le transistor à effet de champ 5 conducteur pendant 2 microsecondes La sécurité intrinsèqle du dispositif est assurce par le condensateur 18 (fig.1), les liaisons 19, 20, 21 (fig.2) et le circuit de sortie 37 du conformateur d'impulsions (fig.2) En effet, en cas de coupure de la résistance d seuil de tension 8 relié au primaire du deuxième transformateur 11, le seuil de tension devient nul et la liaison 20 bloque le transistor 26 du conformateur d'impulsions d'une part (le potentiel de l'émentteur de 26 ne pouvant attcindre celui du point 29, le bransistor 26 se bloque0, la liaison 21 empêchf- la porte 10 de sioux vrir, d'autre part (le condensateur de la porte 10 ne peut se charger que si le transister 26 est conducteur). de plus, la liaisou 19 met l'essillateur 3 en panne par abaissement de al polarisation de la bass du transistor 24. Toate panne de l'oscillateur ou du conformateur d'impulsiens provoque la disparition dcs impulsions, rend le transistor a effet de champ conducteur en permanence, ce qui provoque la dé n lare rapide du condensateur 1 1 faisant ainsi réitérer le circuit temperisateur. En effet, en l'absence d'impulsions, le condensateur 37 (fig.2) ne peut plus se charger à travers la résistance 36 et la diode 38. Le transistor 32 a son émetteur et sa base au même potentiel et se bloque en permanence. En cas de coupure du condensateur 1-, l'oscillateur 3 tombe en panne car la réaction n'est plus assurée par le conden- sateur 18. En outre, si une résistance vient à apparaître e série avec le condensateur 1, ce qui pourrait diminuer la temporisatiqn, l'oscillateur est mis en panne, ce qui provoque la réitération du circuit temporisateur, comme on l'a vu plus haut. Enfin, en l'absence de tension d'alimentations la gâ- chette du transistor à effet de champ est au potentiel de masse à travers les résistances 33 et 34. Le transistor à effet de champ est constamment conducteur, ce qui permet encore une fois la d- charge complète du condensateur 1 à travers le primaire du transformateur 7. REVENDICATIONS 1.- Circuit temporisateur à sécurité intrinsèque pour re lais, caractérisé en ce qu'il comporte - un premier condensateur chargé par une source de tension con tinue à travers une résistance ajustable, - un oscillateur générateur d'une tension sinusoïdale transfor mee en impulsions par un conlormateur d'impulsions attaquant la gâchette d'un transister à effet de champ parmettant la décharge du premier condensateur a travers le primaire d'un prentici trans formateur sous forme d'impulsions traversant successivement un seuil de tension et un premier amplificateur commandant une te à travers un deuxième transformateur, Idiote porte permettant à un deuxième amplificateur d'amplifier le signaux de l'ascilla- teur à travers un troisième transformateur, la sortie du deuxiè me amplificateur étant reliée par un quatrième trausformateur à un redresseur alimentant l'enroulement du relais, - une liaison capacitive entre l'oscillateur et la borne positi- ve du premier condensateur. 2.- Circuit temporisateur selon la revendication 1, carac térisé en ce que le transistor de l'oscillateur est polarisé par le seuil de tension à travers une première résistance9 3 . - Circuit temporisateur selon 11 une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conformateur d'impulsions comporte deux transistors tels que la base de chacun d'eux soit reliée au collecteur de l'autre, le seuil de teusion tant relié par une deuxième résistance, en série aves une troisième résis ,-ance, à l'émetteur du prenler de ces deux transisters dont la base est ellemmême reliée u secondaire du deuxième transfar tour 4. - Circuit temporisateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conformateur d'impulsions comporte un circuit de sortie permettant de rendre constamment conducteur le transistor à effet de champ, en l'absence d'impul- sions, ledit circuit comportant un ensemble résistance-condensa- teir-diode pour attaquer l'émetteur d'un t insister de sortie dont la base est relié-e au pôle négatif de la source de tension continue et dont le collecteur est relié à la gâchette du transistor à effet de champ par une quatrième résistance d'une part et à la masse par une cinquième résistance d'autre part