Brevet FR2272538A1 — publié le 19751219

L'invention concerne un élément de commutation sans contact permettant d'obtenir, dans des appareils donneurs d'ordre et des claviers dtintroduction de données, des signaux numériques, plus communement désignés t'digitaux". On connaît de tels éléments de commutation sans contact, dans lesquels une combinaison chimique solide présentant des états de conductibilite bistables est couplée avec un élastomère et reliée à une source électrique. Un mode de realisation avantageux consiste à disposer la combinaison chimique solide et l'elastomère en série dans un circuit électrique. L'élastomère sert dans ce cas comme transducteur analogique et la source de tension fournit une tension stable U o Sisa résistance est diminuée au-delà d'une certaine valeur par 11 action d'une grandeur d'entrée, le courant qui traverse l'élément de commutation augmente soudainement.Si l'on dispose en série la combinaison chimique solide, le transducteur analogique et une résistance fixe, la tension qui peut être prélevée par l'intermédiaire de la résistance fixe passe d'une valeur UE à une valeur U+E > UE, c'est-à-dire qu'on peut prélever, par l'intermédiaire de la résistance fixe, un signal digital d'enclenchement. Si, ensuite, la résistance du transducteur analogique augmente au-delà d'une certaine valeur, il se produit une brusque diminution de courant et un saut de la tension aux bornes de la résistance solide, de la valeur UA à la valeur UA A E L'inconvénient de cet élément de commutation réside dans le fait que le signal utile est relativement faible et donc insuffisant pour de nombreuses applications. La cause en est que le saut d'extinction # UA = U+A - U-A est nettement plus petit que le saut d'enclenchement A Au+ use - UE et que les différences de potentiel d UE et A UA proviennent de potentiels décalés l'un par rapport à l'autre.Dans la mesure où la caractéristique de la combinaison chimique solide à zone de résistance différentielle négative varie en fonction de la température, comme par exemple dans le cas de ltoxyde de vanadium, le signal de commutation dépend fortement de la température. Le but de l'invention est d'augmenter l'amplitude du signal utile et de diminuer largement sa dépendance de la température. L2invention a donc pour objet de réaliser un élément de commutation sans contact dans lequel on augmente le saut d'extinction Q UA, on diminue le décalage de la position des différences de potentiel B UA et b UE et on élimine dans une large mesure les effets, dus aux variations de température 7 de la modification de la caractéristique de la combinaison chimique à zone de résistance différentielle négative,sur le signal de commutation. A cet effet, l'invention propose qu'avec un montage en série comprenant, alimentes par une source de tension électrique, une combinaison chimique ayant une zone de résistance différentielle négative, un transducteur analogique et une résistance fixe, on dispose, en parallele avec la combinaison chimique ayant une zone de résistance différentielle négative et la résistance fixe, une autre résistance. Si une grandeur d'entrée agit sur le transducteur analogique, il se forme des signaux de tension aux bornes de la résistance fixe. Dans la mesure où la caractéristique de la combinaison chimique, ayant une zone de résistance différentielle négative, se modifie en fonction de la tempe rature, il est utile que la resistance soit conçue de façon à varier aussi en fonction de la température. Grâce à cette résistance montée en parallèle, on obtient, quand une grandeur ventrée agit sur le transducteur analogique, un partage dynamique de la tension qui est favorable à I'efficacité-de ltélément de commutation, ce qui a pour conséquence non seulement de faire pivoter la droite de charge dans le diagramme U-I par rapport à un point fixe, à savoir le point représentatif de la tension constante UO, mais aussi de la déplacer parallèlement à elle-même. I1 en résulte que les grandeurs du saut d'extinction et du saut d'enclenchement ainsi que les positions des differences de potentiel a UE et d UA deviennent semblables et que l'on obtint un signal utile optimal.Si la résistance parallèle est variable en fonction de la température, on compense dans une large mesure l'influence eventuelle de la température sur la caracteristique de la combinaison chimique à zone de résistance différentielle négative. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ciçaprès et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de 11 invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est un schéma de l:élément de commutation sans contact; - La figure 2 est un diagramme U-I, avec une resistance Rp telle que Rp. - La figure 3 est un diagramme U-I, avec une résistance Rp = 500 # ; - La figure 4 montre la dépendance entre la tension et la force qui agit sur le transducteur analogique; - La figure5 est un diagramme U-I, la résistance Rp étant conçue pour dépendre de la température. Conformément à la figure 1, un transducteur analogique 1, une combinaison chimique 2 ayant une zone de résistance différentielle négative, et une résistance fixe 3 sont relies en série à une source de tension électrique 4 pour former un élément de commutation sans contact. En parallele sur la combinaison chimique 2 et la résistance fixe 3, est disposée une résistance 5. Lorsqu'une grandeur dtentrée agit sur le transducteur analogique 1, il se forme, aux bornes de la résistance 3, un signal 6. On utilise comme transformateur analogique 1 de la mousse de polyuréthane munie d'une couche superficielle conductrice dont la resistance se modifie en fonction de la force qui agit sur elle et peut passer, par exemple, d'une valeur plus grande que 1 M # pour F = Op 100 t pour F = 100 p.On utilise, en tant que combinaison chimique 2 à zone de résistance différentielle négative, de la poudre cristalline de V02 préparée â l'aide d'un liant, sous forme d'un élement à couche épaisse dont la tension caractéristique Us est de 10,5 V et qui possède la caractéristique 7 représentée sur le diagramme U-I de la figure 2. La résistance fixe 3 est RA = 750 JL et la source électrique 4 fournit une tension constante Uo = 12 V. Si l'on choisit d'abord la résistance 5 (), de telle manière que Rp - e", 7 la droite de charge pivote, dans le diagramme U-I de la figure 2, autour du point représentatif de la tension constante Uo lorsque la grandeur initiale agit sur le transducteur analogique 1. Lorsqu'elle atteint la position 8, le courant fait un saut 9 de la valeur IE IE et, aux bornes de la résistance 3, on capte un signal 6 de valeur d UE = RA . t 1E Lorsque l'action de la grandeur d'entrée sur le transducteur analogique 1 est arrête, la droite de charge pivote vers la gauche, et lorsquDelle atteint la position 10, le courant effectue un saut 11 de valeur A IA, ce qui pernet de capter aux bornes de la résistance fixe 3 un signal 6 de grandeur d UA = RA . # 1A On voit, d'après la figure 2, que, lorsqu'on supprime la résistance 5 (Rp - > #), le saut 11 d'extinction A 1a est sensiblement plus petit que le saut 9 de mise en route IE. I1 en résulte que la partie 12 commune aux deux sauts, # IN, est très petite. I1 nVy a donc qu'un très faible signal utile 6 qui soit disponible comme signal utilisable # UN = RA . # IN. Si, les paramètres étant égaux par ailleurs, on choisit la résistance 5 telle que Rp = 500 JL , on obtient le comportement représenté sur la figure 3.Si la droite de fonctionnement atteint, par l'action de la grandeur d'entrée sur le transducteur analogique, la position 8.1, le courant effectue un saut 9.1. de valeur # lE et, à la fin de cette action, par déplacement parallèlement à elle-meme de la droite de charge venant dans la position 10.1, il effectue un saut 11.1 de valeur 4 1A Le saut 11.1 d'extinction # 1A est devenu plus grand que le saut Il (figure 2). La partie 12.1 commune A IN étant également devenue plus grande que la partie commune 12 (figure 2), on capte, aux bornes de la résistance 3, un signal 13 utile # UN = U-A -U-U-E (figure 4).plus important. La caractéristique, dans le diagramme U-I, du V02, qui est utilise en tant que combinaison chimique à zone de résistance différentielle négative, varie avec la température. La figure 5 représente les caractéristiques 14, 15 respectivement pour T1 et pour T2, T2 étant plus grand que T1. Lorsque la température augmente, la tension caractéristique du VO2 diminue et le signal 6 varie en fonction de la température. Si la résistance 5 dépend également de la température, l'augmentation de la température provoque un déplacement de la droite de charge de la position 16 vers la gauche dans la position 16.1. Le saut 17 d'enclenchement 4 IE, pour T1, et le saut 18 d'enclenchement t 1E' pour T2 sont presque identiques. il en resulte une compensation assez satisfaisante de la dérive du signal 6 en fonction de la température. On atteint une compensation totale lorsque 1 #Rp # 1 # Us Rp # T Us . # T Bien entendu, l'invention n'est pas limitee à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de realisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Elément de commutation sans contact dans lequel une combinaison chimique ayant une zone à résistance différentielle négative, un transducteur analogique et une résistance fixe sont relies en série à une source de potentiel électrique et dans lequel on prélève sous l'action d'une grandeur dlentrée appliquée sur le transducteur analogique des signaux aux bornes de la résistance fixe, élément caractérisé en ce qu'on dispose une résistance (5) en parallèle avec l'ensemble formé par la combinaison chimique (2) zone de résistance différentielle négative et à résistance fixe (3). 20) Elément de commutation sans contact conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de résistance (5) dépend de la température.