Brevet FR2311687A1 — publié le 19761217

CAMMUTAT!UR ELECTRONIQUE de COMMANDE AUTOMATIQUE PEARSS - CODRS La présente invention concerne tous les véhicules automobiles susceptibles de circuler de nuit, elle permet la commande entièrement automatique des feux de route et des feux de croisement sans que les conducteurs n'aient à intervenir. A l'heure ou la circulation automobile est presque aussi importante de nuit que de jour et ou l'électronique permet de résoudre bien des problèmes jusque la pratiquement insolubles il peut sembler paradoxal qu'aucun système électronique n'équipe les voitures afin d'éviter aux conducteurs d'avoir à manoeuvrer sans arrêt le commutateur phares-codes, ce qui à la longue devient fastidieux. De plus, il arrive souvent que certains conducteurs oublient, soit d'effectuer cette manoeuvre, soit attendent que le conducteur du véhicule venant en face les rappelle à l'ordre par un appel de phares avant de se décider à passer en feux de croisement et cela, non seulement gène considérablement, mais peut être très dangereux pour la sécurité. L'appareil, objet de l'invention, utilisé sur tous les véhicules automobiles permettra d'éviter les inconvénients déjà cités tout en assurant une conduite plus agréable et plus détendue en supprimant les risques d'éblouissement, ce qui ne peut qu'améliorer considérablement la sécurité routière de nuit. L'appareil complet de la figure N 5, objet de l'invention comporte en fait quatre circuits distincts. - Le circuit principal de commande figure N0 I qui assure le passage en codes comprend les phototransistors PTR I et FTR 2, les transistors TR I à TR 6, le thyristor TH T, le circuit intégré Ci I amplificateur opérationnel, le circuit intégré Ci 3 portes Nand N I à 4 et un demi circuit intégré Ci 4 portes Nand NO 5 et 6 - Le circuit seçondaire figure NO 3 qui coupe le circuit principal et assure le maintient en codes jusqu'au moment ou les véhicules se sont croisés. Il est composé de la photorésistance LDR I, du transistor TR Il, du circuit intégré Ci 2 identique à Ci I et des portes Nand NO 7 et 8 constituées par la deuxième moitie de Ci 4. - Le circuit de puissance figure N0 2 commandant l'allumage des phares ou des codes comporte les transistors TR 7 W TR IO. - Enfin l'alimentation de l'ensemble figure N0 4 comprenant le transformateur T I et les transistors TR I2 à TR 15. A la mise sous tension et en l'absence d'éclairement par un véhicule venant en face, les phototransistors du circuit principal ont un courant d'émetteur très faible et les transistors TRI et TR 2 sont pratiquement bloqués; sur l'émetteur de TR2 la tension est à peu près nulle et l'ampli opérationnel qui suit, du type comparateur, a son entrée + à une tension nettement inférieure à celle de son entrée - polarisée positivement par le pont R4 P2. Sa sortie est négative de 0,5 volt environ et les entrées de la porte Nand No I qui suit sont de ce fait à l'état apéro tandis que la sortie est à plus 3,5 volts, donc à l'état un. TR3 fortement polarisé à travers R5 est saturé et la gachette de THT reliée au collecteur de TR3 à travers DI est à zéro.Le thyristor TRI est donc bloqué et aucune tension n'apparaît sur sa cathode. La porte Nand NO 2 reliée à travers R9 et DZ2 à la cathode de THT a de ce fait ses entrées à l'état zéro et sa sortie à l'état un, ce qui donne pour les circuits suivants : porte Nand NO 3 entrées état un,sortie état zéro et porte Nand NO 4 entrées état zéro et sortie état un. La sortie de Nand 4 est reliée directement à une entrée de la porte Nand N0 5tandis que l'autre entrée de cette porte est reliée à la sortie de la porte Nand NO 7 également à l'état un comme nous le verrons plus loin.Or nous savons que toutes les entrées d'une porte Nand à l'état un donne zéro en sortie et qu'il suffit de porter une des entrées à zéro pour avoir un en sortie. Dans le cas présent les entrées étant à un nous avons zéro en sortie; il en est de même des entrées de la porte Nand NO 6 dont la sortie est donc à un. TR5 dont la base est reliée à travers R I4 à la sortie de Nand 5 est par conséquent bloqué et la tension sur son collecteur égale à la tension d'alimentation; il en est de mdme pour la base de TR7 relié directement au collecteur de TR5. Ce transistor est donc fortement saturé de mtme que TR9 qui constitue avec le précé dent un montage Darlington d'un gain en courant de 10.000 environ Les phares raccordés à l'émetteur de TR9 dont ils constituent la charge sont donc allumés tandis que coté codes la base de TR6 reliée à travers RI5 à la sortie de Nand 6 est fortement polarisée et TR6 saturé, la tension sur son collecteur est égale à zéro ainsi que sur les bases et les émetteurs de TR8 et TRIO qui sont donc bloqués et les codes reliés à l'émetteur de TRIO éteints. Coté circuit seçondaire, LDRI a une résistance très grande en l'absence d'éclairage; la tension sur l'émetteur de TRII est nulle ou très faible et l'amplificateur opérationnel Ci 2 identique à Ci I a son entrée + à zéro et son entrée - fortement polarisée par le pont R22 P3) donc moins 0,5 volt en sortie. Les entrées de la porte Nand 7 sont donc à zéro et-sa sortie à l'état un de méme que la deuxième entrée de Nand 5 comme nous l'avons dit plus haut. La porte Nand 8 reliée directement à Nand 7 a par conséquent ses entrées à l'état un et sa sortie l'état zéro, nous verrons son r81r plus tard.Enfin TR4 sert d'interrupteur à TRI; sa base reliée à travers RI3 à la sortie de Nand 7 est fortement polarisée saturant ce transistor et refermant à la masse la cathode de TRI à travers R8 et l'espace collecteur-émetteur de TR4. Les transistors TRI2 à TRI5 nous fournissent les différentes tensions positives et négatives nécessaires au fonctionnement de l'ensemble. TRI2 monté en oscillateur classique nous fourni par'l'intermédiaire du transfo TI une tension négative de I3 à 14 volts,cette tension redressée par D2 est ramenée à 6 volts et énergiquement filtrée et régulée Far TRI3 et les circuits associés. TRI4 nous fourni une tension positive filtrée et régulée de II,6 Volts tandis qur TRI5 ramène cette tension à 5 volts pour l'alimentation des portes Nand . Toutes ces tensions sont stabilisées à plus-moins O,I volt pour une variation de tension de la batterie de 12 à I4,5 volts. Voyons maintenant ce qui se passe dès que deux voitures se dirigent l'une vers l'autre. La lumière des phares venant frapper les phototransistors provoque un courant collecteur-émetteur important polarisant la base de TRI qui conduit rendant à son tour TR2 conducteur. La tension apparaissant sur l'émetteur de TR2 est appliquée à travers R3 sur l'entrée + de Ci I, dès que cette tension dépasse le niveau de référence de celle appliquée sur l'entrée - le circuit bascule et sa sortie passe brusquement de moins 0,5 volt à plus 3,5 volts.La porte Nand I qui suit change d'état, un à l'entrée zéro à la sortie, le transistor TR3 se bloque et une tension importante est appliquée à travers R6 et DI à la gachette de THT qui s'amorce La tension apparaissant sur sa cathode s'écoule d'une part à la masse à travers R8 et TR4 qui est toujours à l'état saturé, et d'autre part à travers R9 et la diode Zéner DZ2 une partie de cette tension est appliquée aux entrées de la porte Nand 2 provoquant son changement d'état et par voie de conséquence changement d'état des portes Nand 3 et 4 qui suivent. La porte Nand 5 qui avait ses deux entrées à l'état un voit son entrée 1 passer à zéro et sa sortie passer à l'état un ce qui provoque également le basculement de Nand 6 dont la sortie passe de l'état un à l'état zéro.TR5 se sature, sa base étant fortement polarisée à travers R14 tandis que TR6 se bloque, plus aucun courant ne circulant dans RIS. TR5 saturé, TR7 et TR9 se bloquent et les phares s'éteignent; alors que TR6 bloqué, TR8 et TRIO se saturent et les codes s'allument simultanément L'extinction des phares coupe en même temps l'alimentation des phototransistors prise sur le collecteur de TR5 ce qui a pour effet de provoquer le blocage de TRI et TR2, Ci I revient à sa position initiale ainsi que Nand I dont la sortie repasse à l'état un; TR3 se sature à nouveau et coupe l'alimentation de la gachette de TRI qui lui, continue de conduire, le courant le traversant étant suffisant à te maintenir en conduction tant que TR4 restera saturé. Les circuits qui suivent restent donc en leur état précédent et le véhicule en position codes jusqu'à ce que les deux voitures sétant assez rapprochées l'une de l'autre LDRI à son tour suffisamment éclairée voit sa résistance diminuer rapidement, la tension aux bornes de RI9 augmente polarisant TRII dont la tension apparaissant sur l'émetteur est appliquée à travers R2I sur l'entrée + de Ci 2 ; dès que cette tension dépasse le niveau de référence de l'entrée - ce circuit bascule comme nous l'avons vu pour Ci I. Les entrées de Nand 7 passent à un et sa sortie à zéro ainsi que l'entrée 2 de Nand 5 dont les deux entrées sont maintenant à zéro mais dont la sortie ne change pas d'état puisque déja à un.Par contre Nand 8 change d'état, entrées à zéro sortie à un ce qui a pour effet de renforcer l'action de LDRI en envoyant à travers R24 une tension positive sur la base de TRIl assurant ainsi un verrouillage très efficace de l'ense- ble Le basculement de Nand 7 provoque également le blocage de TR4 et celui de THI, le courant circulant dans celui-ci étant maintenant Arop faible pour le maintenir en conduction, sa gachette n'étant toujours pas alimentée.Le blocage de TRI provoque le basculement des portes Nand 2, 3 et 4 et l'entrée N0 I de Nand 5 repasse à l'état un; mais comme son entrée No 2 est toujours à zéro sa sortie ne change pas d'état, donc aucun changement des circuits qui suivent; les phares restent éteints et les codes allumés Le circuit seçondaire a donc pris maintenant intégralement le relais du circuit principal qui est revenu à son état d'origine. Cet état durera jusqu'au moment ou les véhicules s'étant croisés LDRI n'est plus suffisamment éclairée, sa résistance augmente rapidement, la tension sur la base et l'émetteur de TRII diminue très vite, Ci 2 revient à son état initial ainsi que Nand 7 et 8 ce qui provoque une baisse encore plus grande de la tension sur la base de TRII verrouillant le circuit.TR4 se sature à nouveau fermant à la masse le circuit de cathode de TRI qui reste néansmoins bloqué, sa gachette n'étant toujours pas alimen- tée. L'entrée 2 de Nand 5 repasse à l'état un et comme son entrée I est déja à l'état un sa sortie passe à zéro avec pour effet le blocage de TR5, la saturation de TR7 et TR9, l'allumage des phares et l'alimentation des phototransistors tandis que les codes s'éteignent, Nand 6 voyant dans le mtme temps ses entrées passer à zéro et sa sortie à un, donc saturation de TR6, blocage de TR8 et TRIO et l'ensemble est pret à fonctionner de nouveau dès qu'un véhicule se présentera en face Voyons maintenant le rôle de certains composants.PI ajuste le gain des étages d'entrée, ce réglage est nécessaire afin de compenser les écarts de sensibilité des phototransistors lors d'une éventuelle fabrication en série. P2 sert à ajuster le niveau de la tension de référence et par là-meme le seuil de sensibilité de l'ensemble. DZI protège l'entrée + de CI I contre les surtensions en cas d'éclairage très intense des phototransistors. DZ3 et P3 assurent les mimes rôles pour Ci 2 . DZ4 stabilise la tension d'alimentation des phottotransistor à la valeur requise. Enfin R9, DZ2, RIO et C3 constituent un circuit de retard. Ce circuit retardant le passage en codes de I,5 seçonde après l'amorcage de TRI est indispensable pour compenser les différences d'éclairage des divers véhicules. Prenons un exemple: Supposons deux voitures A et B se dirigeant l'une vers l'autre; en l'absence de circuit de retard Si l'éclairage de B est plus faible que celui de A, B passera en codes avant A et ce dernier restera en phares puisque l'clairage de B sera à ce moment-là encore plus faible.Avec le circuit de retard il en ira tout autrement, le thyristor (THI) de B s'amorcera bien avant celui de À mais ce n'est qu'après I,5 seçonde que B passera en codes ce qui laisse largement le temps à TRI de À de s'amorcer à son tour, les véhicules s'étant pendant ce temps suffisamment rapprochés l'un de l'autre pour compenser les écarts d'éclairage et à son tour A passera obligatoirement en codes Ceci suppose bien entendu des phares parfaitement réglés et de caractéristiques aussi voisines que possible. On pourrait penser que ce retard risque dans certains cas de constituer un inconvénient, dans la pratique il n'en est rien, que ce soit à la sortie d'un virage ou en haut d'une côte ou les véhicules peuvent sue retrouver très près l'un de l'autre l'angle d'ouverture des phototransistors est suffisamment grand pour réagir à un faisceau lumineux oblique bien avant que les véhicules ne soient dans le meme axe, et en tout cas, avant que les conducteurs ne soient gênés. De plus; si les voitures se trouvent très près l'une de l'autre LDRI provoquera le basculement instantané en position codes Enfin avant de terminer cette description parlons un peu du choix ies circuits d'entrée. Pour le circuit principal j'ai fais appel à deux phototransistors car il est nécessaire d'avoir ici des circuits à très grande sensibilité et de réponse rapide, un seul phototransistor aurait pu suffire mais il est apparu aux divers essais que les écarts de sensibilité s'en trouvaient très réduits tout en doublant celleeci . La dérive est nulle même après des heures de fonctionnement. Pour le circuit seçondaire j'ai fais appel à une photorésistance après de nombreux essais bien que ses temps de réponse soient assez longs ce qui l'exclue pour le circuit principal.Dans le circuit seçondaire travaillant avec une densibilité assez réduite le retour en phares après que les véhicules se sont croisés est d'environ 2 seçondes, ce qui peut sembler long, mais dans la pratique il n'en est rien, bien au contraire; dans le cas ou un deuxième véhicule suit d'assez près le premier le circuit reste en codes, la résistance de la LDR augmentant légèrement dans un premier temps pour redescendre très rapidement ensuite à mesure que les voitures se rapprochent l'une de l'autre alors qu'un phototransistor aurait en le temps de provoquer un passage en phares suivi d'ailleurs aussitot d'un retour en codes, de plus son inertie très grande aux faibles variation de lumière supprime tout risque de battement codes phares, ce qui ne serait pas le cas avec un phototransistor La mise au point consiste à ajuster une fois pour toutes PI, P2 et P3.PI ajuste le gain des étages d'entrée, il sera réglé à un niveau de référence fixé une fois pour toutes pour tous les appareils et pour un mdme éclairement. P2 sera réglé au maximum de sensibilité compatible avec un verrouillage efficace des circuits sur l'éclairage propre du véhicule. Ce réglage très souple permet un ajustage précis de la sensibilité qui doit correspondre à un éclairement des phototransistord provoquant le passage en codes par les feux de route d'un véhicule se trouvant à une distance suffisamment grande pour ne pas gêner le conducteur. Ce réglage pour être précis devrait entre effectué à l'aide d'un luxmètre en prenant comme référence la moyenne d'éclairement de plusieurs véhicules dont le bon état des phares aurait au préalable été controlé .P3 sera réglé avec une sensibilité correspondant au basculement du circuit seçondaire sur l'éclairage codes d'un véhicule distant de 80 Mètres environ. Tous ces réglages correctement effectués aucune retouche n'est nécessaire dans le temps. L'ensemble du commutateur est monté dans deux petits coffrets; le premier de I55 X 95 X 50 fixé sous le tableau de bord contient tous les circuits à l'exception des étages de puissance et des cellules . La figure NO 6, vue coté composants donne la disposition des éléments qui sont montés sur un circuit imprimé fixé à l'aide de vis et d'entrecroises à 5 millimètres du fond du coffret; la figure NO 7 donne le plan du circuit coté imprimé. Le deuxième coffret de I20 X 80 X 60 est fixé sous le capot du véhicule. Un deuxième circuit imprimé, figure N08 fixé comme le précédent dans le fond du coffret supporte les transistors TR7 à TRIO . Le circuit imprimé est vu coté composants, donc par transparence; les transistors TR7 et TR8 sont fixés directement sur ce circuit tandis que TR9 et TRIO sont montés sur le radiateur de la figure NO 9 lui-meme fixé sur le circuit imprimé; les transistors sont isolés électriquement du radiateur; le capot de ce coffret est ajouré afin de faciliter le refroidissement de TR9 et TRIO par l'air circulant sous le capot.Enfin les cellules sont montées sur un petit circuit imprimé, figure No IO, lui-meme fixé à llin- térieur de la partie supérieure de deux boitiers de lampes de poche du type "lumijet" ou elles prennent la place des ampoules d'origine, figure NO TI . Ces bottiers, collés côte à côte sont fixés par un étrier derrière le pare brise, audessus du tableau de bord coté conducteur Le plan de cablage et les différentes connexions sont données sur les figures NO 6 à I2 et n'appellent aucune explication particulière.Les différents raccordements sont effectués à l'aile de barrettes de cosses relais du type "domino". L'inverseur normal-automatique du type à bascule double circuit IO ampères est fixé sur le tableau de bord La commande normale n'est pas supprimée et dans certains cas s'avère indispensable; en particulier lorsqu'il fait très beau temps et clair de lune, l'appareil dans ce cas précis refusant obstinément de rester en phares ne pouvant faire la différence entre un beau clair de lune et l'éclairage d'un véhicule venant en face. Enfin certains éclairages peuvent suffire à actionner notre commutateur, par exemple: signalisation ou enseignes lumineuses, maison dont la lumière éclaire la chaussée etc.. Dans la plupart des cas le circuit repassera en phares après le passage de ces éclairages "parasites" dans le cas contraire il suffira pour le faire revenir en phares d'effectuer une brève manoeuvre de l'inverseur automatique-normal. Dans la pratique cela arrivera rarement, ces éclairages ne sont malgré tout pas très nombreux, sauf près des villes. Lors de l'utilisation en commande automatique, le cosuta- teur normal d'éclairage sera laissé sur position codes. Dans un éventuel équipement en série sur voitures neuves te commutateur d'éclairage pourrait être modifié suivant la figure NO I3, ce qui supprimerait l'inverseur S I et simplifierait la commande normal-automatique. Dans ce cas,un bref passage sur position codes manuel suffira à faire rebasculer l'ensemble en phares L'appareil, objet de l'invention peut titre utilisé sur tous les véhicules circulant de nuit; voitures automobiles, camions etc... sans préjuger d'applications particulières intéressantes comme commande lumineuse automatique de signalisation routière importante tel que accident, arrêt obligatoire etc... Dans la plupart des cas ces signalisations sont trop faibles pour entre perçues de loin et plus puissantes elles gèneraient les conducteurs dès qu'ils arrivent à courte distance . Ces défauts disparattraient avec ce dispositif qui commanderait tn double éclairage déclanché par les feux de route des véhicules REVENDICATIOBS I- Appareil permettant d'assurer le passage automatique phares-codes et vice versa de tous les véhicules automobiles équipés de ce dispositif suivant l'éclairement de cellules photoélectriques par l'éclairage du véhicule venant en sens inverse 2- Dispositif selon la revendication I Caractérisé par le fait qu'il est fait appel à un double circuit de coamande utilisant les phototransistors PTRI et Pur2, les tran sistre TRI et TR2 et le circuit compaXateur Cil pour commander le passage en codes, puis à une photorésistance LDRI, au transistor TRIl et au circuit comparateur Ci2 pour commander la coupure du circuit précédent tout en assurant le iaintient en codes, puis le retour en phares éliminant ainsi tout risque de battement codes-phares. 3- Dispositif selon la revendication 2 Caractérisé par le fait que la porte Nand N01, le transistor TR3, les résistances R6 èt R7 ainsi que le condensateur C2 constituent un ensemble qui associé au circuit précédent permet un amorçage sur et précis du thyristor TRI au moment oportum sans risque possible de non basculement de ce dernier. 4- Dispositif selon la revendication 3 Caractérisé par le fait que l'utilisation du thyristor TRI permet d'assurer le passage en codes et empoche le circuit de revenir en phares, mdme si à ce aoment-là 1' éclairage du véhicule venant en face était coupé; et cela, tant que le circuit seçondaire n'aura pas pris le relais du circuit principal. 5- Dispositif selon la revendication 4 Caractérisé par le fait que l'utilisation d'un circuit de retard associd au circuit précédent et constitué des résistances R9, RIO RII,112; du condensateur C3 de la diode zéner DZ2 et des portes Nand 2 - 3 et 4 permet de compenser les différences d'éclairage DES véhicules assurant ainsi le passage obligatoire et le maintient en codes même après que le véhicule venant en sens inverse est déjà passé en codes 6- Dispositif selon la revendication 5 Caractérisé par le fait que l'inversion des tensions de commande assurant l'allumage soit des phares; soit des codes, est effectué par les portes Nand 5 - 6 et 7 commandées alternativement par le circuit principal et le circuit seçondaire. 7- Dispositif selon la revendication 6 Caractérisé par le fait que la porte Nand NO 8 en envoyant une tension positive sur la base de TRII à travers R 24 assure un verrouillage efficace du circuit seçondaire contre les variations d'éclairage une fois ce circuit en position codes. 8- Dispositif selon la revendication 7 Caractérisé par le fait que le transistor TR4 commandé per le circuit seçondaire sert d'interrupteur électronique au thyristor TRI permettant 1' amorçage et le désamorçage de celui-ci au moment opportum. 9- Dispositif selon la revendication 8 Caractérisé par le fait que l'alimentation des phototransistors prise sur le collecteur de TR5 n'est possible que lorsque le véhicule est en phares, ce qui supprime tout risque de non retour en phares et de battements codes-phares. IO- Dispositif selon la revendication 9 Caractérisé par le fait que l'allumage des phares et des codes entièrement électronique st assuré par les transistors TR5 à TRIO qui constituent un relais électronique de grande puissance sans avoir les inconvénients d'un relais électromécanique, tel que: mauvais contacts, battements, rebondissements