Brevet FR2305091A1 — publié le 19761015

L'objet de la présente invention est un gradateur d'intensité lumineuse alimenté par l'intermédiaire d'un coupe-circuit par une source de courant continu de tension UÂ, pour alimenter au moins une lampe d'instrument de bord de véhicules sous une tension US comprise entre les tensions minimale et nominale de fonctionnement de la lampe, cette tension US étant notablement inférieure à UÂ. L'éclairage des instruments de bord de certains véhicules est assuré par des lampes miniature, intégrées soit aux cadrans, soit aux faces avant éclairantes, de très longue durée de vie et très fiables. La tension d'alimentation de telles lampes est très basse, 5 V par exemple, le courant disponible étant un courant continu de tension notablement plus élevée, par exemple de 28 V. Jusqutà présent, pour abaisser la tension du courant continu disponible, on faisait appel soit à des rhéostats, soit à des dispositifs transformant le courant continu initial en courant alternatif pour pouvoir abaisser ensuite la tension de ce dernier à l'aide de transformateurs. Il est évident que le rendement et l1 encombrement de ces dispositifs étaient défavorables. Le but de l'invention est de supprimer ces inconvénients et de permettre la réalisation d'un gradateur à composants électroniques, fonctionnant sans transformateur et dans lequel des circuits de régulation et de commande consommant une très faible énergie assurent l'application de la tension adéquate aux bornes de raccordement des lampes, tout en préservant celles-ci et le gradateur lui-même des surtensions accidentelles. Â cette fin, le gradateur du genre de celui qui a été décrit au début de la description est caractérisé, selon l'invention, par l'ensemble des points suivants a) immédiatement en aval du coupe-circuit relié au premier pôle de la source de courant est inséré le contact ouvert au repos d'un relais dont l'en- roulement est intercalé entre la connexion du coupe-circuit audit contact et, par l'intermédiaire d'un interrupteur à commande manuelle, au second pôle de la source de courant b) l'élément de contact de sortie dudit contact de relais et ledit second pôle sont reliés à un étage de prérégulation à découpage comprenant - un transistor de découpage par blocage et saturation successifs relié audit contact de sortie et inséré par son circuit collecteur-émetteur, en série avec une inductance, entre ce contact et un conducteur de sor tie dudit étage, inductance montée en série et en circuit fermé avec une diode et un condensateur, la jonction entre cette diode et le con densateur étant reliée audit second pôle de la source de courant, - un premier comparateur électronique relié par sa sortie à la base dudit transistor de découpage et commandant celui-ci de telle sorte qu'il règle la largeur des impulsions envoyées dans un système ballast-réser voir constitué par lesdits inductance, diode et condensateur, de telle façon que la tension de sortie m) de l'étage de prérégulation soit éga le à une tension de référence UR, - un dispositif à diode de Zener relié par un premier pale à une première borne de raccordement à la lampe et par son second pôle d'une part à l'une des entrées dudit comparateur et, d'autre part, par ltintermédiai re d'une première résistance, audit contact de sortie, la tension de Zener UZI dudit dispositif étant choisie de telle sorte que ladite ten sion de référence UR soit maintenue égale à US + UZI c) ledit conducteur de sortie dudit étage de prérégulation et ledit second pôle de la source de courant sont reliés à un système de régulation et de règlage comportant - un deuxième transistor inséré par son circuit collecteur-ta'etteur entre ledit conducteur de sortie de l'étage de prérégulation et ladite pre mière borne de raccordement à la lampe, - un deuxième comparateur électronique relié par sa sortie à la base du deuxième transistor, par l'une de ses entrées à la première borne de raccordement et par 1 'autre entrée au curseur d'un potentiomètre, dont la résistance est montée en parallèle avec une deuxième diode de Zener, entre, d'une part, le contact de sortie par l'intermédiaire d'une deu xième résistance, et, d'autre part, le second pôle de la source de cou rant, lui-même relié à la seconde borne de raccordement à la lampe, de telle façon que la tension US soit constante et égale à la tension UC appliquée par le curseur à l'autre entrée du deuxième comparateur, ce pendant que le déplacement du curseur est lié mécaniquement à celui de 11organe de commande manuelle de l'interrupteur de telle sorte qu'au moment de l'établissement du contact de celui-ci, la position de départ du curseur soit celle pour laquelle la tension US est minimale, - un dispositif limiteur de courant comprenant une résistance de lecture du courant insérée entre le circuit collecteur-émetteur du deuxième transistor et ladite première borne de raccordement, une quatrième et une cinquième résistances en série montées en parallèle avec ledit cir cuit et dont le point de jonction est relié, d'une part, par l'intermé diaire d'un condensateur de temporisation à ladite première borne de raccordement et, d'autre part, à la base d'un troisième transistor dont le circuit collecteur-émetteur est intercalé entre la base du deuxième transistor et ladite première borne de raccordement, d) le contact du relais et le second pôle de la source de courant sont reliés par un système de protection contre les surtensions comprenant, montés en série entre ledit contact et ledit second pôle, une sixième résistance et un thyristor monté dans le sens passant et dont l'électrode de commande est reliée par une septième résistance à la sortie dtun troisième compara teur électronique à gain très grand ou infini dont 1 'une des entrées est reliée par une huitième résistance au contact du relais et, par une troi sième diode de Zener au second pôle de la source de courant, l'autre en trée étant reliée à ladite première borne de raccordement, cependant que les Daractéristiques dudit thyristor, dudit comparateur de la troisième diode de Zener et des sixième et septième résistances sont choisies de telle sorte que le comparateur électronique bascule lorsque la tension US dépasse la tension de Zener de la troisième diode de Zener alimentée par la huitième résistance, rend ledit thyristor conducteur pour provoquer l'ouverture du coupe-circuit ; si l'on désire que le basculement du troi àème comparateur soit temporisé et non instantané, un condensateur peut être monté entre la sortie et ladite autre sortie de ce comparateur. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée suivante dans laquelle on se réfère au dessin annexé. Celui-ci représente à titre d'exemple non limitatif le schéma d'un mode de réalisation de l'invention. "e gradateur représenté est alimenté à partir des pôles positif 2 et négatif 6 d'une source de courant continu non représentée et fournissant une tension Ud, par exemple de 28 V. Ses bornes de sortie positive 16 et négative 30 sont destinées à être raccordées aux lampes d'instruments de bord que l'on désire alimenter sous une tension variable US comprise, par exemple, entre 1 et 5 V. Immédiatement en aval du coupe-circuit 1 relié au pôle positif 2 de la source de courant est inséré le contact ouvert au repos d'un relais 3 dont l'enroulement 4 est intercalé entre la connexion du coupe-circuit 1 au contact et, par l'intermédiaire d'un interrupteur 5 à commande manuelle, au négatif 6. L'élément de contact de sortie 7 du contact de relais et le pale négatif 6 sont reliés à l'étage de prérégulation à découpage décrit ci-après. Un transistor 8 de découpage par blocage et saturation successifs est relié au contact de sortie 7 et inséré par son circuit collecteur-émetteur, en série avec une inductance 10, entre ce contact et le conducteur de sortie 9 de l'étage de prégulation. Cette inductance 10 est montée en série et en circuit fermé avec une diode Il et un condensa teur 12. La jonction entre cette diode 11 et le condensateur 12 est reliée au pôle négatif 6 de la source de courant. Un premier comparateur électronique 13 est relié par sa sortie 14 à la base du transistor de découpage 8 et commande celui-ci. Un dispositif à diode de Zener 14 est relié par un premier pôle 15 à la borne positive 16 de raccordement aux lampes et par son second pôle 17 d'une part à l'une des entrées 18 du comparateur 13 et, d'autre part, par l'inter- médiaire d'une première résistance 19, au contact de sortie 7. On notera que l'on entend par "dispositif à diode de Zener" tout dispositif à tension constante utilisant soit une diode de Zener, soit une telle diode associée à un réseau de composants actifs (transistors, etc ..) ou passifs (résistances, condensateurs, etc ..). Dans l'étage de prérégulation, le transistor de découpage 8 est comman- dé par l-e comparateur électronique 13 de telle sorte qu'il règle la largeur des impulsions envoyées dans un système ballast-réservoir constitué par l'inductance 10, la diode 11 et le condensateur 12, at que la tension de sortie Ex de 1 'étage de prérégulation soit égale à une tension de référence UR appliquée à l'entrée 18 du comparateur 13. La tension de Zener UZ1 du dispositif 14 est choisie de telle sorte que la tension de référence UR soit msin- tenue égale à US + UZI. Dans le cas des tensions citées à titre d'exemple, on peut indiquer comme ordre de grandeur UR - US = 3 V US variant de 1 à 5 V Ut variant de 4 à 8 V pour une tension d'entrée UÂ = 28 V. Le conducteur de sortie 9 de l'étage de prérégulation et le pale négatif 6 de la source de courant sont reliés à un système de régulation et de règlage constitué de la façon suivante Un deuxième transistor 20 est inséré par son circuit collecteur-émetteur entre le conducteur de sortie 9 de l'étage de prérégulation et la borne positive 16 de raccordement aux lampes. Un deuxième comparateur électronique 21 est relié par sa sortie 22 à la base du deuxième transistor 20, par l'une de ses entrées 23 à la première borne de raccordement 16 et par l'autre entrée 24 au curseur 25 d'un potentiomètre 26. La résistance 27 de ce dernier est montée en parallèle avec une deuxième diode de Zener 28, entre, d'une part, le contact de sortie 7 par l'intermédiaire d'une deuxième résistance 29, et, d'autre part, le pôle négatif 6 de la source de courant, luimAeme relié à la borne négative 30 de rac cordement à la lampe.Le déplacement du curseur 25 est lié mécaniquement à celui de l'organe de commande manuelle de l'interrupteur 5 de telle sorte qu'au moment de l'établissement du contact de celui-ci, la position de départ du curseur soit celle pour laquelle la tension US de fonctionnement des lampes est minimale. Ainsi le transistor 20 est commandé par le comparateur 21 de façon que la tension de sortie US du gradateur soit constante et égale à la tension de commande UC disponible sur le curseur 25 du potentiomètre 26 qui est alimenté à tension constante par le dispositif à diode de Zener 28, lui-même alimenté à partir du pôle positif 2 de la source de courant par l'intermédiaire de la résistance 29. Le système de régulation et de règlage comprend également un dispositif limiteur de courant. Celui-ci assure une protection contre les courts-circuits d'utilisation, par une limitation de courant permanent9, qui laisse passer la pointe de courant absorbée à la mise sous tension à froid des filaments des lampes.Ce dispositif est constitué par une résistance de lecture du courant 31 insérée entre le circuit collecteur-émetteur du deuxième transistor 20 et la borne de raccordement positive 16, une quatrième et une cinquième résistances en série 32 et 33 montées en parallèle avec ledit circuit et dont le point de jonction 34 est relié, d'une part, par l'intermédiaire d'un condensateur de temporisation 35 à la borne de raccordement positive 16 et, d'autre part, à la base d'un troisième transistor 36 dont le circuit collecteurémetteur est intercalé entre la base du deuxième transistor 20 et cette borne 16. Lorsqu'il est commandé, le troisième transistor 36 dérive le courant de commande du deuxième transistor 20, augmente sa chute de tension et fait baisser la tension de sortie US. Ainsi,pour une limitation permanente, la tension de commande du transistor de dérivation 36, disponible aux bornes de la résistance 31, est appliquée par l'intermédiaire du pont constitué par les résistances 32 et 33. En cas d'appel de courant brusque, la tension lue aux bornes de la résistance 31 n'apparaît à la jonction des résistances 32 et 33 qutavec un certain retard dû à la charge du condensateur 35. il s'ensuit une temporisation du signal de dérivation par le transistor 36, donc de la limitation par le transistor 20. Le gradateur selon l'invention est moni d'un système de protection contre les surtensions permettant de relier le contact du relais 3 au pôle négatif de la source de courant. Ce système comprend, montés en série entre ledit contact et ledit pôle négatif, une sixième résistance 37 et un thyristor 38 monté dans le sens passant et dont l'électrode de commande 39 est reliée par une septième résistance 40 à la sortie d'un troisième comparateur électronique 41 à gain très grand ou infini, dont l'une des entrées 42 est reliée par une huitième résistance 43 au contact du relais 3 et, par une troisième diode de Zener 44 au pôle négatif 6 de la source de courant, l'autre entrée 45 étant reliée à la borne positive 16 de raccordement aux lampes.Les caractéristiques du thyristor 38, du comparateur 41, de la troisième diode de Zener 44 et des résistances 37 et 40 sont choisies de telle sorte que le comparateur électronique 41 bascule lorsque la tension US dépasse la tension de Zener, par exemple 5,5 V, de la diode 44 alimentée par la résistance 43, rend le thyristor 38 conducteur pour provoquer l'ouverture du coupe-circuit 1. En effet, quand le comparateur 41 bascule, sa sortie se trouve portée à une polarité positive qui, par l'intermédiaire de la résistance 40, alimente l'é- lectrode de commande 39 du thyristor 38. Celui-ci devient conducteur et, par l'intermédiaire de la résistance 37 de faible valeur, court-circuite l'entrée du gradateur et produit un appel de courant qui entraîne 1 'ouverture du coupecircuit 1 et isole ainsi l'appareil défectueux. Si l'on désire que le basculement du troisième comparateur 41 soit temporisé et non instantané, un condensateur 46 peut être monté entre la sortie 40 et l'entrée 45 de ce comparateur. il est bien évident que les polarités des bornes d'alimentation 2 et 6 peuvent être inversées à condition d'inverser sur les composants électroniques où cela s'impose la position des électrodes appropriées. Par ailleurs, il va également de soi que tous les véhicules, c'est-à- dire aussi bien terrestres, aériens que nautiques, disposant d'une source de courant continu d'une tension plus élevée que la tension nominale de leurs lampes d'éclairage des instruments de bord, peuvent avantageusement être équipés du gradateur selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela du principe de l'invention. BEVENDICAPIONS 1 - Gradateur d'intensité lumineuse alimenté par l'intermeaiaire d'un coupe-circuit par une source de courant continu de tension UÂ, pour alimenter au moins une lampe d'instrument de bord de véhicules sous une tension US comprise entre les tensions minimale et nominale de fonctionnement de la lampe, cette tension US étant notablement inférieure à UÂ, caractérisé par l'ensemble des points suivants a) immédiatement en aval du coupe-circuit (1) relié au premier pôle (2) de la source de courant est inséré le contact ouvert au repos d'un relais (3) dont l'rnroulement (4) est intercalé entre la connexion du coupe-circuit (1) audit contact et, par l'intermédiaire d'un interrupteur (5) à commande manuelle, au second pôle (6) de la source de courant b) l'élément de contact de sortie (7) du contact de relais et le second pôle (6) sont reliés à un étage de prérégulation à découpage comprenant : - un transistor (8) de découpage par blocage et saturation successifs re lié au contact de sortie (7) et inséré par son circuit collecteur émetteur, en série avec une inductance (10), entre ce contact (7) et un conducteur de sortie (9) de l'étage de prérégulation, inductance (10) montée en série et en circuit fermé avec une diode (11) et un condensa teur (12), la jonction entre cette diode (11) et le condensateur (12) étant reliée au second pôle (6) de la source de courant, - un premier comparateur électronique (13) relié pas sa sortie (14) à la base du transistor de découpage (8) et cl mandant celui-ci de telle sor te qu'il règle la largeur des impulsions envoyées dans un système bal last-réservoir constitué par l'inductance (10), la diode (11) et le con densateur (12), de telle façon que la tension de sortie PD de l'étage de prérégulation soit égale à une tension de référence UR, - un dispositif à diode de Zener (14) relié par un premier pôle (15) à une première borne (16) de raccordement à la lampe et par son second pôle (17) d'une part à l'une des entrées (18) du comparateur (13) et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une première résistance (19), au contact de sortie (7), la tension de Zener UZI du dispositif (14) étant choisie de telle sorte que la tension de référence UR soit maintenue égale à US + UZ1 c) le conducteur de sortie (9) de l'étage de prérégulation et le second pôle (6) de la source de courant sont reliés à un système de régulation et de règlage comportant - un deuxième transistor (20) inséré par son circuit collecteur-émetteur entre le conducteur de sortie (9) de l'étage de prérégulation et la première borne (16) de raccordement à la lampe, - un deuxième comparateur électronique (21) relié par sa sortie (22) à la base du deuxième transistor (20), par l'une de ses entrées (23) à la première borne de raccordement (16) et par l'autre entrée (24) au cur seur (25) d'un potentiomètre (26), dont la résistance (27) est montée en parallèle avec une deuxième diode de Zener (28), entre, d'une part, le contact de sortie (7) par l'intermédiaire d'une deuxième résistance (29), et, d'autre part, le second pôle (6) de )a source de courant, lui même relié à la seconde borne (30) de raccordement à la lampe, de telle façon que la tension US soit constante et égale à la tension UC appli quée par le curseur (25) à l'autre entrée (24) du deuxième comparateur (21), cependant que le déplacement du curseur (25) est lié mécaniquement à celui de l'organe de commande manuelle de l'interrupteur (5) de telle sorte qu'au moment de l'établissement du contact de celui-ci, la posi tion de départ du curseur soit celle pour laquelle la tension US est mi animale - un dispositif limiteur de courant comprenant une résistance (31) de lec ture de courant insérée entre le circuit collecteur-émetteur du deuxième transistor (20) et la première borne de raccordement (16), une quatrième et une cinquième résistances en série (32 et 33) montées en parallèle avec ledit cltrmllt et dont le point de jonction (34) est relié, d'une part, par l'intermédiaire d'un condensateur de temporisation (35) à la première borne de raccordement (16) et, d'autre part, à la base d'un troisième transistor (36) dont le circuit collecteur-émetteur est inter calé entre la base du deuxième transistor (20) et la première borne de raccordement (16) d) le contact du relais (3) et le second pôle (6) de la source de courant sont reliés par un système de protection contre les surtensions compre nant, montés en série entre ledit contact et ledit second pôle, une sixième résistance (37) et un thyristor (38) monté dans le sens passant et dont l'électrode de commande (39) est reliée par une septième résis tance (40) à la sortie d'un troisième comparateur électronique (41) à gain très grand ou infini dont 1 'une des entrées (42) est reliée par une huitième résistance (43) au contact du relais (3) et, par une troi sième diode de Zener (44X au second pale (6) de la source de courant, l'autre entrée (45) étant reliée à la première borne de raccordement (16), cependant que les caractéristiques du thyristor (38), du compara teur (41), de la troisième diode de Zener (44) et des résistances (37 et 40) sont choisies de telle sorte que le comparateur électronique (41) bascule lorsque la tension US dépasse la tension de Zener de la diode (44) alimentée par la résistance (43), rend le thyristor (38) conducteur pour provoquer l'ouverture du coupe-circuit (1). 2 - Gradateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un condensateur de temporisation (46) est monté entre la sortie et l'entrée (45) du comparateur (41).