Brevet FR2342620A1 — publié le 19770923

La présente invention a pour objet des dispositifs générateurs d'éclairs périodiques alimentés sous une faible tension par une source de courant continu. Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication des phares a éclats ou générateurs d'éclairs a alimentation autonome qui équipent de nombreux dispositifs de marquage, de repérage, de balisage, de sécurité ou de détresse. Une application particulière mais non exclusive des générateurs d'éclairs selon l'invention est l'équipement des marqueurs comportant la fois un dispositif fumigene et un phare a éclats qui sont largués en mer soit par des naufragés, soit par des avions ou des hélicopteres de reconnaissance pour indiquer de nuit comme de jour la position des naufragés. On connaît déj de tels générateurs d'éclairs périodiques alimentés par une pile ou une batterie sèche et comportant un convertisseurélévateur de tension qui charge un condensateur lequel se décharge périodiquement à travers un tube à éclairs qui est un tube à gaz à décharge lumineuse comportant une électrode d'amorçage. L'objectif de la présente invention est de procurer des générateurs perfectionnés ayant, avec une même source d'alimentation, une durée de vie plus longue, et une cadence de fonctionnement très stable pendant toute la durée de vie malgré la diminution progressive de la tension de la source. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des générateurs d'éclairs périodiques qui comportent un interrupteur de mise en service automatique au contact de l'eau de mer, d'un fonctionnement très sûr, ne consommant aucune énergie à l'arrêt. Un générateur d'éclairs périodique comporte > de façon connue, un tube à éclairs au travers duquel se décharge périodiquement un condensateur réservoir qui est chargé sous une tension élevée au moyen d'un convertisseur élévateur de tension continue, alimenté par une source de courant continu et comportant un transformateur. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un dispositif dans lequel le primaire du transformateur d'amorçage du tube à éclairs est monté en série avec un thyristor et est alimenté, à travers un condensateur par des impulsions de tension prélevees aux bornes du primaire du transformateur du convertisseur-élévateur de tension continue. L'anode du thyristor est connectée, à travers une résistance, à l'armature de potentiel positif du condensateur réservoir. Les fermetures périodiques du thyristor qui provoquent l'amorçage du tube à éclairs sont commnn- dées par un oscillateur de relaxation,cormecté à la gâchette du thyristor,qui est composé d'un unijonction et d'un condensateur et qui est alimenté par une tension continue régulée.Cette alimentation en tension continue régulée est délivrée par un redresseur connecté sur l'enroulement primaire du transformateur du convertisseur-élévateur de tension continue,à travers un condensateur Un dispositif selon l'invention, destiné à fonctionner automatiquement lorsqu'il est placé au contact de l'eau de mer, comporte un interrupteur, intercalé dans le circuit reliant la source au convertisseur-élévateur de tension, qui est constitué de deux transistors montés en Darlington et de deux électrodes intercalées dans un circuit reliant l'une des bornes de la source de courant continu à la base du premier transistor. Lorsque le dispositif est immergé, liteau de mer vient au contact des électrodes et ferme le circuit. Le résultat de l'invention est un nouveau générateur d'éclairs périodiques perfectionné. Un avantage de ce générateur réside dans sa faible consommation d'énergie. La quasi totalité de l'énergie de la source est utilisée pour produire les éclairs, car le fonctionnement de l'oscillateur de relaxation qui commande les fermetures du thyristor d'amorçage, et les impulsions d'amor çage nécessitent une consommation d'énergie très faible. D'autre part. la fréquence des éclats reste stable pendant toute la durée de fonctionnement grâce à l'alimentation en tension régulée de l'oscillateur de relaxation. La durée d'autonomie d'un générateur selon l'invention est augmentée d'environ 5 Z par rapport à la durée de vie des générateurs connus, pour une même source d'énergie,ce qui est important pour un dispositif de signalisation ou de détresse dont peut dépendre une vie humaine. En ce qui concerne l'interrupteur de fonctionnement automatique au contact de l'eau de mer, il pourrait sembler plus simple d'utiliser seulement deux électrodes, plongeant dans l'eau de mer. Mais un tel interrupteur présenterait plusieurs inconvénients. D'une part, il consomme un courant de fuite non négligeable, surtout dans une atmosphère marine humide et ce courant de fuite risque d'épuiser la source d'énergie su cours d'un stockage prolongé qui est fréquent pour ce type d'appareils de sorte que ceux-ci ne fonctionnent plus lorsquton en a besoin en cas de détresse. D'autre part, si l'on fait passer tout le courant délivré par la source à travers deux électrodes plongées dans l'eau de mer, il se produit une électrolyse de l'eau de mer qui consomme une partie de l'énergie et qui polarise les électrodes. Tous ces inconvénients sont évites au moyen de l'interrupteur électronique selon l'invention constitué de deux transistors montés en Darlington. La description suivante se préfère à la figure unique annexée qui est un schéma général des circuits d'un générateur électronique d'éclairs périodiques selon l'invention. Ce générateur est autonome et comporte une source d'énergie constituee par une pile sèche ou à eau de mer, ou par une batterie d'accutulateurs 1 qui délivre un courant continu sous une faible tension de l'ordre de la dizaine de volts. I1 comporte un tube à éclairs 2 qui est un tube à gaz à décharge ge lumineuse. La tension continue fournie par la source est nettement insuffisante pour provoquer la décharge du tube et doit donc être relevée. La tension fournie par la source I est découpée, de façon connue, en signaux rectangulaires et élevée au moyen du transformateur TRI dont le primaire est monté en série avec un transistor TI sur la base duquel sont réinjectés, en réaction, les signaux rectangulaires délivrés par une partie du secondaire du transformateur TRI. Les signaux rectangulaires délivrés par le secondaire du transformateur TRI sont redressés par la diode Dl et le condensateur CI. La tension de charge de Cl est une tension continue élevée, croissant Jusqu'a atteindre plusieurs centaines de volts ét la décharge de Cl à travers le tube 2 produit un éclair lumineux. L'ensemble constitue par le transformateur TRI, le transistor Ti, l'alimentation en réaction de la base de celui-ci et le redresseur Dl, Cl forme un convertisseur-élévateur de tension continue bien connu. Une première particularité de l'invention réside dans la présence d'un interrupteur électronique placé dans le circuit de-mise à la masse. Cet interrupteur est formé de deux transistors T2 ét T3 montés en Darlington, la base du transistor T2 étant polarisée positivement,par Itintermédiaire d'un interrupteur 3 formé de deux électrodes séparées,lorsque celui-ci est ferme. Le contact s'établit automatiquement entre ces électrodes lorsqu'elles sont plongées dans l'eau de mer. L'interrupteur électronique se trouve ferme et le dispositif émet des éclairs. Si l'on retire le dispositif de l'eau, l'interrupteur électronique s'ouvre-et l'émission d'éclairs cesse. La consomnation de cet interrupteur électronique est nulle a l'arrêt et très faible en fonctionnement grâce au montage en Darlington des deux transistors. Ceci présente l'avantage que le courant circulant dans les électrodes est tres faible et les phénomènes d'electrolyse sont très réduits. Une autre particularité dtun dispositif selon l'invention réside dans la commande d'amorçage du tube à éclairs 2. Cet amorçage est commandé par des impulsions périodiques à tres haute tension envoyées sur l'électrode d'amorçage 4. Ces impulsions sont délivrées par le secondaire d'un transformateur TR2 dont le prin.aire est monté en série avec un thyristor Thl. La gâchette du thyristor est connectée sur un oscillateur de relaxation constitué par un condensateur C6 monté en parallèle avec un unijonction W1. Cet oscillateur de relaxation est alimenté en courant continu, à tension stabilisée, par un redresseur régulateur de tension formé par la diode D3, le condensateur C5 et la diode Zéner ou diode épi Zî. Ce régulateur de tension fournit une tension stabilisée de 6V par exemple, de sorte que la fréquence de l'oscillateur de relaxation et donc la fréquence des éclairs restent constantes. Cette constante de la fréquence des éclairs est très importante pour des marqueurs de détresse utilisés en mer car c'est grâce à la constance de la fréquence des éclairs que l'on reconnaît qu'il s'agit de signaux de détresse. Le redresseur est alimenté en tension discontinue prélevée aux bornes du primaire du transformateur TRI, à travers un condensateur C4, où les impulsions de tension présentent un coefficient de surtension par rapport à la tension continue fournie par la source 1. On pourrait penser à priori qu il serait plus simple d'alimenter l'oscillateur de relaxation en tension continue fournie par la source 1. Mais dans ce cas, lorsque la pile s'use, sa tension diminue et la fréquence des oscillations diminue. D'autre part, une tension minimale de 6 volts environ est nécessaire au fonctionnement de l'unijonction UJI tandis que le tube à éclairs peut continuer à fonctionner tant que la tension de la souce ne s'est pas abaissée au-dessous de 4,5 volts du fait de l'épuisement de cette source. En alimentant l'oscillateur de relaxation au moyen d'une tension régulée obtenue en redressant les impulsions de tension primaire qui présentent un coefficient de surtension au lieu de l'alimenter directement à la source 1, on prolonge sensiblement la durée de fonctionnement du dispositif. De plus, l'utilisation d'un oscillateur de relaxation comportant un unijonction et un petit condensateur C6 réduit au minimum la quantité d'énergie consommée ailleurs que dans le tube à éclairs. Au total, l'augmentation de la durée de fonctionnement d'un générateur d'éclairs selon l'invention est d'environ 5 Z par rapport à celle des générateurs connus alimentés avec une même source d'énergie. Une troisième particularité d'un dispositif selon l'invention réside dans l'amorçage du tube à éclairs. La fréquence des éclairs est commandée, on vient de lavoir, par un oscillateur de relaxation qui commande les fermetures successives du thyristor Thl. Dans les dispositifs connus, l'énergie nécessaire à l'amorçage du tube à éclairs est l'énergie accumulée dans un condensateur auxiliaire, de faible capacité, qui se décharge à travers le primaire du transformateur d'amorçage TR2 chaque fois que le thyristor Thl se ferme. L'inconvénient de ce système est que l'on pert, lors de chaque amorçage, une quantité d'é- nergie égale à celle qui est accumulée dans le condenstteur auxiliaire ce qui réduit d'autant le temps de fonctionnement du générateur d'éclairs, qui est limité par la capacité de la source 1. Suivant l'invention, la très haute tension d'amorçage du tube s est obtenue en envoyant sur le primaire du transformateur TR2 les signaux rectangulaires qui circulent dans le primaire du transformateur TRlc I1 suffit que le thyristor Thi soit fermé pendant au moins une demi période du signal rectangulaire circulant dans le primaire de TRI. Ces impulsions sont appliquées au primaire de TR2 à travers un condensateur C3 qui arrete le courant continu et évite que la source 1 ne débite en continu à travers ce circuit. Ce montage soulève une difficulté de réalisation. En effet, le thyristor Thî, qui reçoit des signaux rectangulaires sur son anode se bloque lorsque l'anode est portée à un potentiel négatif ou nul. Si l'on ne prend donc aucune précaution, le circuit passant par le transistor Thl restera ouvert lorsqu'une impulsion de fermeture arrivera sur la gâchette du thyristor pendant une demi période négative ou nulle de la tension d'amorçage du tube à éclairs. On évite très simplement tout risque de blocage du thyristor Thl en polarisant positivement l'anode en la portant à un potentiel positif à travers une résistance R2. La valeur de cette résistance R2 est choisie telle que le courant circulant dans Thl soit légèrement supérieur à la limite d'entretien du thyristor. Ce courant d'entretien disparaît lorsque le condensateur réservoir Cl s'est vidé dans le tube 4 et le thyristor Thl reprend alors l'état bloqué jusqu'à l'impulsion de commande suivante, en effet le temps écoulé entre deux impulsions successives du relaxateur a permis à Cl de se recharger. En résume, le dispositif générateur d'éclairs selon l'invention présente par rapport aux dispositifs connus, les avantages suivants : La fréquence des éclairs est indépendante de l'état de charge de la source 1 ainsi que de l'état de charge du condensateur réservoir d'énergie CI. Aucune énergie ntest prélevée sur le condensateur-réservoir CI, en dehors de l'énergie nécessaire à l'alimentation du tube à éclairs d'où un tres bon rendement. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, divers constituants du dispositif qui vient d'être décrit à titre d'exemple pourront etre remplacés par des constituants,remplissant les mêmes fonctions, qui sont bien connus de l'homme de l'art. REVENDICATIONS I - Dispositif électronique générateur d'éclairs périodiques, comportant un tube à éclairs; un condensateur réservoir qui se décharge périodiquement dans ledit tube à éclairs; un convertisseur-élévateur de tension conti nue qui charge ledit condensateur sous une tension élevée et une source de courant continu qui alimente sous une faible tension le primaire du transformateur dudit convertisseur redresseur, caractérisé en ce que le primaire du transformateur d'amorçage dudit tube a éclairs est monté en série avec un thyristor et est alimenté, à travers un condensateur, par des impulsions de tension prélevées aux bornes du primaire du transfor mateur dudit convertisseurélévateur de tension continue. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anode dudit thyristor est connectée à travers une résistance à l'armature de poten tiel positif dudit condensateur réservoir. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les fermetures périodiques dudit thyristor sont commandées par un oscillateur de relaxation, connecté à la gâchette dudit thyristor, qui est compose d'un unijonction, d'un condensateur et de résistanoes, et est alimenté en tens ion continue régulée. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite alimen tation en tension continue régulée est délivrée par un redresseur connec té, à travers un condensateur, sur 1 1enroulement primaire du transformateur dudit convertisseur-élévateur de tension continue. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 4, destiné à fonctionner automatiquement dès qu'il est placé au contact de l'eau de mer et comportant un interrupteur, intercalé dans le circuit reliant la source audit convertisseurélévateur de tension continue, caractérisé en ce que ledit interrupteur est constitué de deux transistors, montés en Darlington, et de deux électrodes intercalées dans un circuit reliant l'une des bornes de la source à la base du premier transistor, lesquelles électrodes viennent au contact de l'eau de mer lorsque le dispositif est plongé dans l'eau.