Brevet FR2360763A1 — publié le 19780303

L'invention se rapporte aux systèmes d'allumage optoélectroniques tels que décrits dans les brevets français 2.002.935 et 2.131.323 de la demanderesse. Dans ces deux brevets, les transistors qui forment le déclencheur bistable (dit aussi trigger ou multivibrateur bistable) sont conçus pour commuter en relation inverse l'un de l'autre, de sorte que si un transistor quelconque est complètement saturé, ses voisins sont non conducteurs. Le but de ce type de déclencheur bistable est d'asslzer qu'à abaque instant un transistor est toujours parfaitement conducteur pour agir comme courtveircuit pour les transitoires quelconques apparaissant sur la ligne. Le but de l'invention est d'étendre ce principe de base des transistors à commutation inverse à l'utilisation des montages (ou paires) Darlington. A cause de la diffusion rapide des circuits intégrés dans ces dernières années, il s'avère avantageux de former autant de composants que possible sur une plaquette monolithique en association avec le photodétecteur. Cela donne un article qui est non seulement très compact, mais aussi très bon marché pour la réalisation.C'est un autre but de l'inve4tion que d'obtenir une construction monolithique pour un grand nombre de composants Le système d'allumage optoélectronique conforme à l'invention, destiné aux mDteursà combustion interne et à 1' utilisation en association avec une bobine d'allumage, comprend : un photodétecteur qui conduira une fois exposé à un rayonnement t une source de rayonnement , un élément opaque présentant des ouvertures ou des fentes positionnées entre la source de rayonnement et le photodétecteur , des moyens pour faire tourner l'élément opaque en relation temporelle avec les tours du moteur ; et un circuit d'allu- mage transistorisé à plusieurs montages Darlington de commutation connectés entre le photodétecteur et la bobine d'allumage et commutant en relation inverse l'un de l'autre, le premier montage Darlington du cirduit commutant aussi en relation inverse avec le photodétecteur, de sorte qu'au moment de l'excitation ou la désexcitation de ce dernier, le circuit d'allumage transistorisé déclenche rapidement la commutation dü l'enroulement primaire de la bobine d'allumage pour induire ainsi la tension de somation d'étincelles au secondaire d la bobine. Les montages Darlington - à l'exception toutefois possible du dernier dans le circuit, qui peut être un montage Darlington de puissance - peuvent être formés sur plaquette monolithique, avec le phototransistor. On peut aussi connecter une diode entre chaque jonction ou liaison des montages Darlington du circuit et les émetteurs communs de tous les seconds transistors de ces montages. D'autres caractéristiques, déjà décrites dans le brevet français 2.131.323 précité, peuvent Btre énoncées, notamment (a) l'adjonction d'une diode branchée en parallèle avec le trajet emetteur-collecteur du phototransistor 7 (b) le branchement d'au moins une diode zéner entre les collecteurs communs des transistors formant le montage Darlington du dernier étage du circuit et la base du premier transistor de ce montage Darlington , et (c) le branchement d'une diode zener en parallèle avec la source de rayonnement - de préférence une lampe à arsenure de gallium - et le phototransistor. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description gui suit, faite en référence à la figure unique des dessins annexés qui illustre un exemple de réalisation d'un système d'allumage optoélectronique conforme à l'invention. En référence à cette figure, le circuit du système comprend une lampe à arséniure de gallium à l'état solide 1, un phototransistor 2, et deux montages Darlington Q1 et Q2. La lampe 1 et le phototransistor 2 sont montés chacun en série avec des résistances respectives Ri et R2, et recoivent une tension d'alimentation stabilisée à 7,5 volts issue d'une diode zéner '. Cette diode est connectée à travers une résistance R3 aux bornes de la batterie à 12 volts du vdhicule. En parallèle avec le trajet émetteur-collecteur du phototransistor 2 se trouve une diode D1, qui sert à assurer, non seulement une commutation pure ou propre du phototransistor 2, mais aussi que tout transitoire négatif apparaissant sur la ligne pendant que le phototransistor est non conducteur contourne ce dernier pour éviter ainsi que ces transitoires n'endommagent sa structure. Les montages Darlington Q1 et Q2 se composent chacun d'un couple de transistors, respectivement T1, T2 et T3, T4, montés selon le type Darlington classique. La base du transistor T1 est connectée au collecteur du phototransistor 2. Les collecteurs communs des transistors T1 et T2 sont connectés, d'une part, à la base du transistor T3 du montage Q2 par l'intermédiaire d'une diode D3, et d'autre part, à l'alimentation à 7,5 volts de la zéner par l'inter- diaire d'une résistance R4. Une diode D2 relie les collecteurs communs des transis- tors T1 et T2 à l'émetteur du transistor T2. La diode D2 sert à protéger les montages Darlington contre les transitoires d'allure négative, ainsi que contre les conséquences d'une connexion accidentelle de la batterie, faite par un opérateur négligent ou distrait. La diode D1 sert aussi à protéger le phototransistor 2 contre la connexion inverse de la batterie. Les collecteurs communs des transistors T3 et T4 sont connectés à une extrémité de l'enroulement primaire d'une bobine 4, l'autre extrémité étant connectée à la borne positive de la batterie de 12 volts. Entre les collecteurs des transistors T3 et T4 et la base du transistor T3 est connecté un circuit série formé de deux diodes zéner Z2, Z3 et d'une résistance R5. Le rôle de ce circuit est, d'une part, de commander la fréquence de commutation du montage Darlington 02 et, d'autre part, de protéger ce montage contre les transitoires d'allure positive, comme cela est expliqué plus amplement dans le brevet français 2.131.323 de la demanderesse. De préférence1 le ct.ontrags Darl ngton Q2 est un montage de puissance, assurant ainsi une capacité sIaffisante à véhiculer les courants traversant l'enroulement primaire de la bobine, lorsque le champ magnétique de cette dernière est en train de s'accrottre. Selon laexemple de réalisation decrit ci-dessus, le phototransistor 2 et les montages Darlington Q1 et Q2 commutent tous en relation inverse l'un par rapport à l'autre. Ainsi, lorsque le phototransistor 2 reçoit le rayonnement infra-rouge émis par la lampe solide 1, il se mettra dans son état complétement saturé, de sorte que le montage Q1 sera non conducteur tandis que le montage Q2 sera pleinement conducteur, faisant passer le courant d'allumage à travers l'enroulement primaire de la bobine 4. Aussitôt que le rayonnement infra-rouge n'arrive plus sur le phototransistor 2, celui-ci est rendu non conducteur, ce qui fait conduire le montage Q1 et bloquer le montage Q2.Quand le montage Q2 est bloqué, le courant primaire est interrompu de façon à provoquer l'effondrement du champ magnétigue associé à la bobine 4, ainsi que l'induction d'une haute tension dans l'enroulement secondaire pour produire ltétin- celle. On remarquera que dans le cas où l'on désire la commutation selon le mode inverse, c'est-à-dire lorsque l'étincelle est produite quand le phototransistor est rendu conducteur, il ne suffit alors que d'introduire un montage Darlington additionnel dans la chans des montages déjà décrits. L'allumage et le blocage au phototransistor 2 est obtenu au moyen d'un disque à pales 3 tel que décrit dans le brevet français 2.131.323 de la demanderesse, ou bien d'un disque à trous tel que celui décrit pour le premier déclencheur des deux déclencheurs décrits dans la demande de brevet en France 73-01602. De préférence, dans le cas où le disque est eatrainé à partir de l'arbre à came du moteur, le nombre de trous ou de fentes est égal au nombre de cylindres du moteur, mais si le disque n'est pas monté dans le bottier du distributeur, comme cela est classique, le nombre de trous ou de fentes peut Etre un multiple ou un sous-multiple du nombre de cylindres du moteur. Le montage Darlington Qi, ou dans le cas du déclencheur de commutation en mode inverse, le premier des deux montages Darlington du circuit peut titre formé sur une plaquette monolithique, avec le phototransistor 2, la diode D1 et les résistances R2 et R4, des interconnexions appropriées étant faites conformément aux techniques bien connues des circuits intégrés. Avec cette construction, la plaquette monolithique est montée à l'intérieur du bottier du distributeur à l'opposé de la lampe à arsénure de gallium 1, entre lesquels les pales du disque d'occultation 3 tournent.La surface de réception du phototransistor 2 pourrait occuper une place comprise entre un quart et la moitié de la surface totale d'une face de la plaquette monolithique, tout en étant décalée par rapport au centre de la plaquette et occupant de préférence une zone sur un côté donné de l'axe central de la plaquette. Le montage Darlington Q1 et les résistances associées R2 et R4, ainsi que la diode D1 sont formés sur la surface restante de la face de la plaquette et connectés de manière appropriée. Le montage Darlington de puissance est alors monté sur un radiateur séparé, extérieur au bottier du distributeur, avec les résistances R3 et R5, les diodes zéner Z1 à Z3! et les diodes D2 et D3. En variante, dans les cas où la dissipation de chaleur ne constitue pas un problème sérieux, le montage Darlington de puissance peut aussi être formé sur la plaquette monolithique. Bien qu'il y ait dans l'exemple décrit deux diodes zéner connectées en série et branchées en parallèle avec le montage QÇ, il est possible de ne prévoir qu'une seule diode zéner si le rapport de tension est suffisamment élevé pour donner un fonctionnement suffisant au montage Darlington en présence de transitoires. I1 est à noter que la chatne des montages Darlington peut avoir deux, quatre ou six montages pour un LIode donné de commutation, ou trois cinq ou sept montages pour le mie inverse de commutation. A noter encore qu'une diode est insérée entre chaque montage Darlington et la masse. Alors que l'exemple decrltA dans les dessins fait usaqe d'un disque à pales ou à trous, il pourrait entre possible d'utiliser n'importe quel type de dispositif d'occultation, tel qu'un tambour ou une coupe à ientes ou à trous. Le circuit décrit dans les dessins peut étire facilement adapté pour être incorpore dans les circuits décrits dans les demandes de brevet en Frnce Nos 73-01602, 74-11998, et 75-1419O de la demanderesse. Par exemple, dans la première de ces demandes, plus particulièrement à la figure 1, le premier déclencheur 11 et le second déclencheur 12 comprendraient chacun le phototransistor 2, le montage Darlington Q1, les résistances R2 et R4, et les diodes D1 et D3. Un second montage Darlington commutant en relation inverse avec le premier montage pourrait être ajouté, si nécessaire. Dans chaque cas, les composants comprenant les premier et second déclencheurs pourraient être formés, soit sur une seule plaquette monolithique, soit sur deux plaquettes monolithiques séparées montées côte à côte. Bien entendu, l'invention n > est nullement limitée à l'exemple de réalisation qui vient d're décrit, mais comprend au contraire tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Système d'allumage optoélectronique par bobine d'allumage pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qutil comprend : un photodétecteur conduisant quand il est exposé au rayonnement émis par une source de rayonnement 5 un élément opaque à ouvertures ou fentes, positionné entre la source de rayonnement et le photodétecteur et entratné en rotation en fonction des tours du moteur t et un circuit d'allumage transistorisé à montages Darlington de commutation connectés entre le photodétecteur et la bobine d'allumage et commutant en relation inverse l'un par rapport à l'autre, le premier montage Darlington de ce circuit commutant également en relation inverse avec le photodétecteur, de sorte que lors de l'excitation ou la désexeitation du photodétecteur, le circuit d'allunage provoque la commutation rapide de l'enroulement primaire de la bobine d'allumage pour induire ainsi la tension génératrice d'étincelles dans l'enroulement secondaire de la bobine. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de rayonnement est une lampe à arsénure de gallium émettant un rayonnement dans la bande infra-rouge du spectre électromagnétique. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dernier montage Darlington du circuit d'allumage est un montage de puissance, dont le trajet émetteurcollecteur du second transistor est connecté en série avec l'enroulement primaire de la bobine d'allumage. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour protéger le montage Darlington de puissance à l'encontre de transitoires. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de protection précités comprennent au moins une diode zéner et une résistance connectées en série entre les collecteurs du montage Darlington de puissance et la base du premier transistor de ce montage, de façon à le protéger à l'encontre de transitoires à allure positive. 6. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une diode est connectée entre l'émetteur du second transistor et la base du premier transistor du montage Darlington de puissance, pour protéger celui-ci à l'encontre de transitoires à allure négative. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une diode zéner est connectée à lafois en parallèle avec la source de rayonnement et le phototransistor précités, afin de former une source de tension stabilisée. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une diode est connectée en parallèle avec le trajet émetteur-collecteur du phototransistor. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d'allumage précité comprend un nombre pair de montages Darlington, l'étincelle d'allumage étant produite par la désexcitation du phototransistor. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit d'allumage précité comprend un nombre impair de montages Darlington, ltétin- celle d'allumage étant produite lors de l'excitation du phototransi stor. 11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le phototransistor et le ou les montages Darlington autres que le montage Darlington de puissance sont formés sur une meme plaquette monolithique. 12 Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que la zone photosensible du phototransistor occupe une surface comprise entre le quart et la moite de la surface totale d'une face donnée de la plaquette monolithique. 13. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément opaque précité est un disque à pales ou à ouvertures.