Brevet FR2389293A1 — publié le 19781124

Ia présente invention concerne un dispositif de commande de l'allumage de l'extinction et de la variation de l'intensité lumineuse d'une source de lumière,et plus particulièrement un dispositif permettant une telle commande par simple toucher direct par une partie du corps de itutilisateur d'une partie externe du dispositif lumineux reliée électriquement aux circuits de commande de la source lumineuse. On connatt de des dispositifs gradateurs de lumière permettant de modifier 1 'intensit lumineuse d'une lampe par exempie. Ces dispositifs sont constitués par de simples pUtentiomètres ou des commandes en fonction du temps par bouton-poussoir. Ils n'assurent que cette fonction et ne permettent pas de commander également l'allumage ou l'extinction qui nécessitent un dispositif interrupteur ou commutateur distinct. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif unique assurant la commande de l'allumage et de l'extinction d'une source lumineuse, ainsi que de llintensité lumineuse de la source. L'invention a également pour but de réaliser un tel dispositif dont la commande s'effectue manuellement par simple toucher d l'instar des dispositifs dénommés "touch controlt. A oet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande de l'allumage, de l'extinction et de la variation de l'intensité lumineuse d'une source lumineuse,caractérise en ce qu'il comprend: - une source lumineuse, - un circuit de commande de puissance commandant l'envoi de courant électrique vers ladite source, - un circuit de commande du taux d'utilisation de la puissance électrique disponibîe,-relié audit circuit de commande de puissance, - un circuit détecteur de toucher relié au circuit de com mande dudit taux d'utilisation et connecté électriquement b une partie externe du dispositif lumineux,et - un circuit d'alimentation en énergie électrique relié, d'une part , i-une source d'énergie électrique et, d'au- tre part, auxdits circuits. Dans le cas où la source d'énergie est un courant électrique alternatif, le circuit de puissance est constitué par exemple par un triac commandé par ledit circuit de commande du taux d'utilisation de la puissance électrique disponible,lequel circuit comprend notamment un circuit de commande de l'angle de conduction du triac associé à un circuit de synchronisation connecté sur la source alternative. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention,description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels: Fig.l représente le schéma de principe d'un dispositif selon l'invention utilisant un courant électrique alternatif, Fig.2 représente le schéma électrique détaillé d'un premier mode de réalisation; Fig.3 représente le schéma électrique détaillé partiel d'un second mode de réalisation,et Fig.4 représente le schéma de la partie logique du dispositif de la figure 3. La figure 1 représente le schéma de principe d'un dispositif selon l'invention,et plus particulièrement un dispositif utilisant comme source d'énergie un courant électrique alternatif. Ce dispositif est destiné à être relié à une source lumineuse qu'on appellera charge. Cette charge est reliée à un circuit de commande de puissance 1 lu;-même relié à un circuit d'alimentation en courant 2 branché sur le secteur alternatif. Le circuit de commande de puissance 1 comporte notamment un triac qui est commandé par un circuit 3 de commande de l'angle de conduction du triac. la circuit 3 est lui-nême commandé par un détecteur de toucher 4 relié électriquement à une partie externe du dispositif lumineux et que lson a désigné par la masse M sur la figure 1. Cette masse M peut être constituée par le bGti ou la carcasse métallique supportant la source lumineuse. En outre, un circuit de synchronisation 5,dénom=d synchro ddtcteur,est interposé entre le circuit d'alimentation 2 et le circuit 3 de commande de l'angle de conduction du triac de puissance. Bien entendu,le circuit dtalimentation 2 est également relié aux circuits 3 et 4. Le circuit 3 a pour fonction, comme on le verra plus en détail par la suite,non seulement de commander l'angle de conduction du triac, mais également de commander l'allumage et l'extinc- tion de la source lumineuse,toutes ces opérations s'effectuant par simple toucher de la masse M avec une partie du corps de l'utilisateur. Le circuit 3 est conçu de manière qu'au premier toucher, la charge s'allume, et qu'au second toucher, elle s'éteint,la variation de l'intensité lumineuse s'effectuant en maintenant au premier toucher le contact avec la masse M un temps suffisant pour provoquer, sous la commande du circuit 3,la diminution,progressive et proportionnelle au temps, de l'intensité lumineuse de la charge Ju qutà I'intensité désirée. Dès que cette intensité est atteinte, il suffit de supprimer le contact avec la masse M pour que l'intensité se stabilise au niveau atteint. On comprendra mieux le fonctionnement d'un tel dispositif en se référant maintenant à 2 modes de réalisation. Tout d'abord, la figure 2 représente le schéma électrique détaillé d'un premier mode de réalisation d'un dispositif conçu suivant le principe de la figure 1. Sur cette figure 2,on a représenté à l'intérieur du bloc en tiretés 1 la commande de puissance de la charge. Les éléments entourés par les blocs tiretés 2 font partie du circuit d'alimentation du dispositif. Les composants du détecteur de toucher sont figurés à l'intérieur du bloc tirets 4. Le bloc tire té 5 comprend les composants du circuit synchro- détecteur. Enrin,tous les autres composants situés en dehors des blocs 1, 2, 4 et 5 font partie du circuit 3 de commande de l'angle de conduction du triac du circuit 1. Le circuit 1 de commande de puissance comprend un triac 6 (ou un thyrlSDr) connecté entre la charge et le secteur (220 V alternatif) et une cellule d1anti-paraaitage formée par une self 7 et un condensateur 8. La gâchette du tria c 6 est commandée par le secondaire du transformateur d'impulsion 9 dont le primaire fait partie du circuit de commande de l'angle de conduction du triac 6. Le circuit d'alimentation 2 comprend un pont redresseur à diodes 10 connecté, d'une part, au secteur, et, d'autre part, aux divers circuits. Le circuit 2 distribue les potentiel + 12 V, + 5 V, 10 V et un potentiel de référence O v. Le détecteur de toucher 4 comprend un premier transistor 12 mont en base commune et dont le collecteur est relié par l'intermédiaire d'un condensateur 13 à une borne T connectée par exemple au châssis ou à la carcasse non représenté du dispositif lumineux. L'émetteur du transistor 12 est relié à la base d'un deuxième transistor 14, également monté en base commune. La sortie du circuit comprend un condensateur 15 branché entre l'émetteur et le collecteur du transistor 14. Le circuit de commande de l'angle de conduction du triac 6 comprend un diviseur binaire,désigné d'une manière générale par la référence 16,relid par un transistor 17 à la sortie du circuit détecteur de toucher 4. Le diviseur binaire 16 est constitué par deux portes NAND. la sortie de l'une de ces portes 18 est reliée à une borne 53, la sortie de l'autre porte 18 étant reliée à une borne 81 à travers un circuit comprenant une résistance 19 en parallble avec une diode 20, un condensateur 21,un transistor 22, une porte NAND 23, une diode Zener 24,un transistor 25 et un transistor 26. Le collecteur du transistor 14 est en outre relié à une borne 52 par l'intermédiaire d'un circuit comprenant un condensateur 27, une porte NAND NAND 28, une diode Zener 29 et un transistor 30. Ce circuit est du type monostabîe,c'est-à-dire que lorsqu'on touche T,la sortie 51,initialement au - 10 Passe au + 12 Vendant un temps relativement court. Les bornes S1, S2 sont reliées à deux transistors à effet de champ montés en série 31 et 32. Entre le drain du transistor à effet de champ 32 et le potentiel de référence O V est inséré un circuit formé d'un transistor 33 et d'une résistance 34 en parallèle. la borne commune aux deux transistors à effet de champ 31 eut 32 est reliée à un condensateur 36 dont l'autre borne est reliée au O V ; c'est oelui-ci qui mémorise le nouveau. Cette borne commune est ainsi reliée à la porte d'un transistor à effet de champ 35 à structure MOS. Le drain du transistor à effet de champ 35 est connecté par une diode 37 au circuit synchrodétecteur 5 formé d'une résistance 38 et d'un condensateur 39. Le circuit 5 attaque un générateur d'impulsion formé par deux transistors 40-41 et le primaire du transformateur 9Ie fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant: lorsque, par exemple, on touche du doigt pour la première fois la carcasse du dispositif lumineux reliée à la borne T, le contact du doigt sur le collecteur du transistor 12, par l'intermédiaire du condensateur 13,déséquilibre l'oscillateur formé par ce transistor. Le potentiel de ltémetteur du transistor 12 retombe au potentiel 0 V,-ce qui entrain une désaturation du transistor 14. Après la temporisation déterminée par le condensateur 15, le signal apparaissant sur le collecteur du transistor 14 est appliqué à la base du transistor 17, qui forme avec le condensateur 27 et la porte 28 un système de mise en forme par réaction. Le signal produit par le transistor 17 est envoyé sur le diviseur binaire 16 qui délivre un signal de commande au transistor 22 par l'intermédiaire du circuit 19-21 . SO sert à décharger 21 rapidement quand la sortie de 18 repasse à zéro.La conduction du transistor 22 entrain celle du transistor 25 à travers les élé- ments 23 et 24. la conduction du transistor 25 entrain celle du transistor 26 > lequel porte la borne S1 au potentiel de + 12 V (S1 est une sortie très haute impédance). Simultanément, le signal disponible sur le collecteur du transistor 17 est appliqué,par l'intermédiaire de la diode zoner 29, au transistor 30 qui se bloque et porte la borne 52 au potentiel de + 12 V. Les transistors à effet de champ 31 et 32 sont rendus conducteurs,cependant que le transistor 33 reste bloqué puisqu'aucun signal n'apparatt sur la borne S3 en provenance de l'autre partie du diviseur 16. Le condensateur 36 se charge donc et le transistor à oommande, effet de champ 35 conduit. Le transistor 35/synchronisd par l'in- termédiaire du circuit 5,le géntrateur d'impulsion formé par les transistors 40 et 41,de manière que ceux-ci engendrent des impulsions dans le primaire du transformateur 9. Ces impulsions ne sont pas déphasées par rapport à la sinusoïde secteur , en sorte que le triac 6 alimente la charge à pleine puissance. Si,au cours de ce premier toucher, la durée du contact du doigt est inférieure au temps nécessaire pour que le condensateur 21 se décharge suffisamment pour entraSner le blocage du transistor 22,le potentiel de la borne S1 demeure à - 12 vet la source lumineuse reste alimentée à pleine puissance. Des que l'on en enlève le doigt, les bornes S1 et S2 retombent au potentiel - 10 V, en sorte que les transistors 31 et 32 sont bloqués à nouveau. Le eondensateur 36 reste chargé au maximum, de sorte que le triac 6 continue à alimenter à pleine puissance la charge. Si , au contraire, on maintient le doigt au-delà de la durée nécessaire pour que le condensateur 21 se décharge suffisamment pour bloquer le transistor 22, le transistor 26 se bloque. A partir de ce moment, la borne S1 passe au potentiel - 10 V. Le transistor à effet de champ 31 est bloqué. IR condensateur 36 se met à se décharger lentement à travers le transistor 32 et la résistance 34 . Par suite, la diminution du potentiel appui qué à la porte du transistor à effet de champ 35 va provoquer la modification progressive de l'angle de conduction du triac 6. Lorsque 1 'intensité lumineuse atteint le seuil désiré, on enlève le doigt, en sorte que la borne 52 retombe au potentiel -10 V, ce qui bloque le transistor 52. la décharge du condensateur 36 est ainsi interrompue et le potentiel appliqué à la porte du transistor 35 se stabilise à un seuil correspondant à l'angle de conduction du triac déterminant l'intensité lumineuse désirée. Lorsque l'on désire éteindre la source lumineuse,il surfit de toucher une seconde fois la carcasse du dispositif lumineux. Ceci provoque le passage de la borne 52 au potentiel + 12V ,ce qui rend conducteur le transistor à effet de champ 32. D'autre part, c'est l'autre partie du diviseur binaire 16 qui délivre un signal sur la borne S3. Ce signal provoque la conduction du transistor 33,ce qui provoque la décharge rapide du condensateur 36 au travers des transistors 32 et 33. L'angle de conduction du triac 6 passe alors rapidement au seuil correspondant à une extinction totale de l'intensité lumineuse. cette situation est stable et n'est pas modifiée en enlevant le doigt. Si l'on retouche à nouveau la-carcasse du dispositif lumi neuf, on recommence un nouveau cycle, c 'est-à-dire que 1 ton commande l'allumage de la source lumineuse à pleine puissance, comme on l'a expliqué ci-dessus. Le rôle du circuit 5 de synchronisation est de synchroniser les oscillations de commande du triac avec les oscillations de la source de courant alternatif. Les figures 3 et 4 représentent le schéma détaillé d'un second mode de réalisation du dispositif de l'invention. Ce dispositif comporte un circuit 1' de commande de puissance relié à une charge formée par une source lumineuse (non représentée). Ce circuit 1 comporte notamment un triac 6 (ou un thyristor) commandé par un circuit de commande de l'angle de conduction du triac représenté sur la figure 4. L'alimentation en énergie du dispositif est assurée par un circuit d'alimentation 2' connecté au secteur alternatif (220 V). Ce circuit d'alimentation comporte un transformateur 50 dont le secondaire est relié à un premier pont redresseur 51, le secteur étant également directement relié à un second pont redresseur 52. Le pont redresseur 51 est chargé de définir les potentiels continus + 5 V et O V, cependant que le pont redresseur 52 est chargé d'alimenter en courant continu la charge. le circuit détecteur de toucher 4' est analogue à celui de la figure 2 et comporte un premier transistor 12 dont le colle c- teur est relié,par l'intermédiaire d'un condensateur 13, à une borne T elîe-mSme reliée électriquement à une partie externe (bâti ou carcasse) du dispositif lumineux. Le transistor 12 attaque un second transistor 14 sur le collecteur duquel est disponible en St un signal de commande du circuit représenté à la figure 4. Le bloc tiret 5' représente le circuit de synchronisation interposé entre le circuit d'alimentation 2' et le circuit de commande de l'angle de conduction du triac 6 (figure 4) . Ce circuit 5' est constitué des résistances 53-54 de la diode mener 55 et du condensateur 56. Le circuit de commande du triac 6 représenté sur la figure 4 est réalisé sous forme de logique TTL et comporte deux oscillateurs OS1, OS2. L'oscillateur OS1 oscille à une fréquence choisie entre 1600 Hz et 2000 Hz et déterminée par un condensateur 57, cependant que l'oscillateur OS2 présente une fréquence d'osaillation de 2 hertz,déterminée par le- condensateur 58. Chaque oscillateur alimente un compteur,respectivement Cl et C2 > à 4 bits. tes 4 sorties des compteurs C1 et C2 sont reliées à un comparateur 59 dont la sortie délivre, à travers une porte logique NAND 60,un signal disponible sur la borne A (connectée à la gaehette du triac 6). la borne St (sortie- du circuit détecteur de toucher 4') est relideRpar un trigger de Schmitt formé de 2 portes NARD 61 et par un inverseur 62, à une bascule bistable 63, ainsi quti une entrée d'autorisation de l'oscillateur OS2; la sortie Q de la bascule bistable 63 est reliée à une entre d'autorisation du comparateur 59, cependant que la sortie Q est reliée à une entrée de remise à zéro du compteur C2. Le potentiel + 5 V est appliqué en permanence à cette entrée du compteur C2 à travers une résistan- ce 64,afin de remettre à zéro le compteur C2 lors de la mise sous tension du dispositif. Enfin, la sortie de l1oscillateur 052 est reliée à l'entrée du compteur C2 à travers une porte NAND 65 pour recevoir également un signal en provenance d'une porte NAND 66 reliée aux 4 sorties du compteur C2. Le fonctionnement du dispositif ci-dessus est le suivant: lorsque l'on touche, par exemple, la carcasse du dispositif lumi neuf, le circuit détecteur de toucher 4' délivre en St un signal suivant un processus identique à celui qu'on a expliqué ci-dessus à propos du circuit 4. ce signal provoque le changement d'état de la bascule bistable 63, ainsi que l'autorisation d'osciller à l'oscillateur 0S2,l'oscillateur OS1 oscillant en permanence dès la mise sous tension du dispositif. Le bascule 63 supprime la remise à zéro du compteur Ca et autorise la délivrance du signal de sortie du comparateur 59, d'autre part. Compte-tenu de la relativement faible fréquence de l'os- cillateur 052, si le contact avec la carcasse n'est pas maintenu suffisamment longtemps, le compteur C2 n'a pas le temps d'effectuer un comptage, en sorte que le comparateur 59 délivre un signal résultant de la comparaison entre le contenu des compteurs C1 et C2 tel que l'angle de conduction du triac 6 est nul. Autrement dit, le signal disponible en A n'est pas déphasé par rapport au signal appliqué en Ro fourni par le circuit synchro-détecteur 5'. Si, par contre, le contact avec T persiste, le compteur C2 a le temps d'enregistrer certains comptage, ce qui se traduit à la sortie du comparateur 59 par un signal périodique à la fréquence 100 Hz décalé dans le temps par rapport au signal appliqué en Ro, modifiant ainsi proportionnellement l'angle de conduction du triac 6. Dès que le contact cesse, l'oscillateur 052 est bloqué. Le compteur C2 conserve son état logique de sortie, et le comptage 4 bits s'effectuant en 10 ms sur les sorties de C1, le comparateur 59 conserve son état, ce qui bloque l'angle de conduction d9 triac 6 à la valeur atteinte au moment de la cessation dudit contact. Pour interrompre la source lumineuse,il surfit de retoucher la carcasse du dispositif . A ce moment,la bascule 63 change à nouveau d'étant , bloque le comparateur 59, en sorte que le triac 6 n'est plus commandé,et remet à zéro le compteur C2. Le rôle des portes 65 et 66 est le suivant: lorsque toutes les sorties du compteur C2 sont à 1 , le signal de sortie de la porte 66 passe à O et la porte 65 bloque ltenvoi des impulsions de ltoscillateur OS2 vers le compteur C2 qui est ainsi bloque sorte que l'intensité lumineuse se stabilise au niveau minimum atteint Ce seuil peut évidemment être réglé et peut correspondre à ltex- tinction totale ou à une intensité type veilleuse. Les portes 65 et 66 ne sont pas indispensables. En leur absence, le compteur C2 se vide et se remplit cycliquement si le toucher, bien entendu, est maintenu avec 1* bâti du dispositif lumineux.Dans ce cas l'intensité lumineuse varie cycliquement Jusqu'S la cessation du contact avec le bâti. La fréquence de l'oscillateur OS2 étant de 2 HzX faut 8 secondes pour remplir complètement le compteur C2. Le cycle de variation de l'intensité lumineuse est donc de 8 secondes, c'est-à-dire qu'en 8 secondes on passe de l'intensité maximale à l'intensité minimale. Le dispositif selon a'invention, qu'il s'vagisse du mode de réalisation de la figure 2 ou de celui des figures 3 et 4, peut être réalisé sous forme d'un module directement incorporé dans le pied d'une lampe, par exemple. Ce module peut aussi Entre incorporé dans une embase.sur laquelle on pose le luminaire de son choix; il suffit alors d'effectuer les connexions électriques nécessaires. Le module peut enfin être réalisé sous forme d'un bottier placé entre la prise du luminaire et le secteur;il est alors nécessaire de pre- voir un fil relié à la masse métallique du luminaire pour le détecteur de toucher. L'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ai-dessus,mais en couvre, au contraire, toutes les variantes,notamment celles concernant les divers circuits de détection ou de commande, et tout particu- fièrement le circuit de commande du taux d'utilisation de l'énergie électrique disponible. On peut réaliser également un dispositif alimenté en courant continu, en prévoyant comme élément de commande de puissance de la source lumineuse un système hacheur permet~ tant de faire varier l'intensité lumineuseen Hutilisant qu une partie du courant continu pour alimenter la source lumineuse. -REYENDICATIONS- 1. Dispositif de commande de ltallumtge, de l'extinction et de la variation de l'intensité lumineuse d'une source lumineuse, caractérisé en ce qu'il comprend: - une source lumineuse, - un circuit de commande de puissance commandant ltenvoi de courant électrique vers ladite source, - un circuit de commande du taux d'utilisation de la puissance électrique disponible,relié audit circuit de commande de puissance, - un circuit détecteur de toucher relié au circuit de commande dudit taux d'utilisation et connecté électrique ment à une partie externe du dispositif lumineux,et - un circuit d'alimentation en énergie électrique relié, d'une part, à une source d'énergie électrique et, d'autre part,auxdits circuits. 2.Dispositif suivant la revendication l,caractérisé en ce que,dans le oas où la source d'énergie est une source de courant alternatif,ledit circuit de commande de puissance comprend un triac ou organe équivalent commandé par ledit circuit de commande du taux d'utili ation de la puissance électrique disponible,lequel circuit comprend notamment un circuit de commande de l'angle de conduction du triac associé à un circuit de synchronisation relié à la source alternative. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le détecteur de toucher est constitué par deux transistors montés en base commune,le collecteur du premier transistor étant relié électriquement, à travers un condensateur, à ladite partie externe du dispositif lumineux. 4.Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commande de l'angle de conduction du triac comprenant un générateur d'impulsions relié,par l'intermé- diaire d'un transformateur, à la gDchette du triac, un transistor à effet de champ commandant ledit générateur,un condensateur connecté à électrode de commande dudit transistor à effet de champ , un circuit de verrouillage du condensateur comprenant un premier moyen pour commander la charge du condensateur,un second moyen pour commander la décharge lente du condensateur et un troisième moyen pour commander la décharge rapide du condensateur, un diviseur binaire relié audit circuit détecteur de toucheBdont une première sortie délivre un signal de commande dudit premier moyen de durée prédéterminée et dont une seconde sortie délivre un signal de commande dudit troisième moyen et un circuit également relié au circuit détecteur de toucher et délivrant un signal de commande dudit second moyen. 5. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qutil comprend un circuit de commande de l'angle de conduction du triac comprenant un premier oscillateur fonctionnant en permanence à une première fréquence prédéterminée et alimentant un premier compteur,un second oscillateur fonctionnant uniquement pendant la durée du contact avec la partie externe du dispositif lumineux, à une seconde fréquence RrédBterminée,et alimentant un second compteur,un comparateur relié aux sorties des deux compteurs et susceptible de du virer un signal de commande du triac,et une bascule bistacle reliée au circuit détecteur de toucher et comman- dant le second compteur et la sortie du comparateur. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qui comprend une première porte logique dont les entrées sont reliées aux sorties du second compteur et dont la sortie est reliée à une seconde porte logique commandant l'envoi des impulsions du second oscillateur vers le second compteur afin de bloquer ce dernier une fois plein.