Brevet FR2399644A1 — publié le 19790302

La présente invention concerne un circuit d'entrée polyvalent, raccordable à plusieurs types de capteurs. I1 existe sur le marché plusieurs types de capteurs spécifiques, permettant notamment la détection de la présence de pièces à usiner, ou le contrôle des dimensions de ces pièces. Un capteur est habituellement connecté à un circuit d'entrée qui,selon la présence ou l'absence d'une information sur le capteur,délivre un signal logique- donnant par exemple l'ordre de départ d'une opération d'us2nage- lorsqu'unie pièce est détectée,ceci dans un système dtusage automatisé du genre tt machine-transfert". Aptuellement les circuits d'entrée doivent Aetre réalisés d'une manière adaptée au type de capteur utilisé,de sorte que la réalisation de ces circuits ne peut etre suffisamment standardisée et se trouve donc conteuse. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients,en fournissant un circuit d'entrée polyvalent, c'est-à-dire capable de fonctionner, sans modifications constructives,avec la grande majorité des capteurs existant sur le marché. A cet effet, elle a pour objet un circuit comprenant,en combinaison, un transistor monté en série avec une diode électroluminescente faisant partie d'un photocoupleur et avec une résistants ce limitatvice,entre deux conducteurs d'alimentation du circuit sous une tension continue,l'un des conducteurs d'alimentation étant relié à la base du transistor par une branche de circuit sur laquelle sont montés, en série,un premier coutact,une résistance, une première diode Zener, une diode et une deuxième diode Zener,tandis qu'une entrée multiple comprend une première borne d'entrée reliée d'une part à un point situé entre la diode précitée et la deuxième diode Zener,par l'intermédiaire d'une autre diode, d'autre part au conducteur d'alimentation précédemment considéré,par l'intermédiaire d'une branche de circuit comportant une résistance en série avec un deuxième contact,une deuxième borne d'entrée reliée à un point situé entre la première diode Zener et la résistance en série avec cette dernière,une troisième borne d'entrée reliée à un point situé entre la diode électroluminescente et le transistor et enfin une quatrième borne d'entrée reliée à un point situé entre le premier contact et la résistance en série avec ce dernier. Ce circuit est conçu de telle manière qu'une information sur un capteur, raccordé à l'une des bornes d'entrée choisie en fonc tion du type de capteur, provoque, génralementpar l'intermédiai- re de la conduction du transistor,l'excitation du photocoupleur. Ce dernier est avantageusement relié à un étage amplificateur à transistor comprenant aussi un circuit à retard et un trigger de mise en forme du signal délivré. Sans entrer ici dans les détails de la description précise qui suit, on indique ci-après les types de capteurs auxquels sont raccordables les quatre bornes d'entrée du circuit. - La première borne d'entrée est destinée à être reliée à un premier type de capteur à deux fils, débitant un courant relativement élevé en l'absence d'information, et un courant plus faible en présence d'une information. - La deuxième borne d'entrée est destinée à être reliée à un second type de capteur à deux fils,dont l'impédance est réduite en l'absence d'information, et élevée en présence d'une information. - La troisième borne d'entrée est destinée à être reliée à tout type de capteur à contact mécanique, ouvert en l'absence d'information, et fermé en présence d'une information. - La quatrième borne d'entrée est destinée- à être reliée à un autre type de capteur à trois fils,dont l'impédance est très élevée en l'absence d'information, et très faible en présence d'une information. Les capteurs destinés à être reliés à la première, la deuxième et la quatrième borne d'entrée sont du genre n détecteus de proximité sans le cas des capteurs à deux fils, un fil est relié à la borne d'entrée correspondante,tandis que l'autre fil est raccordé à l'un des conducteurs d'alimentation du circuit. Dans le cas du capteur à trois fils, un fil est relié à la borne d'entrée correspondante,tandis que les deux autres fils sont raccordés respectivement aux deux conducteurs d'alimentation du circuit. Selon le type de capteur raccordé au circuit,il suffit de positionner d'une manière déterminée les deux contacts prévus pour que le même circuit fonctionne correctement.Ce circuit est donc bien indépendant du type de capteur utilisé,ce qui rend très aisée sa standardisation et permet un gain de prix important sur l'équipement des machines pouvant être commandées à partir de ce genre de circuit. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin annexé repré sentant, sous forme de schema électrique, une forme de réalisation de ce circuit entrée polyvalent Figure 1 est une vue complète du circuit selon l'invention; Figures 2 à 5 représentent le meme circuit raccordé à quatre types distincts de capteurs,les composants du circuit qui dans chaque cas n'interviennent pas n'étant pas représentés pour faciliter l'explication des divers modes de fonctionnement. Le circuit représenté sur la figure 1 comporte une entrée multiple E formée de quatre bornes d'entrée distinctes el, e2, e3 et e4, prévues pour btre connectées à des types de capteurs spécifiques du commerce. Ce circuit est conçu de telle façon qu'à une action exercée sur un capteur corresponde généralement la conduction d'un transistor TI, dont l'émetteur est relié à un premier conducteur d'alimentation 0 volt et dont le collecteur est relié à une diode électroluminescente D1, montée en série avec une résistance limitatrice RI reliée à un deuxième conducteur d'alimentation + 24 volts La diode électroluminescente D1 fait partie d'un photocoupleur P servant d'interface entre le circuit d'entrée proprement dit et un autre circuit,représenté sur la partie droite- de la figure 1, qui comprend notamment un étage amplificateur à transistor X2 commandé à travers une résistance R2. Letransistor T2 commande lui-même,par son circuit collecteur et à travers un circuit à retard à résistance R3 et condensateur C1, un trigger TR qui applique un" front raide " au signal délivré à la borne de sortie S. Par ailleurs,le transistor 22 commande, à travers une résistance R4, une diode électroluminescente D2 de visualisation. L'étage amplificateur est alimenté sous une tension de + 12 volts. Le circuit d'entrée proprement dit est réalisé comme décrit ci-après Le conducteur d'alimentation + 24 volts est relié à la base du transistor 1 par une branche de- circuit sur laquelle sont montés successivement, en série : un contact E1, une résistance R5, une première diode Zener Z1, une diode D3 et une deuxième diode Zener Z2. Cette branche de circuit est de plus reliée au conducteur d'alimentation 0 volt,entre la diode Zener Z2 et la base du- transistor 21,par une résistance de polarisation R6 et un condensateur C2 montés en parallèle. La borne d'entrée el est reliée,par l'intermédiaire d'une diode D4, à un point situé entre la diode D3 et la diode Zener Z2. Un point situé entre la borne d'entrée el et la diode D4 est relié au conducteur d'alimentation+ 24 volts par l'intermédiaire d'une branche de circuit comportant une résistance R7 en série avec un contact K2. La borne d'entrée e2 est reliée directement à un point situé entre la résistance R5 et la diode Zener ZI La borne d'entrée e3 est reliée directement à un point situé entre la diode électroluminescente D1 et le collecteur du transistor 1. Enfin, la borne d'entrée e4 est reliée directement à un point situé entre le contact K1 et la résistance R5. On indique ci-après, à titre d'exemples, les valeurs ou caractéristiques des composants du circuit d'entrée cités précédemment qui donnent satisfaction pour les types de capteurs envisagés,dont les caractéristiques seront données plus loin Résistances : R1 Q ?kRr R5 = 2,7 kfl- R6 = 22 k Q - R7 = 12 kn . Diodes Zener :-z1 ZI = 8,2 V - Z2 = 2,7 V (tensions de barrage). Condensateur: C2 = 1 nf transistor 2 : type 2 N 2222. Les divers modes de fonctionnement du circuit d'entrée,suivant les types de capteurs, sont décrits ci-dessous en référence aux figures 2 à 5 La borne d'entrée e1 est prévue pour être raccordée à un détecteur de proximité miniature, à deux fils, indiqué par Âl sur la figure 2, qui peut fonctionner dans une plage de tension continue de 8 à 15 volts. L'un des fils est relié à la borne eî, tandis que l'autre fil est raccordé au conducteur d'alimentation 0 volt. En l'absence d'information sur le capteur Bl,celui- ci a un débit minimum de 3 mA; si une information est présente sur ce même capteur, le débit est ramené à une valeur maximale de 1 mA.Pour faire fonctionner le circuit d'entrée avec un capteur ayant ces caractéristiques,le contact K1 est ouvert et le contact S2 est fermé. En l'absence d'information sur le capteur A1, celui-ci a un débit élevé comme indiqué ci-dessus et la plus grande partie de la tension d'alimentation se trouve ramenée aux bornes de la résistance R7. Le potentiel de la borne d'entrée el est alors inférieur à la tension de barrage de la diode Zener Z2-, le transistor TI est donc bloqué. Si une information est présente sur le capteur A1, le débit est ramené à une valeur faible comme indiqué ci-dessus et le potentiel de la borne d'entrée el devient très supérieur à la tension de barrage de la diode Zener Z2, tout en étant maintenu à une valeur inférieure à 15 volts grâce à la résistance R7.Le transistor Ti devient conducteur et le signal ainsi obtenu est transmis,par l'intermédiaire du photocoupleur P ,à la base du transistor 22 de l'étage amplificateur.Celui-ci devient conducteur à son tour et porte le potentiel de la borne de sortie S à une valeur correspondant à un niveau logique " 1",par l'intermédiaire du circuit à retard R3 -Cl qui introduit une constante de temps de l'ordre de 10 à 20 ms par exemple, et du trigger TR de mise en forme du signal. Le signal logique délivré à la borne de sortie S est amené à des circuits logiques qui commandent par exemple des séquences d'usinage. Simultanément, la diode électroluminescente D2 de visualisation s'éclaire. La borne d'entrée e2 est prévue pour tre raccordée à un détecteur de proximité à deux fils,indiqué par A2 sur la figure 3, pouvant fonctionner sous une tension continue de 24 volts. L'un des fils est relié à la borne e2 ,tandis que l'autre fil est renié au conducteur d'alimentation 0 volt. En l'absence d'information sur le capteur A2, celui-ci possède une impédance comprise entre 0 et 1700# ; en présence d'une information, l'impédance passe à une valeur comprise entre 17000 R5 forment un diviseur de tension. Lorsque le capteur A2 ne détecte pas d'information, son impédance est relativement faible comme indiqué ci-dessus et le potentiel de la borne d'entrée e2 est inférieur à la somme des tensions de barrage des deux diodes Zener 21 et Z2,montées en série. Le transistor T1 reste alors bloqué. Au contraire, une information sur le capteur A2, entraidant une augmentation importante de son impédance comme indiqué cidessus, amène le potentiel de la borne d'entrée e2 à une valeur très supérieure à la somme des tensions de barrage des diodes Mener Z1 et Z2. Le transistor TI devient conducteur et commande, de la meme manière que précédemment, la conduction du transistor 2 et le passage au niveau logique "1 " de la borne de sortie S. La borne d'entrée e3 est prévue pour être raccordée à un bouton-poussoir ou capteur a contact mFcanique,indiqué par A) sur la figure 4. Ce capteur est branché entre la borne e3 et le conducteur d'alimentation 0 volt. En l'absence d'information, le contact du capteur est ouvert,tandis qu'une information entraSne la fermeture de son contact. Pour faire fonctionner le circuit d'entrée avec un capteur de ce type, les deux contacts KI et K2 sont ouverts, de sorte que le transistor 1 est mis hors circuit et que le capteur A3 commande directement le photocoupleur P alimenté à travers la résistance RI. Lorsque le contact du capteur A3 est ouvert, le circuit d'entrée n'est parcouru par aucun courant et la diode électrolumines cente D1 n'est donc pas alimentée. A l'inverse, la fermeture du contact du capteur A3 permet le passage du courant à travers la résistance limitatrice 21 et la diode électroluminescente 1)1,ce qui entraîne la conduction du transistor T2 et,comme précédemment,le passage au niveau logique 't 1" de la borne de sortie S.- Enfin, la borne d'entrée e4 est prévue pour tre raccordée à un détecteur de proximité inductif à trois fils,indiqué par A4 sur la figure 5,dont la-tension de déchet (chute de tension interne) est comprise entre 0 et 3 volts au maximum.Ce type de capteur a une impédance très élevée en l'absence d'inforiation,etune impédance très faible, de l'ordre de quelques ohms,si une information est présente,à l'inverse notamment du capteur A2 de la figure 3. Un premier fil du capteur A4 est relié au conducteur d'alimentation + 24 volts,un deuxième fil est relié à la borne d'entrée e4, et un troisième fil est raccordé au conducteur d'alimentation 0 volt.Pour faire fonctionner le circuit d'entrée avec ce type de capteur,les deux contacts K1 et K2 sont ouverts,coime dans le cas précédemment décrit. L'absence d'information sur 1e capteur A4, s'accompagnant d'une impédance très élevée de; celui-ci comme indiqué ci-dessus, maintient le potentiel sur le fil relié à la borne d'entrée e4 à une valeur faible,inférieure à la somme des tensions de barrage des diodes Zener Z1 et Z2.Le transistor TI reste alors bloque. La présence d'une information sur le capteur Â4, entraînant une diminution très forte de son impédance comme indiqué ci-dessus, amène le potentiel de la borne d'entrée e4 à une valeur voisine de + 24 volts, très supérieure à la somme des tensions de barrage des diodes Zener Z1 et Z2. Cette tension est appliquée à une borne de la résistance R5 servant alors de résistance de charge du transistor TI, qui est rendu conducteur et rend aussi conducteur le transistor T2, lequel comme précédemment amène au niveau logique " 1" la borne de sortie S. Ainsi le circuit d'entrée dont la réalisation sinople et le fonctionnement ont été ci-dessus décrits permet le raccordement de la plupart des capteurs existant sur le marché,pour le con trôle de la présence ou des dimensions de pièces, sans autre manoeuvre que l'action sur les contacts E1 et K2 qui sont soit l'un et l'autre ouverts, soit l'un ouvert et l'autre fermé.1)ans les applications envisagées, nécessitant plusieurs contrôles, un certain nombre de circuits d'entrée similaires avec leurs contacts respectifs sont avantageusement regroupés sur une mise carte de faible encombrement, permettant à une mSme machine à fonctions multiples d'être commandée à partir de plusieurs capteurs de types différents. il est encore à noter que,dans les circuits déorits,les diodes Zener Z1 et Z2, le photocoupleur E associé aux alimentations indépendantes, respectivement sous 24 et 12 soltstdes deux parties du dispositif, et le circuit à constante de temps R3G1, assurent une excellente protection contre les parasites industriels et les interférences. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de ce circuit d'entree polyvalent qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire,toutes les variantes pouvant résulter de l'utilisation de moyens équivalents ou de perféctionnements de détail, et il est bien évident que les valeurs et caractéristiques des composants du circuit et des capteurs ont été données à titre purement indicatif. -REVEN1)ICÀTI0NS 1.- Circuit d'entrée polyvalent, raccordable à plusieurs types de capteurs,caractérisé en ce qu'il comprend,en combinaison,un transistor (TI) monté en série avec une diode électroluminescen- te (D1) faisant partie d'un photocoupleur (P) et avec une résistance limitatrice (Rî),entre deux conducteurs dtalimentation du circuit sous une tension continue,l'un des conducteurs d'alimentation étant relié à la base du transistor (T1) par une branche de circuit sur laquelle sont montés, en série,un premier contact (k1), une résistance (R5), une première diode Zener (ZI), une diode (D3) et une deuxième diode Zener (Z2),tandis qu'une entrée multiple (E) comprend une première borne d'entrée (el) reliée d'une part à un point situé entre la diode précitée (D3) et la deuxième diode Zener (Z2),par l'intermédiaire d'une autre diode (54),d'autre part au conducteur d'alimentation précédemment considéré,par l'intermédiaire d'une branche de circuit comportant une résistance (R7) en serie avec un deuxième contact (K2), une deuxième borne d'entrée (e2) reliée à un point situé entre la première diode Zener (Z1) et la.résistance(R5) en série avec cette dernière, une troisième borne d'entrée (e3) reliée à un point situé entre la diode électroluminescente (D1) et le transistor (T1) et enfin une quatrième borne d'entrée (e4) reliée à un point situé entre le premier contact (gl) et la résistance CR5) en série avec ce dernier. 2.- Circuit d'entrée polyvalent selon la revendication I, caractérisé en ce que le photocoupleur (P) est relié à un étage amplificateur à transistor (e2) comprenant aussi un circuit à retard (R3 -01) et un trigger (tir) de mise en forme du signal délivré. 3.- Circuit d'entrée polyvalent selon la revendioation(2), caractérisé en ce que le transistor (g2) de l'étage amplificateur est relié en outre à une diode électroluminescente (D2) de visualisation.