Brevet FR2460568A1 — publié le 19810123

i L'invention se rapporte à un dispositif de transmission d'un signal dans lequel ce signal est transmis optiquement d'une électrode émettrice à une électrode réceptrice, l'invention concernant le domaine de la technique industrielle de commande, par exemple la commande d'amorçage de thyristors. Les éléments opto-électroniques de couplage sont destinés essentiellement à l'isolement de deux circuits qui sont à des potentiels différents. La transmission optique des signaux est assurée par une diode électroluminescente constituant l'émetteur (le radiateur) et par un détecteur (un phototransistor) constituant le récepteur. Les différences de potentiel pouvant être atteintes entre l'émetteur et le récepteur sont fonction non seulement des éléments de couplage, mais aussi des solutions constructives adoptées, du type du circuit et de l'ambiance. Le facteur de couplage, le seuil élevé de fréquence, c'est-à-dire la brève durée de réponse et la tension élevée d'isolation ne sont pas seuls à donner leur empreinte aux caractéristiques des éléments optiques de couplage, mais le montage convenablement structuré (la technologie du montage et du boitier) les leur donne en particulier aussi. Donc, selon leur application, les éléments de couplage optique sont montés dans des boîtiers métalliques ou de matière plastique hermétiquement fermés. Le câblage des connexions est aussi plus ou moins déterminé par l'application, avec la restriction que pour obtenir des tensions d'isolation dans la plage des kilovolts, il faut une certaine distance minimale entre les connexions extérieures. Un facteur élevé de couplage a pour préalable l'utilisation d'émetteurs à infrarouge dont le flux de rayonnement est élevé et de phototransistors à grande sensibilité à ce genre de rayonnement. Il faut par ailleurs faire en sorte que la lumière envoyée par l'émetteur soit collectée pratiquement en totalité par le phototransistor. Il est possible d'obtenir ce résultat, par exemple en utilisant le principe des guides d'ondes lumineuses ou en concentrant le faisceau d'entrée par des éléments d'enveloppement en forme de lentilles. Il est possible ainsi de collecter le rayonnement presque en totalité même lorsque les distances entre émetteur et récepteur sont grandes, de manière à garantir non seulement un facteur élevé de couplage, mais aussi une tension élevée d'isolation. La nature générale des éléments de- couplage optique, leur rigidité diélectrique, le facteur de trans- mission, les vitesses de commutation, les risques de défaut et autres sont décrits dans la revue "Elektrotechnik", fascicule 1/2, 1979, pages 10 à 12. Des transformateurs d'impulsion assurent la commande d'amorçage des thyristors des onduleurs pour garantir l'isolation des potentiels. Les transformateurs actuels d'impulsion permettent une isolation de tensions nominales pouvant atteindre 3,5 kilovolts. Les dispositifs de transmission de signaux d'amorçage pour tensions supé- rieures ne peuvent donc plus être réalisés que par des moyens optiques. Aucun élément de couplage optique pour tensions nominales supérieures à 5 kilovolts et un temps de réponse d'environ 1 lseconde n'est toutefois cependant encore disponible sur le marché. L'invention a donc pour objet un élément de couplage optique qui remplace les transformateurs classiques d'impulsion des convertisseurs statiques à autopilotage et à pilotage par le réseau et permettent aussi une transmission de signaux d'amorçage avec une tension nominale élevée et un bref temps de montée. Selon une particularité essentielle de l'invention, une lame de verre recourbée en étrier est disposée entre l'électrode émettrice et l'électrode réceptrice. L'électrode émettrice se trouve à l'intérieur de la lame de verre en étrier et les électrodes sont fixées par lut sur la lame de verre. L'avantage du dispositif selon l'invention de transmission de signaux d'amorçage réside dans sa structure particulièrement simple et bon marché. Les diodes émettrice et réceptrice sont extrêmement proches- l'une de l'autre, de sorte que les possibilités d'infiltrations de lumière par l'extérieur sont très faibles et donc qu'il est inutile de prévoir une protection supplémentaire de ces électrodes contre les infiltrations de lumière extérieure. Lorsqu'une élévation encore plus forte de la tension nominale est exigée, il est facile de l'obtenir en allongeant les branches de la laine de verre en étrier. La disposition est telle que la photodiode (ou le phototransistor) reçoit une grande énergie de rayonnement et, en conséquence, l'intensité élevée ainsi obtenue permet de simplifier la suite du circuit. L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une vue schématique du dispositif de transmission. La rigidité diélectrique des dispositifs connus de transmission optique de signaux entre l'entrée et la sortie dépend, d'une part, de la distance séparant l'électrode émettrice (radiateur à diode électro- luminescente) et l'électrode réceptrice (phototransistor) et, d'autre part, du milieu de transmission de la lumière et du matériau de l'enveloppe qui entoure les électrodes. Le dispositif selon l'invention de transmission des signaux se compose d'une lame de verre recourbée en étrier et permettant d'obtenir une grande rigidité di- électrique avec un bref temps de montée, l'électrode émettrice (diode électroluminescente) étant montée à l'intérieur de la partie de la lame recourbée en étrier. L'électrode émettrice porte la référence 1, la lame de verre, la référence 3 et l'électrode réceptrice (la plupart du temps, une photodiode ou un phototransistor) porte la référence 2. Le matériau isolant utilisé entre l'électrode émettrice 1 et l'électrode réceptrice-2 est un verre spécial exempt d'ions et ayant une bonne perméabilité au rayonnement infrarouge de la diode électroluminescente. Dans les applications simples dans lesquelles le temps de montée exigé de l'impulsion transmise d'amorçage de thyristors est inférieur à 200 nanosecondes, il est aussi possible de remplacer la lame de verre en étrier-par une simple lame plane de verre. Il est aussi possible d'utiliser d'autres matériaux isolants minéraux qui résistent aux décharges à effluves. Les électrodes sont fixées mécaniquement sur la lame de verre en étrier à l'aide d'une colle, d'un lut ou par serrage. L'enrobage de la diode électroluminescente dans une résine à l'intérieur de la partie en étrier de la lame est cependant aussi faisable. La fixation directe des diodes émettrice et réceptrice sur la lame de verre 3 rapproche considérablement les deux électrodes qui ainsi se mettent réciproquement à l'abri de l'infiltration de la lumière de l'extérieur. Les effets perturbateurs produits par la lumière extérieure sont donc extrêmement faibles, ce qui permet de faire encore une économie. Il est possible d'élever davantage encore et facilement la tension appliquée par allongement des branches de la lame de verre en étrier. Des revêtements semi- conducteurs (par exemple à l'aide d'un vernis conducteur) permettent l'évacuation des tensions d'effluve pouvant se produire de manière incontrôlée et donc les tensions nominales élevées qui sont exigées peuvent se contrôler de manière simple. Les revêtements semiconducteurs peuvent éventuellement aussi être utilisés pour former un écran contre la lumière extérieure. Il est bien entendu que la disposition des électrodes peut différer de celle que représente le dessin. Il est possible aussi de mettre l'électrode réceptrice 2 à l'intérieur de la lame de verre en étrier au lieu de la diode électroluminescente 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission d'un signal d'amorçage, dans lequel le signal est transmis optiquement d'une électrode émettrice à une électrode réceptrice, carac- térisé en ce qu'une lame de verre en étrier (3) est disposée entre l'électrode émettrice (1) et l'électrode réceptrice (2). 2. Dispositif de transmission d'un signal d'amorçage, caractérisé en ce que l'électrode émettrice (1) se trouve à l'intérieur de la lame de verre en étrier (3) et les deux électrodes (1, 2) sont fixées sur le verre à l'aide de lut.