Brevet FR2458106A1 — publié le 19801226

L'-nvention se rapporte à la technique des électrovannes opérai selon un mode "tout ou rien", elle concerne plus particulièrement un dispositif électronique perett:nt de commander le courant traversant le bobinage de telles électrovannes. Dal.s l'industrie, notamment.dans l'indus- trie de l'automobile, on utilise couramment des électrovannes afin de faire varier le débit d'un fluide, en réponse à un signal électrique de commande. Ces électrovannes opèrent généralement selon un mode "tout ou rien", soit un mode continu, soit un mode pulsé, selon lequel le débit du fluide est fonction du rapport du temps de passage du courant au temps du cycle des si.gnaux de commande en impulsions. Un dispositif électrovanne classique et connu comprend l'élément électrovanne lui-mme placé au voisinage immédiat de la tubulure dont on veut faire varier le débit et un circuit de commande du courant traversant le bobinage de cette électrovanne ; ce circuit de commande comportant, notamment, un amplificateur de commutation qui reçoit un signal de commande d'ouverture de l'électrovanne. Généraleme-nt l'une des bornes de l'électrovanne est reliée directement à la masse tandis que l'autre borne est reliée par une liaison électrique au circuit de commande situé à une certaine distance.Le problème se pose alors d'éviter la destruction de l'amplificateur de commutation, à la suite d'un court-circuit accidentel résultant, par exemple, d'une erreur de manipulation de la liaison électrique entre la sortie du circuit de commande et l'entrée de l'électrovanne. On connaît, par la demande de brevet français no 77.39842, un circuit de commande pour électrovanne comprenant un amplificateur de commutation protégé contre les court-circuits par un moyen de protection inséré entre l'entrée et la sortie de cet amplificateur de commutation, ce moyen de protection comprenant, connectés en série: un élément inverseur, une porte logique et un élément d'inhibition du signal de commande appliqué à entrée de l'amplificateur de commutation. Un inconvénient de ce moyen de protection réside dans le fait qu'il comporte un nombre important d'éléments. I1 en résulte, d'une part, une réduction de la fiabilité intrinsèque du circuit de commande de l'électrovanne et, d'autre part, un accroissement appréciable du coût de production. Quand on saura que, dans un moteur à combustion interne, le seul carburateur électronique peut comporter plusieurs électrovannes, et que le coût des dispositifs électroniques pour automobile doit se situer à des niveaux relativement bas, on comprendra la nécessité de créer des moyens de protection des circuits de commande des électrovannes comportant un nombre minimal de composants.Dans ce but, l'invention propose un circuit de commande pour électrovanne muni d'un moyen de protection contre les court-circuits caractérisé en ce qu'il comprend une unique porte logique à deux entrées, une première entrée qui reçoit le signal de commande d'ouverture/fermeture de l'électrovanne et une seconde entrée reliée par l'intermédiaire d'un élément résistif à la sortie de ce circuit, ces deux entrées étant interconnectées par un élément capacitif et la sortie du circuit logique étant reliée à l'entrée signal de l'amplificateur de commutation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui représentent, à titre explicatif, mais nullement limitatif diverses variantes d'exécution du circuit de commande d'une électrovanne, sur ces dessins - la figure 1 représente, sous la forme d'un sché ma synoptique, un circuit de commande classique permettant de commander le courant traversant une électrovanne, - la figure 2 représente un chronogramme de la forme d'onde du signal de commande Ei, - la figure 3 représente, sous la forme d'un sché ma synoptique, un circuit de commande muni, selon l'art antérieur, d'un moyen de protection contre les court-circuits de la liaison élec trique entre la sortie du circuit de commande et l'entrée de l'électrovanne, - la figure 4 représente, sous la forme d'un sché ma synoptique, un mode de réalisation d'un cir cuit de commande muni, selon l'invention, d'un moyen de protection contre les court-circuits, - la figure 5 représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation détaillé du circuit de la figure 4. Dans ce qui suit, on considère plus particulièrement une électrovanne commandée par des signaux périodiques en impulsions modulées en durée, mais il faut comprendre que la description s'applique aussi au cas des signaux à deux états, non périodiques ou quasi-continus. La figure 1 représente, sous la forme d'un schéma synoptique, un circuit de commande classique pour électrovanne permettant de commuter le courant traversant le bobinage entre deux valeurs, une valeur nulle et une valeur Is de commande déterminée. Ce circuit comprend - une source de signal de commande E. à deux états, un état haut et un état bas, - un amplificateur de commutation 1 relie à la source de signal Ei permettant de fournir un courant de sortie - une liaison électrique 2 permettant de relier la sortie de l'amplificateur 1 à l'une des bornes d'une électrovanne 3, l'autre borne étant reliée à la masse. On supposera, comme cela est généralement le cas, qu'en l'absence du courant Is l'électro- vanne est en position ouverte. La figure 2 représente un chronogramme de la forme d'onde du signal de commande Si ce signal cyclique a une période de cycle Tc il est au niveau bas pendant un temps T0 correspondant au temps d'ouverture de l'électrovanne et au niveau bas pendant un temps T0 correspondant au-temps d'ouverture de l'électrovanne et au niveau haut pendant un temps TS correspondant au temps de fermeture de l'électrovanne, la forme d'onde du courant Is traversant le bobinage de ltélectrovanne est sensiblement identique à la forme d'onde du signal de commande S e Le débit de fluide commandé par l'électrovanne est fonction du rapport du temps T0 au temps Tc La figure 3 depré ente, sous la forme d'un schéma synoptique, un circuit de commande pour électrovanne comprenant un moyen de protection contre les court-circuits, selon l'art antérieur. Le moyen de protection contre les court-circuits éventuels de la liaison 2 comprend - un élément inverseur 4 dont l'entrée est reliée à la sortie de l'amplificateur 1, - une porte logique 5 du type ET comportant deux entrées : une première entrée reliée à la source de signal E et une seconde entrée reliée à la sortie de l'élément inverseur 4, - un réseau diviseur constitué par les éléments résistifs R1 et R'1 - un transistor de commutation 6 du type RPN dont la base est reliée au point de jonction des élé ments R1 et R'1, le collecteur de ce transistor étant relié à l'entrée signal de l'amplifica teur 1. D'autre part, le signal de commande E. est appliqué, par l'intermédiaire d'un élément résistif Ro, au collecteur du transistor 6 dont l'émetteur est relié à la masse. Le fonctionnement du moyen de protection qui vient d'être décrit est le suivant - en service normal, les niveaux du signal de sortie de l'amplificateur 1 et du signal de commande E. sont de signe identique, haut ou bas, ainsi le transistor 6 n'est jamais conduc teur, - en cas de mise à la masse accidentelle de la liaison 2, lorsque le signal de commande E. est au niveau haut, le signal de sortie de l'am plificateur 1 se trouve au niveau bas et le transistor 6 est conducteur et inhibe la conduc tion de l'amplificateur 1. La figure 4 représente, selon l'invention, sous la forme d'un schéma synoptique, un mode de réalisation d'un circuit de commande pour électrovanne comportant un moyen de protection contre les court-circuits de la liaison 2 avec l'électrovanne 3. Selon ce mode de réalisation de l'inven- tion, le moyen de protection est constitué essentiellement par une porte logique 7,du type ET, dont la sortie est connectée à l'entrée signal de l'amplificateur de commutation 1 du courant traversant le bobinage de l'électrovanne 3 par la liaison 2.Cette porte 7 comporte deux entrées : une première entrée reliée à la source de signal E. et une seconde entrée reliée par l'intermédiaire d'un élément résistif R2 à la sortie de l'amplificateur 1, de plus ces première et seconde entrées sont interconnectées par un élément capacitif O2 Le fonctionnement du moyen de protection de la figure 4 est le suivant - en service normal, les niveaux du signal de commande Ei et du signal de sortie de l'amplifi cateur 1 sont de signe identique, haut ou bas, du fait du signe positif du gain de l'amplifi cateur 1 ; durant les régimes transitoires de commutation, le réseau différentiateur R2, 2 a pour effet d'imposer, sur la seconde entrée de la porte 7, le niveau disponible sur la première entrée. - en cas de mise à la masse accidentelle de la liaison 2, lorsque le signal de commande E i passe du niveau bas au niveau haut, la sortie de la porte 7 est au niveau haut pendant une durée proportionnelle à la constante de temps R2. 02 et l'amplificateur 9 commute en mode con duction uniquement pendant cette brève durée si lton a pris soin de choisir une faible valeur pour cette constante de temps R2a02, la valeur de cette constante de temps dépend, d'une part, de la vitesse de transition du signal de commande E. et, d'autre part, de la vitesse de réponse de l'amplificateur I incluant la constante de temps constituée par le bobinage de l'électrovanne de valeur selfique X et résistive R La figure 5 représente, sous la forme d'un schéma électrique, un mode de réalisation détaillé du dispositif de la figure 4.L'amplificateur 1 comprend : un premier transistor amplificateur 1 du type NPN, la base de ce transistor est reliée à la sortie de la porte 7 par une résistance R3, l'émetteur est relié à la masse, et un second transistor 22 du type PNP dont la base est reliée, par l'intermédiaire de l'élément résistif R4, au collecteur du transistor Df; le collecteur de ce transistor T2 est relié à une source de tension VB positive et l'émetteur à la borne d'entrée de l'électrovanne 3 qui comporte, par exemple, un élément d'amortissement tel qu'une diode D1. Dans un exemple pratique de réalisation, le niveau du signal E. est de l'ordre de quelques volts, la valeur de la tension V3 de l'ordre de 12 volts, les valeurs des résistances R2, R3 et R4 sont respectivement égales à 10 EJn~ , 47 K~n~ et 2,2 K#, les éléments actifs sont - le transistor T1 du type BC 337.16 - le transistor T2 du type BD 680 - la porte ET du type MC 14081 - la diode D1 du type 1 N 645 l'élément capacitif a une valeur de 10 nF et la résistance ohmique de la bobine de quelques dizaines d'ohms. On décrira maintenant,à titre illustratif, quelques variantes d'exécution du circuit de commande représenté sur les figures 4 et 5. La figure 6a représente, sous la forme d'un schéma électrique, une variante d'exécution du circuit de commande de la figure 5 dans laquelle l'amplificateur de commutation I comporte un unique transistor 22 du type NPN ; selon ce mode d'exécution, la porte logique 7 est du type "NON-ET". X La figure 6b représente la forme d'onde du signal de commande E. correspondant au circuit de la figure 6a. les figures 7a, 8a et 9a représentent, sous la forme de schémas électriques, des variantes d'exécution d'un circuit de commande selon lesquelles l'électrovanne est connectée entre la sortie de l'amplificateur de commutation 1 et une source positive d'alimentation Sur la figure 7a, l'amplificateur de commutation i comporte un unique transistor T2 du type MOS (Metal-Oxyde Bemiconductor ) par un exemple du type V-MOS, selon ce mode d'exécution, la porte logique 7 est du type "NON-OU". Le circuit de commande de la figure 8a est similaire à celui de la figure 7a, le transistor MOS étant remplacé par un transistor bipolaire 22 du type NPN. Enfin, sur la figure 9a, l'amplificateur de commutation 1 comporte un transistor bipolaire T2 du type PNP, par voie de conséquence, la porte logique 7 est du type "OU" . Les figures 7b, 8b et 9b représentent les états du signal de commande E. correspondant respectivement aux circuits de commande des figures 7a, 8a et 9a. On voit maintenant plus clairement les avantages que présente un circuit de commande pour électrovanne muni d'un moyen de protection contre les court-circuits, qui comprend un unique composant actif et un nombre minimal de composants passifs. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits sur les dessins ; en effet, il faut considérer les conditions possibles selon lesquelles l'électrovanne est fermée lorsque le courant Is est nul et l'utilisation d'une source dtalimentation négative VB. Un circuit de commande tel que décrit peut entre réalisé sous la forme d'un circuit intégré sur une micropastille dtun substrat semiconducteur. Le circuit de commande, d'une manière générale, trouve des applications dans la commande des électrovannes destinées à contrôler le débit d'un fluide, notamment dans les carburateurs, les injecteurs des moteurs à combustion interne, les circuits pneumatiques et hydrauliques des véhicules automobiles REVEND 10 AT iONS I. Circuit électronique permettant de commander le courant traversant le bobinage d'une électrovanne du type "tout ou rien", ce circuit comprenant, notamment, un amplificateur de commutation et une source de signal de commande, circuit caractérisé en ce qu'il est muni d'un moyen de protection contre les court-circuits, qui comprend : une porte logique connectée à l'entrée de l'amplificateur de commutation, cette porte comportant deux entrées : une première entrée reliée à la source de signal de commande et une seconde entrée reliée par l'intermédiaire d'un élément résistif à la sortie de 1 'amplificateur de commutation, ces première et seconde entrées étant interconnectées par un élément capacitif 2. Dispositif électrovanne permettant de contrôler le débit d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande muni d'un moyen de protection contre les court-circuits de la liaison électrique avec l'électrovanne, selon la revendication i.