Brevet FR2484175A1 — publié le 19811211

-1- "TRANSDUCTEUR DU GENRE OPTO-ELECTRONIQUE La présente invention concerne un transducteur com- portant un él6ment émettant un rayonnement et un élément sensible au rayonnement pour, à partir de signaux d9in- formation binaires, produire des signaux d'ordre sépares galvaniquement de ces signaux d'informationo Un tel transducteur est connu d'une manière géné- rale et est utilisé, entre autres, dans des systèmes de télégraphie et dans des systèmes de traitement de donnéeSo Un inconvénient des transducteurs opto-électroniques dans un appareillage professionnel est le vieillissement rapi- de de l'élément émettant un rayonnement (par exemple une diode électroluminescente, LED)O L'invention a pour but de procurer un transduc- teur du type spécifié dans le préambule dans lequel la longévité de l'élément émettant le rayonnement soit accrue. Ltinvention réalise ce but par le fait qu'elle est carac- térisée en ce que le transducteur comporte des premiers moyens qui sont couplés à l'élément émettant le rayonne- ment pour, à partir des signaux d'information, produire pour l'élément émettant le rayonnement, des premiers si- gnaux de commande qui ont un cycle de travail plus court que celui des signaux deinformation, des seconds signaux de commande séparés galvaniquement des premiers étant pro- duits à partir de ceux-cio Par l'expression cycle de tra- vail du signal de commande, on entend le rapport entre le temps pendant lequel le signal de commande à une valeur telle que la diode émet de la lumière et la durée de la période du signal de commande. L'invention est basée sur le principe que le temps d'allumage de l'élément émettant le rayonnement est rac- courci, ce qui prolonge la durée de vie de cet élément. L'inventinn est, de préférence, réalisée de ma- iàe que les premiers moyens comportent un différentiateur. Un avantage de cet agencement est que l'élément émettant le rayonnement est commandé par des impulsions de courant courtes, mais relativement fortes, grâce à quoi d'une part, -2 - le courant moyen reste faible, ce qui garantit une lon- gue durée de vie et d'autre part, la vitesse de trans- duction est élevée, ce qui permet de réaliser des vites- ses binaires-élevées dans des systèmes de télégraphie et de traitement de données. Les impulsions de courant, au moyen desquelles l'élément émettant le rayonnement est commandé, produi- sent des impulsions de courant dans l'élément sensible au rayonnement. Pour produire à partir de ce signal éven- tuellement un signal de données binaire souhaité, il est avantageux que le transducteur comporte des seconds moyens qui sont couplés à l'élément sensible au rayonnement pour la production des signaux d'ordre à partir des seconds signaux de commande. I5 L'invention sera décrite ci-après plus en détail avec référence aux dessins annexés, dans lesquels la fig. 1 illustre une première forme d'exécution d'un transducteur opto-électronique conforme à l'inven- tion; la Fig. 2 illustre quelques diagrammes de temps servant à expliquer le transducteur opto-électronique représenté à la Fig. 1; la Fig. 3 illustre une partie d'une deuxième for- me d'exécution d'un transducteur opto-électronique confor- me à l'invention; la Fig. 4 illustre une partie d'une troisième for- me d'exécution d'un transducteur opto-électronique confor- me à l'invention. la Fig. 5 illustre quelques diagrammes de temps servant à expliquer le transducteur opto-électronique représenté à la Fig. 4. Les mêmes symboles de référence désignent des élé- ments correspondants. Le transducteur opto-électronique représenté à la Fig. 1 est pourvu d'une première borne d'entrée 1 à laquel- le sont amenés des signaux d'information I qui ont, par exemple, la forme représentée en a à la Fig. 2. Une deuxiè- -3- me borne d'entrée 2 est connectée à un point de potentiel fixe, par exemple de potentiel terrestre. Entre les bornes d'entrée 1 et 2 est connecté un montage en série d'un con- densateur 3, d'un montage en parallèle d'un premier élé- ment 4 émettant un rayonnement, par exemple une diode élec- troluminescente, et d'un second élément 5 émettant un rayon nement, par exemple une diode électroluminescente, orien- té en sens opposé et d'une résistance 6. Le montage RC se comporte comme un différentiateur de sorte que des premiers signaux de commande sont produits, lesquels signaux, lors d'une transition de niveau dans le signal d'information, présentent un caractère d'impulsions. Les premiers signaux de commande correspondent, dans cette forme d'exécution, au courant i dont la forme est illustrée en b à la Fig.2. I5 Un courant i formé d'impulsions négatives tra- verse la première diode électroluminescente 4 et un cou- rant i2 formé d'impulsions positives traverse la seconde diode électroluminescente 5. Le courant i1 est illustré en c à la Fig. 2 et le courant i2 en d à la Fig. 2. La tension dans les diodes 4 et 5 doit être supérieure à la tension qui est nécessaire pour allumer les diodes. Le cycle de travail des premiers signaux de com- mande est plus petit que celui des signaux d'information I de sorte que le temps d'allumage des diodes 4 et 5 est nettement raccourci et que la durée de vie des diodes est accrue de manière correspondante. Un premier phototransistor 7 est adjoint à la première diode électroluminescente 4 et un second photo- transistor 8 est adjoint à la seconde diode électrolumi- nescente 5. L'émetteur du premier transistor est connec.- té au pôle négatif -TB d'une batterie et son collecteur est connecté à l'entrée de repositionnement R de la bas- cule électronique 9. Le collecteur du second photo-transis- tor 8 est connecté au p8le positif +TB d'une batterie et l'émetteur est connecté à une entrée de positionnement S de la bascule électronique 9. Une sortie de la bascule 9 est connectée à une première borne de sortie 10 du trans- -4- ducteur. La deuxième borne de sortie Il est connectée à un point de potentiel fixe, par exemple de poten- tiel terrestre. Si, à la suite du passage du courant i2, la diode 5 s'allume, le phototransistor 8 est ame- né sur conduction par le rayonnement émis, à la suite de quoi la bascule est positionnée par l'intermédiaire de l'entrée S et un signal présentant un premier niveau prédéterminé est fourni à la sortie 10. Si, peu de temps apres, le courant i2 passant par la diode 5 est diminué iO au point que celle-ci s'éteigne, le transistor 8 sera certes bloqué, mais la bascule 9 restera dans son état positionné. Si, à la suite du passage du courant il, la diode 4 s'allume, le phototransistor 7 est amené sur conduction par le rayonnement émis, à la suite de quoi la bascule 9 est repositionnée par l'intermédiaire de l'entrée R et un signal présentant un second niveau prédéterminé est fourni à la sortie 10. Le signal pré- sent à la sortie o10 est le signal d'ordre C qui est illustré en e sur la Fig. 2. Les courants passant dans les phototransistors 7 et 8 forment les seconds signaux de commande à partir desquels, par exemple de la manière décrite, des signaux d'ordre binaires sont dérivés. Ceci n'est cependant pas indispensable: dans certaines applications, les seconds signaux d'ordre auront tels quels une forme convenant aux fins de cette application. La Fig. 3 illustre une partie d'une seconde forme d'exécution d'un transducteur opto-électronique, dans lequel les deux phototransistors 7 et 8, au moyen des- quels les seconds signaux de commande sont produits, font également partie d'une bascule bistable. Les phototran- sistors 7 et 8 sont, à cet effet, équipés d'une connec- tion de base. La base du transistor 7 est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance 12,à -TB et, par l'in- termédiaire d'une résistance 14, au collecteur du tran- sistor 8. La base du transistor 8 est connectée, par lJn- -5- termédiaire d'une résistance 13, à -TB et9 par lintermé- diaire d'une r6sistance I59 au collecteur du transistor 7. Le collecteur du transistor 7 ou 8 est connect&, par l'in- term6diaire d'une résistance I6 ou 17 respective9 à -TBo Le fonctionnement, par ailleurs connu9 de la bascule bis- table avec des phototransistors est tel que décrit ci- après. On suppose que le transistor 7 est bloquant et le transistor 8 conducteur. Le signal de sortie qui est ob- tenu sur la borne de sortie 10 connect6e au collecteur du transistor 8 a alors une première valeur faible. Si main- tenant le transistor 7 est amené sur conduction par une diode électroluminescente, la tension de collecteur du transistor 7 diminue et cette diminution (par l'interm&= diaire de la résistance 15) a pour conséquence que la tension de base du transistor 8 diminue également9 avec pour résultat que la tension de collecteur du transis- tor 8 augmente. Même si le transistor 7 ne reçoit plus de rayonnement, il reste encore conducteur9 parce que la ten- sion de collecteur plus élevée du transistor 8 est transe mise, par l'intermédiaire de la résistance l4, à la baze du transistor 7- La tension de sortie9 la tension de col- lecteur du transistor 8, a à ce moment une seconde valeur élevée. L'inversion de la bascule bistable vers la posi- tion de sortie établie s'opère deune manière entièrement correspondante parce que la bascule est symétriques La Fig. 4 illustre une partie d'une troisième forme l'&xécution d'un transducteur dans lequel une diminution du cycle de travail est effectuée d'une manière numérique. La Fig. 5 illustre quelques diagrammes de temps servant 3 à expliquer le fonctionnement de la Fig. 4. La borne d'en- trée 1 est connectée à une entrée D d'une bascule électro- nique de type D I8 afin d'amener un signal d'information 1 synchronisé par horloge d'une forme telle que représen- tée par exemple en b sur la Fig. 5. Un signal d'horloge C9 qui est produit d'une manière par ailleurs connue, par exemple à partir du signal d'information, et dont la fr6quence est supérieure à celle du signal d'information I, -6- est présenté à la borne d'entrée I9. Une entrée d'hor- loge CLK de la bascule 18 est connectée à la borne d'en- trée 19. A la sortie de la bascule est disponible (en c sur la Fig. 5) un signal d'information IT décalé d'une demi-période du signal d'horloge C. Le signal IT de même quele se*nal d'horloge C sont amenés à des entrées d'un circuit-porte OU exclusif 20. Le signal de sortie S du circuit-porte OU exclusif 20 est amené à une entrée d'un premier circuit-porte ET 21 et à une entrée d'un second I0 circuit-porte ET 22. A une autre entrée du premier cir- cuit-porte ET 21 est amené le signal d'information I, à la suite de quoi un signal S2, tel qu'illustré en g sur la Fig. 5, est reçu à la sortie du premier circuit-porte ET 21. Le signal Sa est le signal de commande qui est amené, par l'intermédiaire d'une résistance 23, à la diode 5 pour produire une partie du premier signal de commande. Le premier signal de commande possède un cycle de travail plus petit que celui du signal d'information, à la suite de quoi la durée de vie de la diode est accrue. A une autre entrée du second circuit-porte ET22 est ame- né un signal d'information I (en f sur la Fig. 5) inversé par un inverseur 24. A la sortie du deuxième circuit- porte ET 22 est disponible un signal S1 (en e sur la Fig ). Le signal S est le signal de commande qui est amené, par l'intermédiaire d'une résistance 25, à la diode 4 pour produire une partie du premier signal de commande. Le premier signal de commande de la diode 4 a aussi un cycle de travail plus petit que celui du signal d'infor- mation I dont il est dérivé, de sorte que la durée de vie de cette diode est aussi accrue. Un avantage du transducteur est que la distorsion est faible, parce que le transducteur peut être commandé de manière symétrique. Un autre avantage est que le pro- longement de la durée de vie est obtenu par des moyens simples, ce qui donne une perspective économiquement attrayante. Il est avantageux de pouvoir réaliser un ef- fet d'inversion éventuellement souhaité sans moyens sup- 2 48 4 175 -7- plémentaires et au prix d'un faible empiétement seule- ment sur l'agencement de la plaque, notamment en inter- changeant les diodes 4 et 5. Le transducteur qui est ain- si obtenu convient en outre pour des vitesses binaires élevées, parce que la commande peut être réalisée par des impulsions de courant très courtes, mais relativement fortes. La largeur de l'impulsion du premier signal de commande doit alors répondre à l'exigence que la bascule doit pouvoir *tre commutée avec certitude. -8- REVENDICATIONS 1.- Transducteur comportant un élément émettant un rayonnement et un élément sensible au rayonnement pour, à partir de signaux d'information binaires., pro- duire des signaux d'ordre séparés galvaniquement de ces signaux d'information, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens qui sont couplés à l'élément émet- tant le rayonnement pour, à partir des signaux d'infor- mation, produire, pour l'élément émettant le rayonnement, Io des premiers signaux de commande qui ont un cycle de tra- vail plus court que celui des signaux d'information, des seconds signaux de commande séparés galvaniquement des premiers étant produits à partir de ceux-ci. 2.- Transducteur suivant la revendication 1, carac- I5 térisé en ce que l'élément émettant le rayonnement com- - porte deux diodes électroluminescentes orientées en sens opposés et l'élément sensible au rayonnement comporte deux phototransistors qui sont adjoints aux diodes élec- troluminescentes à raison d'un transistor par diode, les signaux d'information étant des signaux de données. 3.- Transducteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les premiers moyens comportent un différentiateur. 4.- Transducteur suivant la revendication 1 qui est pourvu d'une première borne d'entrée pour l'amenée des signaux d'information, caractérisé en ce que les premiers moyens comportent une bascule électronique du type D, un circuit inverseur, un circuit-porte OU exclu- sif, un premier et un second circuit-porte ET et une se- conde borne d'entrée pour l'amenée d'un signal d'horloge, la première borne d'entrée est connectée à une entrée D de la bascule, à une première entrée du premier cir- cuit-porte ET et à une entrée du circuit inverseur, la sortie de l'inverseur est connectée à une première en- trée du second circuit-porte ET, la seconde borne d'en- trée est connectée à l'entrée d'horloge de la bascule et à une première entrée du circuit-porte OU exclusif, --9- une sortie de la bascule est connectée à une seconde entrée du circuit-porte OU exclusif, une sortie du cir- cuit-porte OU exëlusif est connectée à une seconde on- trée du premier et du second circuit-porte ET et une sor- tie du premier et du second circuit-porte ET est couplée à l'élément émettant le rayonnement. 5.- Transducteur suivant la revendication 1, 2 ou 3, caract6risé en ce qu'il comporte des seconds moyens qui sont couplés à l'élément sensible au rayonnement pour IO produire les signaux d'ordre à partir des seconds signaux de commande. 6.- Transducteur suivant la revendication 5, carac- térisé en ce que les seconds moyens comportent une bascule électronique. I5 7.- Transducteur suivant la revendication 6, carac- térisé en ce que la bascule comporte deux phototransistors qui forment l'élément sensible au rayonnement. 8.- Transducteur suivant la revendication 5 qui comporte une entrée et une sortie, caractérise en ce que l'entrée est connectée à un montage en s6ris d'une résistance, d'un montage en parallèle de deux diodes et lectroluminescentes orientées en sens opposés et d'un condensateur, étant entendu qu'il comporte deux photo- transistors qui sont adjoints aux diodes électrclumi- nescentes à raison d'un transistor par diode et qui sont couplés à une bascule pour produire les signaux d'ordre à partir des seconds signaux de commande.