Brevet FR2475188A1 — publié le 19810807

La présente invention concerne un perfectionnement apporté à la commande des feux à gaz pour balises et appareils analogues et plus particulièrement aux dispositifs dits "éclipseurs", destinés à assurer le caractère d'une balise équipée d'un feu à gaz. L'évolution des systèmes de balisage maritime et les efforts de standardisation ont récemment conduit les instances internaticnales à retenir deux ensembles de règles. Dans l'un de ces ensembles, le système cardinal comporte des marques de jour de formes géométriques et couleurs diverses suivant les quadrants cardinaux; les marques de nuit, lorsqu'elles existent, doivent être assurées par des feux rythmés. Il a été retenu - cas extreme - pour le quadrant Nord le caractère "feu scintillant rapide" comportant 100 ou 120 scintillements par minute (lorsqu'il n'est pas dit "rapide", 50 ou 60 suffisent); pour les autres quadrants, ce scintillement est en outre manipulé. Les feux à gaz utilisent comme sources lumineuses des brûleurs à incandescence, de manchons QU des becs dits à flamme nue. On connaît des éclipseurs capables d'assurer scintlllement et manipulation sans autre source d'énergie que le gaz lui-mêne et sa détente. La présente invention vise, dans un dispositif assurant le caractère d'une balise équipée d'un feu à gaz, l'optimisation de paramètres mécaniques, magnétiques et électriques afin: - d'atteindre une autonomie électrique d'au moins un an à raison de 120 scintillements par minute (balisage maritime, système cardinal); - de rendre i'ensemble de commande de la source lumineuse uttlsee sur e fanal à gaz aussi compact que possible ensemble monobloc ar u.lllsation de petits fanaux sur bouées - de rendre le fonctionnement fiable, tout en consommant le moins ^'énergie possible. Le dispositif selon l'invention se rapporte donc essentiellement au caractère du feu et se caractéri se en ce qu'il comprend une vanne électromagnétique et une électronique de définition de caractère de la balise et de commande de ladite vanne. La vanne électromagnétique est bistable et est avantageusement constituée par un basculateur bistable à circuit magnétique, enroulements électriques et contacts mécaniques entre deex clapets et iceux sièges. Les impulsions électriques de commande sont limitées temporellement au temps nécessaire au déclenchement du mouvement seul (à l'ouverture et à la fermeture), c'est-à-dire qu' il n'y ait consommation d'énergie que pendant deux impulsions (pour un scintillement) et non pas pendant toute la durée du scintillement. Le détendeur à gaz, l'électronique de défini tion du caractère et de commande de la vanne et les piles d'alimentation sont logés dans le socle même du fanal. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un basculateur bistable d'un dispositif de comea-nde selon l'invention; - la figure 2 représente le circuit de puis sance de l'électronique de commande d'un dispositif selon l'invention; - la figure 3 représente une base de temps de ltélectronique de commande; - la figure 4 représente une autre base de temps; - la figure 5 est un schéma d'une variante de basculateur. Le circuit magnétique du basculateur bistable d'un dispositif selon l'invention comprend un aimant permanent (1) à fort champ coercitif, des pièces (2) et (5) et des noyaux (3) et (4) en fer doux. Des entrefers variables existent entre la pièce (5) et les noyaux (3) et (4) la pièce (5) étant solidaire d'un basculateur (11) mobile sur des axes et portant lui-même deux clapets (6). Des contacts mécaniques se font entre ces clapets (6) et des sièges (8) et (7). En réalité le siège (8) constitue une butée mécanique et le siège (7) comporte l'jutage d'envoi du gaz vers le brûleur (B). Les noyaux (3) et (4) portent des enroulements ou bobines (3A et 4A) parcourus par des impulsions de courants, selon le caractère désiré. L'entrefer (9) entre le noyau (3) et la pièce (5) est l'entrefer résiduel lorsqu'il y a contact mécanique 6-7. Le système constitue un basculateur du type bistable, toutes les pièces mécaniques et magnétiques étant disposées symétriquement par rapport aux axes. Les entrefers (9) et (10) ne nécessitent pas de calibrage de précision, compte tenu du dimensionnement hors tout (environ 80 mm suivant une forme de réalisation) et du circuit magnétique dont la puissance possible est suffisante pour produire des forces d'appui aux contacts mécaniques (6-7) et (6-8) d'environ 2 Newtons dans l'exemple choisi. Conformément à l'invention, les deux bobines (3Q) et (4A) sont alimentées en série de façon qu'il y ait, silnultanément, répulsion là où l'entrefer est minimum et attraction du côté où il est maximum; l'éner- gie nécessaire à l'impulsion est alors réduite au minimum. L'ouverture et la fermeture de l'ajutage (7) sont produites par inversIon du sens du courant dans les bobines, selon une commande électronique. La commande électronique qui a pour objet d'envoyer des impulsions électriques dans les bobines (3A) et (4A) se compose de deux parties: une base de temps qui élabore le signal électrique correspondant au caractère, et un circuit de puissance qui amplifie les signaux de la base de temps et les transforme en impulsions convenables pour la commande du basculateur. Pour réduire au maximum la consommation, la base de temps utilise des circuits intégrés C-MOS qui permettent de ne pas consommer plus de 0,1 mA environ en permanence, ce qui est négligeable eu égard aux éner gies d'impulsions. Le circuit de puissance (Fig. 2) comprend un circuit C-MOS contenant 4 NAND qui sont utilisés pour la réalisation de deux circuits de seuil (C1 et C2). Le premier circuit (C1) met en forme les signaux et sort le signal et son complément. Deux circuits monostables (C3 et C4) transforment ces signaux en impulsions qui sont envoyées-à un pont de transistors amplificateurs (Tr 1 à Tr 4). A la sortie de cet étage on recueille des impulsions avec une puissance suffisante pour commander les bobines du basculateur électromagnétique. Celuici fonctionnant par inversion de courant, les impulsions correspondant au début et à la fin d'un éclat scnt de polarités opposées. Le deuxième circuit (C2) est relié à une cellule photorésistance (Ph). Au lever du jour ce circuit (C2) bascule et bloque le premier circuit dans la position correspondant à l'extinction du feu (contact mécanique 6-7); à la fin du jour, le basculement inverse remet le feu en marche. La base de temps peut être différente suivant la complexité du caractère désiré. Elle peut etre constituée par un simple multivibrateur astable (non représenté) ou par un multivibrateur as table (Ce) et deux circuits monostables (C5 et C6) comme représenté sur la figure 3 ou encore par un ensemble (fig. 4) comprenant un circuit pilote comportant un multivibrateur astable (Ce) une bascule (B1) et deux compteurs décades(D) à décodage décimal commandant une matrice de programmation (M) progxam- mant un ensemble de circuits logiques portes (PTE NAND) et bascule (B2) un circuit de remise à zéro (RAZ) eompor- tant un circuit monostable (C7) étant prévu. Le feu, en marque de nuit, comprend dans le socle même du fanal, le détendeur à gaz qui alimente la chambre contenant le basculateur à la pression nécessaire au brûleur, la ou les piles necessares à l'alimentation de l'éclipseur électronique et des enroulements (3A) et (4A), et l'éclipseur électronique lui-même. La force d'appui d'environ 2 N est de l'ordre de celles qui existent dans les basculateurs à fonctionnement entièrement magnétique (y compris clapets et sièges) utilisés dans des éclipseurs à gaz. L'entrefer (10) est étudié de manière à ne courir aucun risque de déplacement du levier (5-11) sur ses axes (antagonisme du ressort d'appui), tout en limitant les fuites magnétiques. Il en est de même avec l'entrefer (9). L'équilibrage dynamique du levier (5-11) et sa faible inertie permettent au systeme de suivre jusqu'à 20 impulsions/seconde; cette fréquence mécanique élevée donne une excellente sécurité du fonctionnement eu égard aux 4 impulsions/seconde requises au scintillement rapide (2 Flashs/seconde requis). Les impulsions électriques de commande à l'ouverture et à la fermeture sont réduites à environ 10 ms, avec toutefois un bon coefficient de sécurité (on envoie par impulsion beaucoup plus que l'énergie V x I x dt juste nécéssaire au basculement); l'étage à impulsions de I'éclip- seur ne consomme alors réellement que pendant la durée des impulsions, cette consommation s'ajoutant à pelle de la base de temps de l'éclipseur lui-même pendant le temps lumière. Le bilan énergétique est tel qu'une pile de 4,5 à 6 volts de 10 Ah de capacité suffit à assurer l'autonomie d'un an à raison de 14h par jour de la marque nord à 120 flashs/mn. Il est bien évident que le basculateur bistable peut être également utilisé dans des circuits gaz devant opérer des changements automatiques de moteurs à gaz (entraînement des phares) ou d'éclipseurs à gaz; la butée mécanique (8) est alors remplacée par un ensemble clapet-siège identique à (6-7). Il est bien entendu enfin que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans, pour autant, sortir du cadre de ladite invention qui est définie dans les revendications qui suivent. C'est ainsi qu'une autre disposition avantageuse du basculateur 5-11 consiste à ne pas utiliser de ressort antagoniste d'appui sur les axes ; le basculateur étant, en effet attiré par l'aimant 1, l'axe de basculeinent (défini en réalité par leux pointeaux des ex Vés sur la pièce 11) consiste alors à utiliser cette attraction magnétique, les pointeaux étant disposés côté airant ( Fig. 5) Bien entendu, la profondeur des Vés est telle que les clapets (6) servent d'anti-échappement. La suppression du ressort conduit ainsi a augmenter la fiabilité du système. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande pour appareil à scintillement lumineux équipé d'un feu à gaz, caractérisé en ce qu'il comprend: - une vanne électromagnétique bistable et une électronique de définition de caractère et de commande de ladite vanne, dont les impulsions de commande sont limitées temporellement au temps nécessaire au déclenchement du seul mouvement d'cuverture et du seul mouvement de fermeture de la vanne, d'où une consommation d'énergie limitée à ces deux impulsions pour un scintillement. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ouverture et la fermeture de la vanne sont produites par inversion du sens du courant de commande. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la commande électronique comprend une base de temps élaborant le signal électrique correspondant au caractère et un circuit de puissance amplifiant les signaux de la base de temps. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la base de temps comprend des circuits intégrés C-MOS pour réduire la consommation au maximum. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la vanne élec tromagnétique est constituée par un basculateur bistable à enroulements électriques et dont les pièces mécaniques et magnétiques sont disposées symétriquement par rapport aux axes du basculateur, la commande électronique envoyant les impulsions électriques dans lesdits enroulements. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le basculateur bistable comprend: - un circuit magnétique dans lequel se produisent des entrefers variables entre deux noyaux fixes à enroulements et une pièce solidaire du basculateur; - des contacts mécaniques entre deux clapets et deux sièges dont un au moins comporte un ajutage vers le bruleur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les enroulements des noyaux sont alimentés en série de façon qu'il y ait, simultanément, répulsion là où l'entrefer et minimum et attraction là où l'entrefer est maximum, de sorte que l'énergie nécessaire à l'impulsion électrique est réduite au minimum. 8. Dispositif selon l'une quelconque dés revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la base de temps est constituée par un simple multivibrateur as table. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la base de temps est constituée par un multivibrateur as table et deux circuits monostables. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la base de temps est constituée par un ensemble comprenant un circuit pilote comportant un multivibrateur as table, unebascule et deux compteurs décades à décodage décimal commandant une matrice de programmation. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le détendeur à gaz, l'électronique de définition de caractère et de commande de la vanne magnétique et les piles d'alimentå- tion sont logés dans le socle de l'appareil à scintillement lumineux. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 R 11 caractérisé en ce que son autonomie électrique est d'au moins unan à raison de 120 scintillements par minute.