Brevet FR2488015A1 — publié le 19820205

Dispositif d'affichage lumineux, notamment pour l'affichage public d'informations. La présente invention concerne les dispositifs d'affichage lumineux, notamment pour l'affichage public d'informations ou d'images variant dans le temps, du type comprenant, sur un support, un ensemble de tubes à haute tension à décharge dans un gaz, disposes suivant un motif détermine et dont chacun est alimenté, par l'intermédiaire d'un transformateur d'alimentation, à partir d'un bloc commun de commande determinant la séquence d'allumage des différents tubes en fonction de la variation de l'information ou image à afficher. On connaît déjà des dispositifs d'affichage de ce type, à tubes à décharge dans un gaz, qui sont utilisés plus particulièrement pour l'affichage d'images, notamment publicitaires. Ces dispositifs présentent un avantage notable par rapport à des dispositifs plus anciens qui utilisaient, au même effet, des lampes à incandescence ou des lampes au néon, mais qui connaissaient par contre des application en général différentes, par exemple pour les horloges-thermomètres lumineux ou les journaux lumineux.En effet, tous les affichages publics sont executés sur des surfaces de très grandes dimensions afin qu'ils soient vus de loin, ce qui exigeait, pour que la densité lumineuse soit suffisante, un nombre considérable de lampes, celles-ci mesurant un général une dizaine de centimètres alors que la seule hauteur d'un panneau lumineux, qui est en général la plus faible de ses dimensions, peutatteifldredeùx mètres. On.com- prend que le nombre des lampes peut être de plusieurs centaines puisque, pour un seul ensemble restituant différents caractères alpha-numériques en fonction des lampes allumées, on utilise une matrice de par exemple 15 x 25 lampes.Il en resulte un câblage extrêmement complexe et il en est de même du circuit de commutation nécessaire pour commander les différents caractères, de sorte que le prix de revient du dispositif est extrêmement éleve, ce dernier etant par ailleurs encore accru par une consommation d'énergie qui est très forte. Bien que ces dispositifs à lampes présentent par contre l'avantage de fonctionner avec des temps de montee d'allumage et de descente qui sont assez long pour que l'oeil intègre sans difficulté l'image lumineuse obtenue, ils sont souvent abandonnés en raison de leursprix de revient et d'entretien considérables, en faveur des dispositifs à tubes à décharge dans un gaz qui, pour un affichage de même surface, exigent un nombre beaucoup plus réduit d'éléments, et partant un câblage simplifié et un prix de revient plus faible.C'est ainsi qu'il suffit, suivant les cas, de 7 ou de 16 segments, constitués chacun d'un tube, pour former un caractère alpha-numérique du type précite. Il se trouve toutefois que ces dispositifs à tubes à décharge dans un gaz, tels qu'ils ont été jusqu'ici conçus et utilises, comportent comme bloc de commande un programmateur à came qui détermine la séquence d'allumage des tubes et dont les ordres de commande declenchent l'allumage de ces tubes par l'intermédiaire d'organes electro-mecaniques qui sont des contacteurs à mercure. Il résulte de l'utilisation de ce type d'organes que l'on n'arrive jamais à synchro niser très précisément la fermeture simultanée de tous les contacteurs voulus à chaque commande.Ce manque de synchronisation décale donc, en fait, les allumages des différents tubes, ce qui ne peut donc pas donner d'impression instantanée à l'oeil de l'observateur dans la mesure où les décalages considérées ne sont pas inférieurs au temps de persistance de l'image rétinienne, interdisant ainsi toute intégration de l'image par l'oeil. Les dispositifs considérés n'ayant néanmoins été utilisés jusqu'ici que pour l'affichage d'images publicitaires, par exemple des motifs variables, ce manque d'intégration était a la rigueur admissible dans la mesure ou il ne genait pas trop la comprehension de l'image. Or, il se trouve d'autres domaines d'applications que pourraient connaitre ces dispositifs, mais dans lesquels ils n'ont pas encore été utilisés, et qui sont plus particulièrement les dispositifs d'affichage d'information, par exemple à caractères alpha-numériques, tels que les affichages des horloges-thermometres, domaine d'application ou l'on utilisait justement précédemment les lampes à incandescence dont les inconvénients ont été rappelés plus haut.En effet, il est essentiel, dans ces divers cas et dans bien d'autres analogues, que la compréhension de l'information par l'observateur soit parfaite, de sorte que l'oeil doit parfaitement intégrer les caractères qui lui sont présentés en un temps extrêmement bref, inferieur au temps de persistance de l'image rétinienne, ce qui est absolument exclu, ainsi qu'on l'a vu plus haut, avec les dispositifs a tubes à décharge dans un gaz tels que conçus et utilisés jusqu'ici. C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir un dispositif du type considéré qui, tout en béné- ficiant des avantages propres aux tubes à décharge dans un gaz (à savoir la couverture d'une grande surface avec un nombre limite d'éléments et une consommation réduite (trois fois moins importante), donc en définitive un prix de revient relativement faible, auquel s'ajoute une meilleure fiabilité et une durée de vie plus longue),puisse simultanément présenter une image cohérente et parfaitement intégrable par l'oeil grâce a une synchronisation très précise de l'allumage des differents tubes associés à cette image. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce que, entre le bloc commun de commande et le transformateur associe à chaque tube haute tension à décharge dans un gaz, se trouve interpose un circuit à fonction ET dont une entrée est réalisée par l'ordre de commande provenant dudit bloc de commande, tandis que son autre entre est reliée à un circuit de detection du passage de la tension du secteur d'alimentation par une valeur de tension de référence. Grâce a cet agencement, les circuits ET associés à tous les tubes dont le fonctionnement simultané est déterminé a un instant donné par l'électronique de commande reçoivent des ordres de commande sur leur première entre, tandis qu'ils reçoivent par tailleurs, sur leur seconde entre, un ordre de synchronisation fourni par ledit circuit de détection du passage par la valeur de référence, de sorte que ces circuits ET envoient une tension d'allumage sur tous les tubes considérés à partir d'un instant parfaitement pré- cis et identique puisque correspondant au premier passage de la tension par la valeur de référence qui suit l'ordre de commande provenant du bloc de commande. L'allumage de tous les tubes voulus est donc parfaitement synchronisé et la précision de l'instant d'allumage est obtenue avec un décalage maximum par rapport a l'ordre de commande qui est d'une demi -péri ode, donc extrêmement faible (1/100e de seconde pour du courant 50 périodes). Cette parfaite synchronisation ou cohérence de l'allumage des tubes autorise donc une intégration parfaite de l'image par l'oeil de l'observateur puisque l'on respecte sans difficulté le temps de persistance des images rétiniennes. De manière particulièrement avantageuse, le circuit de detection du passage par la valeur de tension de référence peut être un circuit de détection du passage a zéro de la tension du secteur, ce qui permet d'éviter de commuter les tubes sous charge et d'éliminer, par conséquent, les parasites qui en résulteraient. De préférence, le circuit de détection du passage de la tension du secteur par la valeur de tension de référence peut comprendre un comparateur dont les deux entrées sont reliees respectivement au secteur d'alimentation et à une source de tension de référence, tandis que sa sortie est reliée à la seconde entre des divers circuits à fonction ET, ce qui constitue une realisation parfaitement simple et fiable. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque circuit ET peut comprendre un amplificateur de puissance et, de préférence, cet amplificateur de puissance peut être constitué par un amplificateur a semi-conducteur déclenchabie, l'ensemble de ces amplificateurs assurant l'extinction synchronisée de tous les tubes à décharge dans un gaz lors du passage à zéro du courant du secteur. En effet, grâce à cette disposition, dès que l'ordre de commande est interrompu sur la première entre des divers circuits ET in-. teressés et dès que survient une inversion (ou passage par zéro) du courant, entraînant une interruption de l'ordre de synchronisation sur la seconde entre des circuits ET, les différents tubes intéressés s'arrêtent de fonctionner de manière aussi parfaitement synchronisée qu'à l'allumage. Il en résulte qu'alors que l'on demeure toujours sous tension, on obtient une suppression des parasites au niveau des transformateurs. Il peut enfin être avantageusement prévu qu'une liaison non filaire soit interposée entre le bloc de commande et chacun des circuits à fonction ET, ce qui permet donc d'isoler le bloc de commande de la partie "puissance" du dispositif constituée par les circuits ET, les transformateurs et le secteur d'alimentation, de sorte que les perturbations extérieures telles que les charges statiques et la foudre, ainsi que les variations du secteur ne peuvent influer sur le bon fonctionnement et la conservation de l'intégrité et de la fiabilité du bloc de commande. De préférence, chaque liaison non filaire peut être constituée par un photocoupleur, et ce photocoupleur peut comprendre une diode électroluminescente et une cellule photoélectrique, ce qui constitue une réalisation particulièrement simple et fiable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, a titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexes sur lesquels: - la Fig. 1 représente schématiquement le circuit électrique de commande d'un dispositif d'affichage suivant un mode de réalisation particulier conforme à l'invention; - les Fig. 2 et 3 illustrent les courbes de tension et d'intensité du secteur avec l'enchaînement des différents ordres de commande et de synchronisation du dispositif; - la Fig. 4 illustre une application particulière d'un tel dispositif d'affichage conforme a l'invention. Le circuit illustre par la Fig. 1 est destiné a assurer l'allumage intermittent et séquentiel d'une série de tubes haute tension a décharge dans un gaz 1 dont seul un nombre limite est représenté, et qui font partie d'un ensemble d'affichage tel que celui qui est représenté sur la Fig. 4, et qui constitue un panneau d'information pour donner alternativement l'heure et la temperature. Comme le montre cette Fig. 4, 1 ! ensemble d'vFfichage comprend essentiellement quatre groupes 2 de tubes comportant chacun sept tubes disposés à la façon d'un huit, l'ensemble étant dispose sur un panneau plan 3 muni d'un capot protecteur. Ces groupes de tubes permettent de présenter chacun tous les caracteres alphanumériques souhaitables, et il est en outre prévu entre le second et le. troisième groupes un point séparateur des heures et des minutes, et a la suite du quatrième groupe, un point indicateur du signe de température. L'ensemble des tubes 1 est commandé à partir d'un bloc commun de commande 4, et ceci par l'intermédiaire d'un circuit 5 de liaison et de synchronisation, à raison d'un circuit par tube (un seul de ces circuits est détaillé sur la Figure pour des raisons de simplicité). Ces differents circuits de liaison et de synchronisation sont multiplexés. Le bloc de commande 4 comprend un multiplexeur heures-températures 4a dont les deux entrées sont reliées à un circuit d'horloge et un circuit de température. Le circuit d'horloge comprend une horloge digitale 4b présentant elle-meme deux entrées reliées, l'une a un oscillateur 4c synchronisé sur le secteur, et l'autre à un circuit 4d de remise à l'heure. Le circuit de température comprend le montage en série d'une sondé thermométrique e, d'un circuit de mise à l'échelle 4f, et d'un voltmètre numérique 4g. Chaque circuit 5 de liaison et de synchronisation comprend tout d'abord un photo-coupleur 6, constitue d'une diode électro-luminescente 6a qui est reliée à la sortie du multiplexeur 4a, et d'une cellule photo-électrique 5b constituant la sortie de ce photo-coupleur. La partie de synchronisation de chaque circuit 5 comprend un circuit à fonction ET 7 et un transformateur 8. A ces composants 7 et 8 associés à chaque tube 1, est associe un circuit commun d'alimentation 9 relié au secteur d'alimentation. Chaque circuit à fonction ET 7 est constitubé par un amplificateur à semi-conducteur décl enchabl e présentant deux entrées, dont l'une 7a est reliee à la sortieducircuitde liaison 6 constituée par la cellule 6b,et l'autre 7b est reliée au circuit commun d'alimentation 9, tandis que la sortie de cet amplificateur est reliée au primaire 8a du transformateur 8 dont le secondaire 8b est par ailleurs relié au tube 1 associé. Chaque amplificateur a semi-conducteur déclenchable est par exemple du type connu sous le nom de TRIAC. Quant au transformateur 8, il permet la transformation de la tension provenant du secteur, soit 220 V, en une haute tension permettant le fonctionnement du tube 1, cette tension étant par exempie de l'ordre de 3 a 4 000 V lors de l'allumage et de l'ordre de 1 500 V lors du fonctionnement normal. Le circuit commun d'alimentation 9 comprend essentiellement un comparateur 9a dont les deux entrées sont reliées l'une au secteur d'alimentation 10 (220 V) et l'autre à une source de référence de valeur de tension zéro 9b, tandis que la sortie de ce comparateur est reliée a la seconde entre 7b de chacun des amplificateurs 7. Ce circuit d'alimentation comporte également une batterie tampon 9c qui est reliée a un circuit de sauvegarde de l'heure 9d, et il presente surtout une liaison 9e d'alimentation continue du bloc de commande 4. Le fonctionnement du circuit ainsi décrit est le suivant Le bloc de commande 4 comportant en permanence les valeurs de l'heure et de la température à afficher, fournit à chaque instant à la sortie du multiplexeur 4a un ordre de commande destiné à certains des tubes 1 dont l'allumage doit faire apparaître les cacactères correspondant à la valeur de l'heure ou de la temperature. Comme le montre la courbe de variation de tension il de la Fig. 2 à la tension fournie par le secteur 10, cet ordre de commande considéré à un instant donné, correspond à un point t1 qui se trouve être un instant arbitraire par rapport à la sinusolde de tension 11.Cet ordre de commande, transmis par la liaison non filaire constituée par le photo-coupleur 6, est donc présent sur la première entrée 7a de l'amplificateur 7 associé à chacun des tubes 1 qui doivent être allumés. A la suite de cet instant tl, dès le premier passage de la tension par la valeur zéro, correspondant a un instant t2, le comparateur 9a présentant deux entres identiques nulles,émet sur sa sortie une impulsion ou ordre de synchronisation qui est envoyé sur 3a seconde entrée 7b de chacun des amplificateurs 7. I1 en résulte qu'a c2t instant très pracis t2, tous les tubes 1 se trouvent, par l'in'er- méiaire de leurs transformateurs associés 8, mis sous tension et allumés instantanément. C'est donc avec uneparfaitesynchronisa- tion que tous les tubes t1 correspondant aux caractères alpha-numériques voulus se trouvent allumés et donc perceptibles par l'oeil avec une intégration parfaite. Tant que dure l'ordre de commande fourni par le bloc 4, par exemple sur une durée qui peut par exemple être de l'ordre d'une seconde, soit une cinquantaine de périodes de la sinusolde de tension 11, ces mêmes tubes 1 demeurent allumés. Lorsque survient alors une interruption de l'ordre de commande consideré, interruption donnée par le bloc de commande 4, l'ordre present sur la première entrée 7a des amplificaqui correspond teurs disparalt et l'instant de l'interruption de cet ordre peut correspondre, comme le montre la Fig. 3, à un instant quelconque t3 par rapport à la sinusolde de courant 12. Peu apres cet instant t3, lors du premier passage par zéro dde la valeur du courant d'alimentation, correspondant par exemple a un instant t4, T'alimentation des entrées 7b des amplificateurs 7 se trouve instantanément interrompue, de sorte que ces amplificateurs TRIAC deviennent non-conducteurs, ce qui provoque une extinction des tubes 1.Cette extinction est également parfaitement synchronisée et iftegrable par l'oeil de l'observateur. Comme le montre la Fig. 4, l'affichage de l'heure comporte deux chiffres pour l'heure, et deux chiffres pour les minutes ainsi qu'un point clignotant 13 au rythme de 1 hertz (la base de temps étant donnée par le secteur 10 et éventuellement relayee par l'oscillateur interne 4c, en cas de panne de ce secteur). L'affichage de la température a lieu sur trois chiffres et un point 14 et le dispositif peut par exemple donner une precision de + 0,2"C, dans la gamme de O à 200C. Les composants constituant les différents circuits sont des constituants classiques, mais il peut être avantageusement prévu que les fonctions de calcul et de contrôle soient réalisées à l'aide de circuits integrés MOS et MOS LSI, la réalisation d'ensemble pouvant comporter une partie frappée (circuits de calculs du bloc de commande 4) et une partie implantée sur circuit imprimé (ensemble de puissance. constitué en particulier par les éléments du circuit de synchronisation). L'ensemble du circuit électronique est avantageusement enfermé dans un coffret étanche au ruissellement dont les sorties se font par prises étanches à verrouillage. I1 peut enfin être prévu, à l'intérieur du boîtier, des boutons poussoirs de remise à l'heure. L'alimentation se fait de préférence sur le secteur 220 V + 10 à 50 hertz, tandis que la températurede l'ensemble peut se trouver dans une gamme de -25 à +70"C. REVENDICATIONS 10) - Dispositif d'affichage lumineux, notamment pour l'affichage public d'informations ou d'image variant dans le temps, du type comprenant, sur un support (3), un ensemble de tubes à haute tension a décharge dans un gaz (1), disposes suivant un motif détermine (2) et dont chacun est alimenté, par l'intermédiaire d'un transformateur d'alimentation (8), à partir d'un bloc commun de commande (4) déterminant la séquence d'allumage des différents tubes en fonction de la variation de l'information ou image a afficher, carac terisé en ce que, entre le bloc commun de commande (4) et le transformateur (8) associe à chaque tube haute tension- a décharge dans un gaz (1), se trouve interposé un circuit à fonction ET (7) dont Une entrée (7a) est rêàlisée par l'ordre de commande provenant dudit bloc de commande (4), tandis que son autre entrée (7b) est reliée à un circuit (9) de détection du passage de la tension du secteur d'alimentation (10) par une valeur de tension de référence (9b). 2") - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit (9) de détection du passage par la valeur de tension de référence est un circuit de détection du passage a zéro de la tension du secteur. 30) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caracterisé en ce que le circuit (9) de détection du passage de la tension du secteur par la valeur de tension de référence comprend un comparateur (9a) dont les deux entres sont re liees respectivement au secteur d'alimentation (10) et a une source de tension de référence (9b), tandis que sa sortie est reliée à la seconde entrée (7b) des divers circuits a fonction ET (7). 40) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que chaque circuit ET (7) comprend un amplificateur de puissance. 50) - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque amplificateur de puissance (7) est constitue par un amplificateur a semi-conducteur déclenchable, l'ensemble de ces amplificateurs (7)assurant l'extinction synchronisée de tous les tubes à décharge dans un gaz (1), lors du passage à zéro du courant du secteur (10). 60) - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise en ce qu'une liaison non filaire (6) est interposée entre le bloc de commande (4) et chacun des circuits à fonction ET (7). 70) - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque liaison non filaire (6) est constituée par un photo-coupleur. 8 ) - Dispositif selon la revendication 7, caractérise en ce que chaque photo-coupleur (6) comprend une diode electro-luminescente (6a) et une cellule photo-électrique (6b).