Brevet FR2498938A1 — publié le 19820806

Circuit de commande pour un bras de billard électronique. La présente invention concerne un nouveau circuit de commande électronique pour commander le fonctionnement des bras ("flippers") d'un billard électrique. Le circuit classique des bras d'un billard électri- que utilise un solénoïde à double enroulement. Un enroule- ment sert à appliquer une forte poussée au noyau du solé- nolde pour la course motrice, et un second enroulement "de maintien" sert à maintenir le bras dans la position action- née. Cet agencement est nécessaire du fait qu'on considère qu'un seul enroulement de bobine n'est pas capable d'un fonctionnement à grande puissance et d'un fonctionnement continu. Lorsque le bras est au repos, un commutateur de "fin de course " normalement fermé met l'en- roulement de maintien en dérivation, ne laissant que l'en- roulement de puissance en circuit. Lorsque le bras est actionné, l'enroulement de puissance agit tout au long de la course mécanique jusqu'à ce que, à la fin de sa course, le mécanisme du bras ouvre le commutateur de "fin de course" et mette l'enroulement de maintien de faible puissance en circuit. Cet agencement nécessite que le commutateur du bras et le commutateur de "fin de course" ouvrent un cir- cuit de courant important, ce qui se traduit par la forma- tion d'un arc et une usure des contacts. Les intensités de courant importantes nécessaires impliquent également l'uti- lisation d'un relais pour autoriser ou bloquer les circuits des bras sous la commande du circuit logique du jeu. La présente invention se propose de fournir un cir- cuit de commande des bras dans lequel des charges en cou- rant importantes sont évitées aux commutateurs. La présente invention se propose également de four- nir un circuit de commande des bras qui élimine la nécessi- té d'utiliser un relais et un solénoïde à double enroule- ment. La présente invention se propose aussi de fournir un circuit de commande des bras dont le fonctionnement est simple et qui est facile à fabriquer. 2. La présente invention est relative à un circuit de commande électronique pour commander le fonctionnement des bras d'un billard électrique qui fonctionnent en réponse à l'excitation d'un solénolde. Il ne comporte qu'une seule bobine de solénoïde, le même enroulement étant excité pour placer le bras dans une position actionnée et pour mainte- nir le bras dans la position actionnée. Des moyens sont prévus pour appliquer une première tension à la bobine de solénoide lorsque le commutateur du bras est active, afin de placer le bras dans la Position actionnée, et pour n'appliquer qu'une partie de la premiè- re tension à la bobine de solënolde lorsque le bras est dans la position actionnée, afin de maintenir le bras dans cette position jusqu'à ce que le commutateur du bras soit désactivé. Dans le mode de réalisation représenté, des moyens sont prévus pour détecter la position actionnée du bras, tandis que d'autres moyens sont prévus pour commander les moyens d'application de tension en réponse aux moyens dé- tecteurs. Dans le mode de réalisation représenté, les moyens d'application de tension comportant des moyens pour four- nir un signal de cadence référencé au début de chaque cycle de tension, un circuit de retard pour la commande de phase, une porte pour recevoir un signal d'activation du bras et un signal provenant des moyens détecteurs, un circuit de verrouillage commandé par la porte, et un circuit d'exci- tation de la bobine de solénoide commandé par le circuit de verrouillage. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détailler qui va suivre et à l'examen des dessins annexes qui représentent, à titre non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Sur ces dessins: - le figures la, 1b et 2a à 2c réunies représentent un schéma d'un circuit de comtmande de bras suivant la pré- sente invention, et 3. - lm figures3a à 3e sont des diagrammes de temps représentant les formes d'ondes du circuit des figures 1 et 2. Dans le mode de réalisation représenté, la tension d'alimentation principale est une tension redressée à deux alternances présentant un maximum de 48V et un minimum de 0V (figure 3a). Cette tension d'alimentation est appliquée aux points 10 et 12 (figures la et 2c). En se référant à la figure la, la tension d'ali- mentation redressée à deux alternances est appliquée au point 10 à une résistance 14 et à un condensateur 16 qui est mis à la terre. Un conducteur 18, relié au point de jonction de la résistance 14 et du condensateur 16, est relié à la borne positive d'un comparateur 20 par l'inter- médiaire d'une résistance 22, et est relié à la borne néga- tive du comparateur 20 par l'intermédiaire d'une diode Zener 24 et d'une résistance 26. Bien que cela ne soit pas limitatif, le comparateur 20 peut être constitué par exem- ple par un circuit intégré LM 311. La sortie du comparateur 20 est reliée à un inver- seur 28 pour former un circuit de détection de passage par zéro fournissant une impulsion à flanc descendant (figu- re 3b) chaque fois que l'alimentation de 48V (figure 3a) passe par zéro au début de chaque alternance. Cette impul- sion à flanc descendant (figure 3b) déclenche le circuit de retard représenté sur la figure lb. Le circuit de retard comporte un multivibrateur monostable 30, agissant comme un circuit de cadence, dont l'entrée de déclenchement Tr est reliée à la sortie de l'inverseur 28, et dont la sortie Q est reliée à un inver- seur 34, par l'intermédiaire d'un conducteur 32. La sortie de collecteur ouverte de l'inverseur 34 passe dans l'état excité lorsque le circuit de cadence 30 est déclenché, restant dans l'état excité-jusqu'à. lécoulement du temps de retard (figure 3c), après quoi il passe dans l'état de repos. Ceci donne un signal FLIPCTI, (figure 3c) qui est utilisé par la porte et les circuits de verrouillage des 4. ensembles de bras individuels du billard électrique. Les circuits de détection de passage par zéro (figure la) et de retard (figure lb) fournissent un signal de commande qui peut être commun à un nombre quelconque d'ensembles de bras et peuvent par consequent être situés sur le panneau logique du billard électrique. Les autres éléments, qui vont être décrits, sont doublès sur chaque ensemble de bras. Le circuit de porte est représenté sur la figure 2a. En se référant à cette figure, la borne d'entrée néga- tive d'un comparateur 36 reçoit une référence de tension variable dépendant du signal FLIPCTL sur le conducteur 38 provenant du circuit de retard de la figure lb. Le signal existant sur le conducteur 38 est appliqué sur la borne d'entrée inverseuse ou négative du comparateur 36 par l'in- termédiaire d'une résistance 40 et d'un diviseur de ten- sion comprenant des résistances 41 et 42. Un commutateur de bras 44 qui, de façon classique, est commandé par le joueur de billard électrique, est relié à l'entrée positive ou noninverseuse du comparateur 36, par l'intermédiaire d'une diode 46. Un commutateur 48 de détection du bras est relié à la borne non-inverseuse ou positive du comparateur 36e par]'intermédiaire d'une diode 49. Le commutateur de détection 48 peut comporter un commutateur de fin de course se présentant sous forme mé- canique ou à composant solides, ou peut comporter un commu- tateur de cadence qui est commande un temps prédéterminé après l'actionnement du commutateur de bras 44. Le circuit de porte de la figure 2a commande le fonctionnement du circuit d'attaque ou d'excitationde la bobine du bras (figure 2c), suivant les états du commuta- teur de bras 44, du commutateur de détection 48 et de la tension de référence sur l'entrée inverseuse ou négative du comparateur 36. Dans le mode de réalisation représenté, la tension de référence sur l'entrée négative du compara- teur 36 varie entre 3V et 6V, suivant l'état du signal FLIPCTL sur le conducteur 38, qui est appliqué par la ré- sistance 40 au diviseur de tension comprenant les résistan- ces 41 et 42. Cette tension de référence variable est ap- 5. pliquée sur l'entrée négative du comparateur, comme repré- senté. La tension sur l'entrée positive ou non inverseuse du comparaeteur 36 est déterminée par le commutateur de bras 44 et le commutateur de détection 48, de façon suivan- te: Dans l'état inactif du bras, le commutateur de bras 44 est ouvert et la tension sur l'entrée 50 est remontée jusqu'à environ 8V par la diode 46, par l'intermédiaire de la résistance 52. La diode 46 est polarisée en inverse et est hors circuit comme d'est le cas du commutateur de détection 48, qui est fermé à ce moment. Etant donné que la tension sur le conducteur 50 se trouve à une valeur constante de 8V et que la tension sur le conducteur 54 varie entre 3V et 6V, la sortie du comparateur 36 reste au niveau haut chaque fois que le commutateur de bras 44 est ouvert. Lorsque le commutateur de bras 44 est fermé pour actionner le bras du billard électrique, la diode 46 est polarisée en inverse et, étant donné que le commutateur 48 est également fermé à ce moment, le conducteur 50 est mis à la terre. La tension sur le conducteur 50 est toujours inférieure à la tension sur le conducteur 54 à ce moment, et la sortie du comparateur 36 reste au niveau bas jusqu'à ce que le commutateur 48 soit ouvert. Lorsque le commuta- teur 48 est ouvert, la tension sur le conducteur 50 devient celle existant au point 56 du diviseur de tension compre- nant des résistances58 et 59, qui est approximativement de 4,5V. C'est dans la gamme des limites de variation de la tension sur le conducteur 54, qui fait passer la sortie du comparateur 36 au niveau bas chaque fois que la tension sur le conducteur 54 passe au niveau haut (voir figure 3d). On remarquera que le bras peut être autorisé ou bloqué par un niveau logique si le commutateur de bras 44 est ramené à ce niveau logique au lieu de la terre. Chaque fois que la sortie du comparateur 36 passe au niveau bas, la sortie du circuit de verrouillage de la figure 2b, comprenant le comparateur 60, passe au niveau 6. bas, mettant le circuit d'attaque du solénoïde de la figure 2c dans l'état excité. Dans le circuit de verrouillage de la figure 2b, la borne positive du comparateur 60 est reliée à la sortie du comparateur 36, et la borne négative du com- parateur 60 est reliée au conducteur 38 par l'intermédiai- re de la diode 62 et du condensateur 64, des tensions de référence appropriées étant fournies par une résistance 66 et des résistances 67 et 68 reliées à la borne d'entrée négative du comparateur 60. La sortie du comparateur 60 ne revient pas à l'état haut jusqu'à ce qu'il soit remis dans l'état initial par le flanc descendant du signal FLIPCTL sur le conducteur 38. Le signal. sur le conducteur 38 est différencié par le condensateur 64 avant d'être appliqué à la borne négative du comparateur 60 pcur provoquer le changement d'état. Ainsi, une fois que le circuit de verrouillage est mis dans l'état excité par la sortie de la porte, ce qui met le circuit d'attaque du solénolde dans l'état excité, celui-ci ne peut pas passer dans l'état de repos jusqu'au point de passage par zéro de la tension d'alimentation. Ceci empêche le développement de tensions tranzitoires de retour fortement iLnductives et un claquage résultant du transistor du circuit d'attaque,qui pourrait se produire si le circuit d'attaque était is à l'état de repos au mi.eu du cycle de la tension d'alimentation. Le circuit d'attaque de la figure 2c comporte un transistor PNP 70 dont la base est reliée, par l'inter- médiaire d'une résistance 72, à la sortie du circuit de verrouillage. Le collecteur du transistor 70 est relié,par l'intermédiaire d'une resistarce 74, à la base d'une paire de transistors NPN 76, mont:s en cascade, dont le circuit collecteur-émetteur est branché en série avec la bobine de solénoide 80 du bras. La bobine de solénolde EG0 comporte un seul enroule- ment qui est excité pour placer:'i bras dans une position actionnée et pour le maintenDirv dcns cette position action- née. La bobine 80 est en para!ile aec une diode 82, comme représenté sur la figure 2o. Z498938 7. Etant donné que le circuit d'attaque est dans l'état excité chaque fois que la sortie de la porte est au niveau bas, l'énergie appliquée à la bobine de solénoSde est commandée de la façon suivante: Chaque fois que le commutateur de bras 44 est ou- vert, la sortie du comparateur 36 est toujours au niveau haut et le circuit d'attaque est toujours dans l'état de repos, et aucune tension n'est appliquée à la bobine 80. Lorsque le commutateur de bras 44 et le commutateur de détection 48 sont tous deux fermés (pendant la course du bras), la sortie du comparateur 36 est toujours au niveau bas, le circuit d'attaque est toujours dans l'état excité, et des cycles de tension d'alimentation complets (figure 3a) sont appliqués à la bobine 80. Lorsque le commutateur de détection 48 s'ouvre, par exemple à la fin de la course du bras, la sortie du comparateur 36 n'est au niveau bas que pendant la dernière partie de chaque alternance de la tension d'alimentation, la durée réelle du niveau haut étant fonction du retard t. Ainsi, une tension à une al- ternance partielle est appliquée à la bobine 80. Cette tension réduite est suffisante pour maintenir le solénoïde dans la position excitée,sans provoquer un échauffement excessif de 'eriroulemnt. On voit que le circuit décrit conserve les carac- téristiques de commande d'un circuit de bras classique en conservant un commutateur de "fin de course",si on le dé- sire, qui est actionné par des moyens mécaniques pour four- nir une vraie indication de"fin de course". Le commutateur de bras 44 et le commutateur de détection 48 peuvent se présenter sous la forme de dispositifs à composants soli- des, si on le désire, étant donné que ni l'un ni l'autre n'a à commuter un courant ou une tension importante. Si on le désire, le commutateur de détection peut détecter un autre paramètre du bras. Par exemple, il peut détecter une partie du déplacement du bras au lieu de détecter la fin de course, ou il peut détecter un temps écoulé pré- détenminé après l'actionnement du commutateur de bras 44. 8. La description détaillée des alimentations en tension des diviseurs ou des circuits de protection de cer- tains organes n'a pas été donnée pour la simple raison qu'elle est connue:de l'homme de l'art. Toutefois, on notera que dans la mesure du possible, ils ont été- repro- duits sur les dessins qui compltent la description. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'ho.mue de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Billard électrique comportant au moins un bras et comprenant un commutateur de bras pour actionner le bras et des moyens pour maintenir le bras dans une position actionnée jusqu'à ce que le commutateur de bras soit désac- tivé, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine de solénoïde (80) pour commanderLe mouvement du bras en réponse à la tension appliquée à cette bobine de solénoïde, et des moyens pour appliquer une tension redressée à la bobine de solénoïde lorsque le commutateur de bras (44) est activé, pour placer le bras dans une position actionnée, et pour n'appliquer qu'une tension partielle commandée en phase à la bobine de solénoïde lorsque le bras est dans la position actionnée, pour maintenir le bras dans la position action- née jusqu'à ce que le commutateur de bras soit désactivé. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de la position actionnée du bras, et des moyens pour commander lesdits moyens d'application de tension en réponse auxdits moyens de détection. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que les moyens de détection comportent un com- mutateur de fin de course qui change d'état lorsque le bras a pivoté jusqu'à l'amplitude limite souhaitée. 4 - Dispositif suivant la revendication 2, carac- térisé en ce que lesdits moyens d'application de tension comportent des moyens pour fournir un signal de cadence référencé au début de chaque cycle de tension d'alimenta- tion, un circuit de retard pour la commande de phase, une porte pour recevoir un signal d'actionnement du bras et un signal provenant des moyens de détection, un circuit de verrouillage commandé par la porte, et un circuit d'at- taque de la bobine de solénoïde commandé par le circuit de verrouillage. - Dispositif suivant la revendication 4, caracté- risé en ce que lesdits moyens fournissant un signal de cadence comporte un détecteur de passage par zéro compre- nant un comparateur destiné à fournir une impulsion chaque fois que la tension d'alimentation passe à un niveau prédé- terminé. 6 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la porte comprend un comparateur possédant une entrée inverseuse et une entrée non inverseuse, des moyens pour appliquer une tension de référence à l'entrée inver- seuse, et des moyens pour appliquer à l'entrée non-inver- seuse le signal provenant du bras et le signal provenant des moyens de détection. 7 - Billard électrique comportant au moins un bras et comprenant un commutateur de bras pour actionner le bras et des moyens pour maintenir le bras dans une position actionnée jusqu'à ce que le commutateur de bras soit désactivé, caractérisé en ce qu'il comporte une bobine de solénoïde (80) pour commander le mouvement du bras en répon- se à la tension appliquée à cette bobine de solénoide, et des moyens pour appliquer une première tension à la bobine de solénoïde lorsque le commutateur de bras est activé, pour placer le bras dans une position actionnée, et pour n'appliquer qu'une partie de ladite première tension à la bobine de solénoïde lorsque le bras est dans la position actionnée, pour maintenir le bras dans la position action- née jusqu'à ce que le commutateur de bras soit désactivé, des moyens pour détecter lorsque le bras est dans la position actionnée, et des moyens pour commander lesdits moyens d'application de tension en réponse auxdits moyens de détection. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caracté- risé en ce que lesdits moyens d'application de tension comportent des moyens pour fournir un signal de cadenca référencé au début de chaque cycle de tension d'alimenta- il tion, un circuit de retard pour la commande de phase, une porte pour recevoir un signal de bras activé et un signal provenant des moyens de détection, un circuit de verrouilla- ge commandé par la porte, et un circuit d'attaque de la bobine de solénoïde commandé par le circuit de verrouillage. 9 - Dispositif suivant la revendication 7, carac- térisé en ce que les moyens fournissant le signal de cadence comportent un détecteur de passage par zéro pour fournir une impulsion chaque fois que la tension d'alimen- tation passe à un niveau prédéterminé. - Dispositif suivant la revendication 7, caracté- risé en ce que ladite porte comprend un comparateur possé- dant une entrée inverseuse et une entrée non inverseuse; des moyens pour appliquer une tension de référence à l'en- trée inverseuse, et des:'myens pour appliquer le signal de bras des moyens de détection à l'entrée non inverseuse.