Brevet FR2529685A1 — publié le 19840106

Dispositif de balayage photoélectrique bistable. L'invention concerne un dispositif de balayage ou de détection photoélectrique bistable comportant une lampe reliée à une source de tension d'alimentation en sé- rie avec une résistance de limitation et un semi-conducteur photoélectronique excité par la lumière de la lampe en fonction du balayage d'un objet, et qui, lorsqu'il est illuminé par la lampe, présente une conductivité plus éle- vée et produit une augmentation du courant dans la lampe. Dans le cas d'un dispositif de balayage connu de ce type, la résistance de limitation, la lampe et le semi-conducteur photo-électronique sont reliés en série à la source de tension d'alimentation On doit dans ce cas envoyer au semi-conducteur photo-électronique une impulsion lumineuse au moyen d'une source lumineuse externe pour dé- clencher un courant dans ce montage en série, car ce n'est que lorsque le semi-conducteur photo-électronique est con- ducteur que la lampe reliée à celui-ci en série produit de la lumière et que le semi-conducteur photo-électronique reste à l'état conducteur Si l'on interrompt les rayons lumineux provenant de la lampe et atteignant le semi-conduc- teur photo-électronique, le courant est interrompu et la lampe est de nouveau éteinte de sorte que le courant reste interrompu Ce n'est qu'en illuminant de nouveau le semi- conducteur photo-électronique au moyen de la source lumi- neuse externe que l'on peut rétablir le courant dans le montage en série La source lumineuse supplémentaire et la commande de cette source lumineuse sont d'une réalisation coûteuse si le dispositif de balayage doit être utilisé pour le balayage d'un objet tel qu'un disque à programme rotatif d'une minuterie programmable, l'objet transmettant ou réfléchissant les rayons lumineux provenant de la lampe en fonction de sa transparence à la lumière ou de son aspect superficiel, de façon à déclencher un processus de commuta- tion, car après chaque interruption du faisceau lumineux entre la lampe et le semi-conducteur, la source lumineuse externe doit de nouveau être allumée pour produire une im- pulsion lumineuse. L'invention a pour but de fournir un dispositif de balayage du type cidessus qui peut être utilisé sans source lumineuse supplémentaire pour le balayage d'objets et présentant une structure simplifiée. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que la lampe est allumée en permanence et que le cou- rant du semi-conducteur court-circuite au moins partielle- ment la résistance de limitation de courant. Ce mode de réalisation ne nécessite qu'une seule lampe pour la commande du semi-conducteur photo-électronique. Dès que le trajet des rayons entre celle-ci et le semi-con- ducteur est interrompu par l'objet à balayer, le courant de la lampe provoque une augmentation de la conductivité du semi-conducteur photoélectronique par par conséquent, une diminution de la valeur totale de la résistance dans le circuit produisant le courant de la lampe, de sorte que le courant de la lampe et que le courant du semi-conducteur sont amplifiés au sens d'une réaction positive Cela pro- duit le comportement en bascule du dispositif de balayage. En conséquence, lorsque l'objet est soumis à un balayage, cela se traduisant par une modification prononcée du cou- rant de la lampe, le courant du semi-conducteur subit de brusques variations qui peuvent être considérées comme étant des signes indiquant sans ambiguïté la présence d'une entaille, d'un trou ou d'une autre modification des pro- priétés du matériau constituant l'objet à balayer. Le semi-conducteur peut être relié en parallèle à la résistance de limitation pour court-circuiter la résis- tance de limitation Cela constitue un mode de montage par- ticulièrement simple. Il est cependant également possible de commander, par le courant de semiconducteur, le courant de base-émet- teur d'un transistor relié en parallèle à la résistance de limitation Cela conduit à une amplification du courant de réaction traversant le transistor et par conséquent à des fronts d'impulsions particulièrement raides dans le courant du semi-conducteur, en fonction du balayage d'un objet. La branche parallèle du circuit peut comporter une résistance reliée en série avec le transistor pour limi- ter le courant de transistor, et, par conséquent, le courant de lampe. Le courant d'un transistor situé dans un circuit de sortie peut ensuite être commandé par le courant du semi- conducteur On peut ainsi utiliser le courant du transistor disposé dans le circuit de sortie au lieu du courant du semi-conducteur sans effet de contre-réaction sur le courant du semi-conducteur, ce qui permet également de produire une amplification. En outre, le collecteur du transistor peut être relié directement par l'intermédiaire d'une résistance à la source de tension, et au moyen d'une diode polarisée dans la même direction aue le sens de conduction du transistor, au point de raccordement du semi-conducteur et de la résis- tance de limitation On évite ainsi tout effet de réaction du circuit de sortie sur le courant de lampe lorsque le transistor est à l'état bloaué en raison d'une interruption du trajet des rayons entre la lampe et le semi-conducteur. Cependant, on n'a besoin que d'un seul transistor pour l'amplification du courant de réaction et du courant de sortie. Si la diode est également une diode électrolumi- nescente, elle peut non seulement réaliser le découplage entre le circuit de sortie et le circuit produisant le cou- rant de lampe lors d'une interruption du faisceau lumineux, mais également indiquer que l'objet balayé laisse passer le faisceau lumineux du fait qu'elle s'allume lorsque le tran- sistor est conducteur. De plus, le circuit produisant le courant de semiconducteur peut simplement être relié fonctionnellement au circuit produisant le courant de lampe par un coupleur photo-électrique Ce coupleur produit une séparation galva- nique entre le circuit du semi-conducteur et le circuit de la lampe. Dans ce cas, le coupleur photo-électrique peut être relié en entrée à la sortie d'un transistor amplifiant le courant de semi-conducteur et en sortie, à la base d'un transistor relié en parallèle par rapport à la résistance de limitation De cette manière, on peut aussi bien ampli- fier le courant de sortie que le courant de réaction indé- pendamment l'un de l'autre. La lampe peut être une diode électroluminescente. Celle-ci présente une longue durée de vie pour un encombre- ment relativement faible par comparaison à un dispositif tel qu'une lampe à incandescence. En tant aue semi-conducteur photo-électronique, on peut utiliser un phototransistor qui présente déjà tel quel un effet d'amplification pour la production de fronts d'impulsions raides. L'invention et ses modes de réalisation sont dé- crits ci-dessous en se référant au dessin illustrant des exemples de réalisation préférés. Les figures 1 à 5 représentent chacune un schéma de montage des différents exemples de réalisation d'un dis- positif de balayage de l'invention. L'exemple de réalisation d'un dispositif de ba- layage photo-électrique bistable selon la figure 1 comporte un montage en série constitué d'une lampe 1 sous forme d'une diode électroluminescente et d'une résistance de limi- tation ohmique 2, reliées à une source de tension d'alimen- tation 3 Un semi-conducteur photo-électrique 4, sous forme d'un phototransistor dont la conductivité augmente en cas d'illumination, est relié en parallèle à la résistance de limitation 2 La lampe 1 et le semiconducteur 4 sont situés entre les branches d'une fourche de telle manière que la lumière de la lampe 1 soit dirigée vers le semi-conducteur 4 mais que la lumière environnante soit fortement masquée. La lumière provenant de la lampe 1 est alternativement transmise et interrompue en direction du semi-conducteur 4 au moyen d'un disque à programme 5 d'une minuterie program- mable tournant entre les branches de la fourche et présen- tant des entailles sur sa circonférence, seule étant repré- sentée la partie du disque à programme 5 se trouvant au- dessus de l'axe de rotation représenté en pointillés La résistance limitatrice 2 est calculée de telle manière que la lumière provenant de la lampe 1 soit relativement faible lorsque le semi-conducteur 4 n'est pas illuminé et qu'elle soit déjà suffisante pour déclencher le courant photo-élec- trique du semi-conducteur lors de l'illumination du semi- conducteur 4 par le disque à programme 5 Le semi-conducteur 4 courtcircuite également au moins en partie la résistance de limitation 2 de façon à ce que la lampe 1 produise une lumière plus intense L'augmentation de l'illumination du semi-conducteur 4 provoque l'amplification de son courant et par conséquent de la lumière de la lampe 1 jusqu'à ce que le semi-conducteur 4 soit finalement totalement conduc- teur En raison de cette réaction positive, la tension ap- pliquée au collecteur du phototransistor 4 qui représente la sortie 6, augmente brusquement A l'inverse, la tension de sortie diminue également brusquement lors de l'interrup- tion de la lumière de la lampe 1 par le disque à programme De cette manière, de brusques variations de tension se produisent à la sortie 6 lors du balayage du bord du disque à programme et des entailles, la tension de sortie étant alors une tension rectangulaire présentant une raideur de front plus importante même si le disque à programme 5 ne tourne que relativement lentement. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le courant traversant le semi-conducteur 4 est amplifié par un transistor 7 disposé en parallèle par rapport à la ré- sistance de limitation 2 dans un circuit de sortie, une autre résistance ohmique 8 étant reliée en série au tran- sistor 7 pour limiter le courant dans la branche parallèle. Le courant du semi-conducteur 4 traverse un diviseur de tension constitué par des résistances ohmiques 9 et 10, dont la borne est reliée à la base du transistor 7 De cette manière, le courant de semi-conducteur commande le courant collecteur-émetteur du transistor 7, et par consé- quent, la partie du courant traversant la lampe 1 qui dé- passe le courant de base traversant la résistance de limi- tation 2 et déterminanat la luminosité de base de la lampe 1. L'exemple de réalisation de la figure 3 comporte en plus de l'exemple de réalisation de la figure 2 une ré- sistance 11 raccordée entre le collecteur du transistor 7 et le pôle positif de la source de tension d'alimentation 3 En outre, une diode 12 est raccordée entre le collecteur du transistor 7 et le point de raccordement de la lampe 1 et de la résistance de limitation 2 dans la branche paral- lèle De ce fait, on obtient également une tension de sor- tie définie à la sortie 6, si le semi-conducteur 4 n'est pas illuminé, c'est-à-dire qu'aucun courant ne le traverse, le transistor 7 étant alors à l'état bloqué Dans ce cas, la diode 12 provoque un découplage entre le courant de lam- pe et le circuit de sortie. La diode 12 est en outre une diode électrolumi- nescente qui s'allume lors de l'illumination du semi-conduc- teur 4 et par conséquent qui indique optiquement qu'une en- taille est présente dans le disque à programme 5. Alors que dans le cas de l'exemple de-réalisation de la figure 3, le transistor 7 amplifie le courant de réac- tion ainsi que le courant de sortie, ces fonctions sont par- tagées dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 4 par deux transistors 7 a et 7 b, de façon à ce que le courant de réaction soit indépendant du courant de sortie, c'est-à- dire de la charge Le transistor 7 a est simplement raccordé dans la branche parallèle à la résistance de limitation 2, et le transistor 7 b, dans le circuit de sortie Ils sont tous deux commandés en parallèle par le semi-conducteur 4, c'est-à-dire par le courant de semi-conducteur, par l'inter- médiaire de diviseurs de tension 9 a, loa ou 9 b, 10 b, raccor- dés en série à chacune des bases des transistors 7 a et 7 b. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, le circuit de lampe et le circuit de semi-conducteur sont sé- parés galvaniquement et sont chacun alimentés par une source de tension individuelle 3 Le courant du semi-conducteur 4 détermine comme dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 4 le courant de base du transistor d'ampli- fication 7 b dans le circuit de sortie Le courant de sortie est cependant envoyé à la base du transistor de réaction 7 a par l'intermédiaire-de la lampe 13, ici une diode électro- luminescente, située dans le circuit collecteur du transis- tor 7 b d'un coupleur électro-optique 14 A cet effet, le coupleur 14 comporte également un élément photo-électronique sous forme d'un transistor Cet élément 15 est illuminé par la lampe 13 et transforme la lumière de la lampe 13 en un courant pratiquement proportionnel Dans ce cas égale- ment, un courant de réaction Dositif (au sens d'une augmen- tation du courant) pratiquement proportionnel au courant du semi-conducteur 4 est ramené dans le circuit de la lampe 1. De cette manière, le circuit de sortie et le circuit de réaction sont liés fonctionnellement tout en étant séparés de façon essentiellement galvanique par le coupleur 14, le circuit de réaction ne produisant alors aucune charge sup- Plémentaire sur le circuit de sortie et inversement. D'autres modifications des exemples de réalisa- tion représentés entrent dans le cadre de l'invention. C'est ainsi que les lampes 1 et 13 peuvent également être des lampes à incandescence au lieu des diodes électrolumi- nescentes Les éléments photo-électroniques 4 et 15 peu- vent également comporter des photorésistances ou des photo- diodes au lieu des phototransistors La lampe 1 et le semi- conducteur 4 peuvent en outre être agencés de telle manière que la lumière de la lampe 1 soit réfléchie par l'objet à balayer vers le semi-conducteur 4. REVENDICATIONS 1 Dispositif de balayage photo-électrique bi- stable comportant une lampe raccordée en série avec une ré- sistance limitatrice à une source de tension d'alimentation, et un semiconducteur photo-électronique excité par la lu- mière de la lampe en fonction du balayage d'un objet, et qui, lorsqu'il est illuminé par la lampe, présente une con- ductivité plus élevée, et provoque une augmentation du cou- rant de lampe, caractérisé en ce que la lampe ( 1) est allu- mée en permanence et que le courant de semi-conducteur ( 4) court-circuite au moins partiellement la résistance limita- trice ( 2). 2 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le semi-conducteur ( 4) est raccordé en paral- lèle à la résistance limitatrice ( 2) - 3 Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le courant base-émetteur d'un transistor ( 7, 7 a) raccordé en parallèle avec la résistance limitatrice ( 2) peut être commandé par le courant de semi-conducteur. 4 Dispositif selon la revendication 3, caracté- risé en ce qu'une résistance ( 8) est raccordée en série avec le transistor ( 7, 7 a) dans la branche parallèle. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le courant d'un transistor ( 7, 7 b) situé dans le circuit de sortie peut être commandé par le courant du semi-conducteur. 6 Dispositif selon l'une des revendications 3 à , caractérisé en ce que le collecteur du transistor ( 7) est relié directement par l'intermédiaire d'une résistance ( 11) à la source de tension ( 3) et, par l'intermédiaire d'une diode ( 12) polarisée dans la même direction que le sens de conduction du transistor ( 7), au point de raccorde- ment du semi-conducteur ( 4) et de la résistance limitatrice ( 2). 7 Dispositif selon la revendication 6, caracté- risé en ce que la diode ( 12) est une diode électrolumines- cente. 8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit de semi-conducteur n'est relié fonctionnellement au circuit de lampe que par l'inter- médiaire d'un coupleur photo-électrique ( 14). 9 Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le coupleur photo-électrique ( 14) est relié en entrée à la sortie ( 6) d'un transistor ( 7 b) amplifiant le courant du semiconducteur et en sortie, à la base d'un transistor ( 7 a) raccordé en parallèle par rapport à la ré- sistance limitatrice ( 2). Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la lampe ( 1) est une diode élec- troluminescente. 11 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 10, caractérisé en ce que le semi-conducteur ( 4) est un phototransistor.