Brevet FR2534365A1 — publié le 19840413

invention concerne des circuits électriques destinés à mettre à feu des explosifs, et en particulier un circuit d'oscillateur perfectionné destiné à générer une étincelle électrique entre des électrodes espacées pour allumer un explosif solide tel que ceux utilisés dans une arme à feu pour propulser un projectile. Des circuits d'oscillateur alimentés par batterie ou piles ont été utilisés pour produire des arcs:électri- ques entre des électrodes afin d'allumer un combustible fluide dans un moteur à turbine, comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique NO 3 671 805 et No 3 731 144. De plus, des circuits d'oscillateurs ont été utilisés pour l'alimentation d'éléments chauffants destinés au tir déxplo- suifs, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 141 297. Cependant, l'invention a pour objet un circuit d'allumage perfectionné produisant une étincelle électrique entre des électrodes pour allumer un explosif solide du type utilisé dans des armes à feu et autres te circuit allumage d'une arme à feu doit produire une étincelle chaude et bleue pour allumer l'explosif solide.De plus, le circuit d'allumage doit pouvoir produire des allumages répétés avec un temps de rétablissement min i- mal, afin que le circuit puisse ere utilisé dans des armes automatiques Une autre exigence est que le circuit tire un courant minimal de la batterie afin que l'ensemble du circuit, comprenant la batterie ou pile, puisse autre réalisé dans des dimensions aussi faibles que possible. Ces exigences sont de natures diverses et l'invention a pour objet un circuit d'allumage perfectionné présentant des caractéristiques de fonctionnement optimales. t1 invention a pour objet particulier un circuit d'allumage perfectionné qui produit l'étincelle souhaitée pour l'allumage répété d'explosifs propulseurs solides, tout en fonctionnant avec une petite batterie ou pile et en ayant une durée de vie utile importante. L'invention a également pour objet un tel circuit qui peut se présenter sous la forme d'un dispositif à semiconducteurs, ne comportant pas de pièces mécaniques ou mobiles autres que l'interrupteur d'allumage, et pouvant être réalisé dans des dimensions très faibles, à bon marché et de façon fiable, en une configuration lui permettant d'être aisément incorporé dans une arme à feu L'invention a pour autre objet un circuit d'allumage de ce type, comportant des moyens qui permettent de régler la fréquence de travail et le cycle de travail. en même temps que la charge de courant, afin que le circuit puisse être modifié en fonction de diverses utilisations finales. Le circuit d'allumage selon l'invention produit une étincelle électrique entre des électrodes espacées pour allumer un explosif. Le circuit comporte un transformateur élévateur ayant un enroulement primaire et un enrou liement sc rdaire sur un noyau de ferrite, l'enroulement secon- daire étant conçu pour être connecté directement aux électrodes espacées Ce circuit comporte également un transistor comprenant une base, un émetteur et un collecteur, une batterie ou pile ayant des bornes positive et négative un interrupteur marche-arrêt, et un circuit connectant les électrodes du transistor e l'enroulement primaire du trans- formateur et l'interrupteur en série sur les bornes de la pile.Le circuit d'allumage comporte également un multivibrateur astable à circuit intégré, l'interrupteur marche- arrêt connectant une première borne de la pile à des entres de tension de commande et de repositionnement, et l'autre borne de la pile étant connectée à la masse du circuit du multivibrateur. Un condensateur est monté entre l'autre borne de la pile et une entrée de déclenchement et de seuil du multivibrateur, et des résistances sont montées en série entre ce condensateur et 11 interrupteur, la jonction des résistances en série étant reliée à l'entrée de décharge du multivibrateur. Une autre résistance est montée entre la sortie du multivibrateur et la base du transistor.Avec cette configuration, une onde de sortie sensiblement carrée est appliquée à la base du transistor lorsque l'interrupteur marche-arret est fermé pour placer le circuit sous tension. La mise en conduction du transistor provoque le passage d'une impulsion de courant dans le primaire du transformateur et le rapport d'élévation fait apparaître une impulsion de tension sensiblement supérieure au secondaire du transformateur et aux électrodes espacées. La fréquence de fonctionnement du multivibrateur et le cycle de travail peuvent être modifiés par l'addition d'un condensateur entre les résistances montées en série et par la mise en place d'un condensateur dans le circuit, entre la sortie du multivibrateur et la base du transistor. L'invention sera décrite plus en détail !en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif. et sur lequel : - la figure 1 est un schéma du circuit électrique d'allumage constituant la forme préférée de réalisation de l'invention ; et - la figure 2 est un schéma simplifié de la puce à circuit intégré de la figure 1. Le~circuit d'allumage de la figure 1 comprend une pile 12, un transistor Q1, un transformateur T1, un interrupteur à bouton-poussoir 12 et un interrupteur de sécurité 13, le transistor, le transformateur, l'enroule- ment primaire M1 et les deux interrupteurs étant montés en série avec la pile ou batterie. L'enroulement secondaire N2 du transformateur est connecté directement à des électrodes espacées 16, 17. Le circuit d'allumage de la figure 1 comporte également un circuit intégré IC qui est un multivibrateur astable comportant des bornes 1-8. Le multivibrateur IC est représenté plus en détail sur la figure 2, et il peut être du type "TexasInstruments NE 555" ou du type "Motorola C6130P", ou encore du type "J4-1555", qui est une puce à horloge-oscillateur. Les bornes 4 et 8 du multivibrateur sont connectées ensemble et à la borne positive de la pile par l'intermédiaire des interrupteurs 12 et 13. La borne 1 du multivibrateur sert de masse du circuit et elle est connectée à la borne négative de la pile. La borne 3 de sortie du multivibrateur est connectée à la base du transistor Ol par l'intermédiaire d'une résistance R3. Dans la forme préférée de réalisation, un condensateur C3 est monté en parallèle avec la résistance R3. Une diode D1 est montée entre la base du transistor et la masse du circuit pour empêcher l'application de tensions négatives élevées à la base du transistor. Les bornes 2 et 6 du multivibrateur sont reliées ensemble à la borne négative de la pile par l'intermédiaire d'un condensateur C2. Des résistances R1, R2 sont montées en série entre les bornes 2 et 6, par une extrémité, et les bornes 4 et 8, par l'autre extrémité. La jonction entre les deux résistances est connectée à la borne 16 du.multivibrateur. De plus, dans la forme préférée de réalisation, un condensateur Ci est'monté en parallèle avec les résistances R1 et R2. Dans la forme préférée de réalisation représentée, le transformateur présente un rapport d 'élé"ation de 1 à 400, et la batterie est une batterie de 12 volts d'une capacité nominale de 1,5 ampère heure. Les valeurs des autres composants sont données dans le tableau ci-dessous. TABLEAU R1 = 8,2 kilohms Cl 1 mF R2 = 2,2 kilohms C2 0,01 mF R3 = 2,2 kilohms C3 5 mF Q1 = 2N-3055 Ti "Time-Magn.1002" D1 = iN-3600 En fonctionnement l'interrupteur 13 de sécurité est fermé et le circuit d'allumage est prêt à être utilisé. Lorsque l'on souhaite mettre à feu un explosif, le boutonpoussoir 12 est enfoncé, appliquant la tension de la batterie entre l'émetteur et le collecteur du transistor par l'ìnter- médiaire de l'enroulement primaire Ni, et appliquant également la tension de la batterie aux broches 1 à 8 du multivibrateur. Ceci provoque une oscillation du multivibrateur et l'apparition d'une onde sensiblement carrée de sortie à la borne 3, cette onde faisant passer périodiquement le transistor à l'état conducteur et à l'état bloqué et engendrant une série d'impulsions de courant dans le primaire du transformateur.La tension de ces impulsions est augmentée par le rapport d'élévation des enroulements, de sorte que l'on obtient un train d'impulsions à haute tension entre les électrodes 16 et 17. La fréquence de sortie du multivibrateur dépend- du choix des résistances R1 et R2 et des condensateurs C1 et C2, de la manière suivante :: 1,44 f = t1 = (R1-+ 2R2) x (Cl + C2) Si le condensateur est-supprimé, la fréquence est d'environ 10 kHz. Avec l'utilisation du condensateur C1 à la valeur indiquée, la fréquence est réduite à environ 1 kHz, Ceci réduit également le courant demandé à la batterie en le ramenant d'environ 2,5 ampères à environ 250 milliampères. Lorsque le condensateur C3 est supprimé, le cycle de travail du transistor Q1 est d'environ 60 % en conduction et 40 % à l'état bloqué.Avec le condensateur C3 ajouté et ayant la valeur indiquée précédemment, le cycle de travail est drdnviron 80 % en conduction et 20 % à l'état bloqué. Le circuit d'allumage selon l'invention présente un certain nombre d'avantages. L'émetteur du transistor Qi et le transformateur T1 peuvent être connectés directement aux bornes de la batterie. Le circuit d'allumage ne nécessite aucun condensateur d'emmagasinage dans l'enroulement secondaire et, en réglant la fréquence et le cycle de travail, on peut obtenir l'étincelle nette'et bleue souhaitablé avec un appel de courant minimal. Une telle étincelle convient particulièrement à l'allumage de propulseurs solides du type utilisé dans les armes à feu. La puce à circuit imprimé représentée sur la figure 2 comporte des cagparateurs C, une bascule B et un circuit de sortie CS. La tension de commande est appliquée à la borne 5, un signal de déclenchement à la borne 2, un signal de repositionnement à la borne 4, un signal de seuil à la borne 6, la borne 7 étant la borne de décharge. REVENDICATIONS 1. Circuit d'allumage destiné à un explosif ou autre, pour produire une étincelle électrique entre des électrodes espacées (16,17), caractérisé en ce qu'il comporte un transformateur élévateur (T1) ayant un enroulement primaire (N1) et un enroulement secondaire (N2) sur un noyau de ferrite, des moyens destinés à relier directement l'enroulement secondaire aux électrodes espacées, un transistor (Q1) ayant une base, un émetteur et un collecteur, une batterie (il) ayant des bornes positive et négative, un interrupteur (12) de marche-arrêt, un circuit connectant les électrodes du transistor, l'enroulement primaire et l'interrupteur en série avec la batterie, un multivibrateur astable (IC) à circuit intégré ayant des premières entrées (5, 4) de tension de commande et de repositionnement, des deuxièmes entrées (2, 6) de déclenchement et de seuil, une masse (1) de circuit, une troisième entrée (7) de décharge et une sortie (3), l'interrupteur connectant la première entrée à une première borne de la batterie et la masse du circuit étant connectée à l'autre borne de la batterie, un premier condensateur (C2) monté entre l'autre borne de la batterie et les deuxièmes entrées, des première et deuxième résistances (roi, A2) montées en série entre les premières et secondes entrées, les première et deuxième résistances étant interconnectées à la troisième entrée, et une troisième résistance (R3) montée entre la sortie et la base du transistor. 2. Circuit d'allumage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième condensateur (C1) monté en parallèle avec les première et deuxième résistances pour réduire la fréquence dudit multivibrateur. 3. Circuit d'allumage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième condensateur (C3) monté en parallèle avec la troisième résistance pour modifier le cycle de travail du multivibrateur en accroissant le temps de conduction. 4. Circuit d'allumage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une diode (D1) montée entre la base du transistor et la masse du circuit. 5. Circuit d'allumage selon la revendication 1, caractérisé evn ce qu'il comporte un second condensateur (C3) monté en parallèle avec la troisième résistance pour modifier le cycle de travail du multivibrateur en accroissant le temps de conduction.