Brevet FR2669167A1 — publié le 19920515

La présente invention concerne un circuit récepteur de signaux infrarouges destiné notamment à équiper un récepteur de télécommande installé à bord d'un véhicule. Elle concerne aussi un ensemble de télécommande mettant en oeuvre un tel circuit. Dans l'art antérieur, on connaît des ensembles émetteur-récepteur de signaux infrarouges destinés à commander à distance un certain nombre de fonctions d'un véhicule automobile. En particulier, l'émetteur est un objet portable comportant une source de courant et une diode émettrice de rayons infrarouges qui transportent un signal d'information codée. Les rayons infrarouges frappent une diode de réception installée à bord du véhicule et d'un circuit de mise en forme et de décodage des signaux infrarouges reçus. Un actionneur exécute la commande émise depuis l'objet portatif précité. Dans l'art antérieur, on utilise comme capteur infrarouge une diode de réception au silicium de type PIN. Sa sensibilité maximale se situe vers 800 à 950 nanomètres, et est compatible avec la diode émettrice de l'ensemble émetteur précité. D'une manière générale, les diodes de réception infrarouges de type PIN sont traversées en permanence par un courant de polarisation généré lors d'une illumination par la lumière du jour. Or, dans l'art antérieur, la diode infrarouge de réception est en général chargée par une résistance de valeur donnée. Quand la diode est illuminée, elle se sature très vite, sauf si la valeur de la résistance est faible. Mais si la valeur de la résistance est faible, alors le signal détecté sera faible aussi. C'est un avantage de la présente invention de proposer un circuit de réception dans lequel le courant de polarisation traversant les diodes de réception est compensé automatiquement. D'autre part, ainsi qu'il est connu, le signal d'entrée doit être filtré et amplifié. En effet, le signal utile est faible car la surface de la diode est réduite du fait du procédé de fabrication des diodes. Ce signal décroit comme le carré de la distance séparant l'émetteur du récepteur. I1 s'agit donc, en pratique, d'extraire le signal du bruit. Or, dans le cas des télécommandes à infrarouges pour les véhicules automobiles, on sait que le bruit infrarouge compris dans la lumière ambiante est intense. I1 est susceptible de masquer le signal utile en saturant la diode de réception ou en apparaissant comme une transmission erronée. Un cas très gênant d'un tel bruit est fourni par les émissions des tubes fluorescents qui sont largement répandus dans tout type d'industries et qui émettent une raie vers 950 nanomètres modulé en amplitude par un signal multiple de la fréquence du courant du réseau de distribution électrique. Ce signal, généralement à 100 Hz, peut interférer avec le code de l'émetteur, interdisant la bonne interprétation d'une transmission d'une commande si on ne filtre pas au mieux le signal utile. C'est un autre objet de l'invention de proposer un circuit de réception de signaux de télécommande d'infrarouges moins sensible en environnement à bruit. A cet effet, la présente invention utilise un circuit de filtrage adapté dont la fonction de transfert maximise le rapport signal/bruit. D'une manière générale, l'invention concerne un circuit récepteur de signaux infrarouges, du type comportant au moins une diode réceptrice de rayons infrarouges, caractérisé en ce qu'il comporte un étage d'entrée constitué par un circuit de compensation destiné à maintenir le point de fonctionnement de la diode selon les conditions de réception. L'invention concerne aussi un ensemble de télécommande du type comportant, dans un mode préféré de réalisation, un émetteur doté d'un circuit générateur d'une information codée dont la sortie est connectée à la borne de commande d'un élément de commutation destiné à générer des créneaux d'impulsions par découpe de la tension de décharge d'un condensateur dans une diode photo-émissive, et comportant un circuit de réception précité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins annexés qui sont - La figure 1 : un schéma bloc d'un récepteur selon l'invention ; - La figure 2 : un schéma développé du circuit de réception selon l'invention - La figure 3 : la forme des éléments d'information codés dans un faisceau infrarouge dans un système selon l'invention - La figure 4 : le schéma de principe d'un circuit émetteur adapté au circuit récepteur de l'invention ; A la figure 1, on a représenté un circuit récepteur selon l'invention. Un tel circuit est destiné à être monté sur la borne positive de la batterie 1 d'un véhicule. Un circuit de réception 2 est muni de une à plusieurs diodes de réception infrarouge montées en parallèle. La cathode de chaque diode est reliée à la borne positive de la batterie et l'anode de la diode réceptrice est connectée à la masse 4 par l'intermédiaire d'un circuit de compensation 3. Le rôle du circuit de compensation 3 est de maintenir le point de fonctionnement des diodes de réception infrarouges de façon à compenser notamment le courant de polarisation dû à la lumière du jour. Le point commun entre les anodes et le circuit de compensation 3 est connecté à un circuit 7 de mise en forme qui comporte un filtre adapté destiné à maximiser le rapport signal/bruit. Le signal de sortie du circuit 7 est transmis à un circuit 8 de décodage des impulsions codées inscrites dans le signal infrarouge et la sortie du décodeur 8 est fournie à un actionneur 9 comme par exemple un verrou centralisé d'ouverture et de fermeture des portes du véhicule. Dans un tel schéma, on atteint les objets de l'invention en ce que le circuit de compensation 3 maintient constante la tension aux bornes du circuit de réception 2 et ainsi, permet d'éviter la saturation des diodes infrarouges lors de la détection d'un signal infrarouge. D'autre part, l'étage réalisé par le filtre adapté 7 permet de maximiser le rapport signal/bruit. A la figure 2, on a représenté un circuit de réception dans un mode de réalisation préféré de l'invention qui comporte un circuit de réception 2 constitué de diodes D1, D2, D3 montées en parallèle, et connecté à un circuit de compensation 3. La sortie du circuit de réception 2 est connectée à la première entrée d'un amplificateur différentiel constitué de transistors Q1 et Q2. A cette fin, les anodes des diodes sont connectées ensemble à la base du transistor QI de détection dont le collecteur est relié à la borne positive de l'alimentation Vcc par une résistance R4. Le transistor Q1 est un transistor qui sert de détecteur du courant traversant les diodes et comporte deux sorties : d'une part, une sortie sur son collecteur qui est transmise à la base d'un transistor Q3 et d'autre part, une sortie sur son émetteur qui est connectée à l'émetteur du second transistor complémentaire Q2 de l'amplificateur différentiel. La sortie de collecteur du transistor Q2 est transmise à l'électrode de commande d'un transistor QL dont le chemin collecteur-émetteur relie les anodes des diodes infrarouges D1,D2,D3 à un potentiel fixe comme la masse. Le transistor Q2 est d'un premier type PNP tandis que les transistors Q1 et Q3 sont d'un second type NPN. La base du transistor Q2 est polarisée par une ligne la reliant par l'intermédiaire d'une résistance R5 à l'alimentation Vcc et d'autre part à la masse par une résistance R6. Le circuit de compensation 3 constitue en fait un gyrateur réalisant par la fonction d'une inductance synthétique comportant principalement le transistor QL et un filtre passe-haut constitué d'une résistance R3 et d'un condensateur C2, et attaqué par l'amplificateur différentiel Q1,Q2 précité. Dans un autre mode de réalisation, le circuit de compensation est constitué par un gyrateur construit autour d'un ou plusieurs amplificateurs opérationnels. En courant continu, particulièrement en l'absence de signal utile constitué par une suite d'impulsions, la consommation statique du montage de la figure 2 est plus réduite que celle des réalisations de l'art antérieur. Dans un meilleur mode de réalisation, en l'absence d'illumination, des essais ont montrés une consommation de 210 microAmpères. Le circuit de l'invention est donc adapté à l'usage dans un véhicule, usage dans lequel la consommation la plus réduite possible doit être faite de façon à ce que la télécommande d'ouverture des portes puisse fonctionner même avec une batterie faiblement chargée. D'autre part, dans le montage de l'invention, on réalise un filtre passe-bande destiné à rejeter les signaux parasites comme les multiples de l'alimentation électrique du réseau (100 hz). Un tel filtre est composé notamment de l'un au moins des filtres suivants, le mode de réalisation préféré les intégrant tous - un premier filtre passe-haut F1 constitué d'une résistance R3 montée en parallèle avec un condensateur C2 sur le collecteur du transistor Q2 ; ce filtre détermine notablement les caractéristiques de l'inductance synthétique réalisée sur le transistor QL - un second filtre passe-haut F2 constitué d'un condensateur C4 en série avec la sortie du transistor Q3 d'amplification et la base d'un transistor Q4 servant de tampon et d'une résistance R8 connectée entre la base du transistor Q4 et un point d'injection de courant sur la ligne de polarisation du second transistor inverseur Q2 de l'amplificateur différentiel - un troisième filtre passe-bas F3 utilisant un effet Miller sur l'entrée du transistor Q1 et mettant en jeu notamment une résistance R2 connectée en parallèle avec une capacité C7 sur le circuit de détection à diodes infrarouges - un quatrième filtre F4 composé d'une résistance R10 et d'une capacité C5 connectées en parallèle entre le collecteur du transistor Q4 et l'alimentation Vcc - un cinquième filtre F5 composé d'une résistance Rîl et d'une capacité C6 connectées sur le collecteur du transistor Q4 et la masse - un sixième filtre F6 composé d'une résistance R13 connectée entre le collecteur d'un transistor Q6 et l'alimentation continue Vcc et d'une capacité C9 connectée entre le collecteur du transistor Q6 et le collecteur d'un transistor Q7 de sortie - d'un septième filtre F7 constitué d'une résistance R14 et d'une capacité C8 connectées en parallèle entre l'émetteur d'un transistor Q6 et la masse. Les valeurs des composants ne sont pas indiquées ici, car elles dépendent des caractéristiques du signal émis. Leur calcul est à la portée de l'homme de métier en fonction des objectifs visés par l'invention. D'autres filtres peuvent être, selon les applications, avantageusement ajoutés. Ce sont notamment les filtres de découplage des transistors du montage, notamment : le filtre constitué de la résistance R9 et du condensateur électro-chimique C1 qui découple l'alimentation des transistors Q4 et Q3, etc. Le condensateur électrochimique C1 présente une impédance très faible aux hautes fréquences. D'autre part, la base du second transistor Q2 de l'amplificateur différentiel est polarisée entre la tension batterie et la masse par deux résistances R5 et R6 découplées à la masse par une capacité C3 connectée à la base du transistor Q2. Dans un meilleur mode de réalisation, en l'absence d'illumination, des essais ont montrés que le circuit de l'invention présentait au niveau de la base du transistor Q3, une fréquence de coupure basse à environ 8 hz et une fréquence de coupure haute à environ 8 Khz. L'ensemble présente un gain en tension de l'ordre de 30 dB. Les transistors Q4 et Q6 sont montés avec respectivement, une résistance R10 et un condensateur C5, une résistance Rîl et un condensateur C6 et une résistance R12 de façon à augmenter le gain du montage et à couper les fréquences basses par les condensateurs C6 et C8 et les fréquences hautes par les condensateurs C5 et C9. Les transistors Q3 et Q5 sont montés en collecteur commun. Ils constituent deux étages tampons qui permettent d'augmenter la résistance d'entrée à une valeur proportionnelle à la valeur des résistances R7 et R12 et à diminuer la résistance de sortie avec un gain très légèrement inférieur à l'unité, Q5 en particulier réalise une compensation en température de Q6. Le transistor Q8, qui sert de point d'injection précité, est un transistor destiné à compenser en température le transistor Q4 en compensant la variation de la tension base-émetteur en température du transistor Q4 par la tension base-émetteur du transistor Q8. L'étage de sortie du filtre adapté permet de faire fonctionner le transistor Q7 en état bloqué afin de ramener le point de polarisation de l'émetteur du transistor Q7 à zéro. Ainsi, on retrouve un signal utile sans décalage de tension continue. Dans un autre mode de réalisation, on prélève sur l'émetteur du transistor Q4 une tension de sortie que l'on ramène pour rétro-action sur l'émetteur du transistor QL constituant ainsi un circuit d'apodisation. Dans un mode préféré de réalisation, ce circuit est constitué d'une résistance Ra série. D'une manière générale, ainsi qu'on l'a représenté à la figure 1, l'apodisation est exécutée à l'aide d'un circuit Ra qui injecte une tension proportionnelle au flux continu détecté par les diodes et la réinjecte à l'entrée du circuit de compensation 2. De cette façon, même si le bruit change lors d'une réception d'un signal infrarouge, on assure que seule la fraction du signal détecté audessus d'un seuil qui évolue avec le bruit, sera transmise comme signal utile. L'ensemble du circuit entre la base du transistor Q1 et l'émetteur du transistor Q7 connecté au circuit décodeur des impulsions présente une atténuation de 40 dB par décade aux basses fréquences et une atténuation de 60 dB par décade aux hautes fréquences avec une largeur de bande à -3 dB de 6 Khz environ. A la figure 3, on a représenté la forme des éléments d'information '0' et '1' inclus dans le signal reçu par le circuit de réception 2. Dans un mode préféré de réalisation de système émetteur-récepteur infrarouge, le signal utile est élaboré à partir de la décharge d'un condensateur. Le signal '0' est constitué par un créneau de la tension de décharge du condensateur, tandis que le signal '1' est constitué par une succession temporelle de deux créneaux successifs. On constate que le second créneau est de courant moyen plus bas que le premier créneau. Ceci provient du fait que le condensateur de décharge n'a pas eu le temps de se recharger lors de deux créneaux successifs d'un même élément d'information. A la figure 4, on a représenté un schéma de principe d'un émetteur adapté au circuit de réception selon l'invention. Le circuit de la figure 4 comporte un interrupteur 10 qui connecte une pile 11 par l'intermédiaire d'une résistance 12 à un pont diviseur 13. Le pont diviseur comporte un point milieu 14 connecté à un circuit 15 générateur de code. La sortie du générateur de code 15 est connectée à l'électrode de commande d'un élément de commutation comme un transistor 17 par l'intermédiaire d'une résistance 16. Le transistor 17 travaille en commutation et connecte un condensateur 19 à travers une résistance 18 à une diode 20 émettrice de rayonnement infrarouge 21. Le signal utile inclu dans les rayons infrarouges émis par la diode 20, est selon le codage indiqué à la figure 3. Le circuit de réception selon l'invention applique une double différenciation sur le signal d'entrée. Les signaux d'entrée sont ensuite écrêtés par le pied (apodisation Ra) afin de les transformer en impulsions exploitables au-dessus du niveau de bruit. Le circuit de l'invention dispose d'une portée allongée par rapport aux réalisations de l'art antérieur. On obtient une portée atteignant 35 mètres. La consommation lorsque le circuit de réception est à l'état de veille est faible de l'ordre de 220 microAmpères. Le circuit de l'invention dispose d'autre part d'une bonne résistance à la lumière du jour et une excellente réjection des signaux parasites à 100 herz de 100 dB. D'autre part, le circuit doit fonctionner indifféremment entre 12 Volts et 5 Volts, ce qui rend possible dans ce dernier cas l'alimentation directe du circuit par l'alimentation en tension de tout microprocesseur de commande générale du circuit de réception. En effet, le circuit de décodage qui est connecté à la sortie du circuit de la figure 2 sur l'émetteur de Q7 comporte en général un microprocesseur qui effectue les opérations de décodage du signal utile. I1 peut être connecté dans ce cas à l'alimentation en tension Vcc de 5 Volts du circuit. REVENDICATIONS 1. Circuit récepteur de signaux infrarouges, du type comportant au moins une diode réceptrice de rayons infrarouges comme une diode PIN, caractérisé en ce qu'il comporte un étage d'entrée constitué par un circuit de compensation (3) destiné à maintenir le point de fonctionnement de la diode selon les conditions de réception. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de compensation comporte une inductance synthétique (3) connectée entre l'anode des diodes de réception (D1,D2,D3) et la masse. 3. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'inductance synthétique est constituée par un gyrateur à amplificateurs opérationnels. 4. Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'inductance synthétique est constituée par un transistor (QL) dont le chemin collecteur-émetteur relie la ou les diodes réceptrices (D1, D2, D3) à une source de tension continue comme la masse. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en ce que le transistor (QL) est commandé par la sortie d'un amplificateur différentiel (Q1, Q2) mesurant le courant traversant la ou les diodes réceptrices (D1, D2, D3). 6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'amplificateur différentiel est constitué par une paire de transistors complémentaires dont la base du premier transistor (Q1), d'un second type (NPN), est connectée aux anodes des diodes, dont le collecteur fournit un signal de sortie représentatif du courant dans les diodes infrarouges, et l'émetteur est relié à celui du second transistor complémentaire (Q2), d'un premier type (PNP), le collecteur de ce dernier étant connecté à la base du transistor (QL). 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que le transistor (QL) est du second type (NPN), en ce que son émetteur est relié à la masse via une impédance (R1) de réglage du gain et son collecteur est connecté à l'anode de la diode réceptrice (D1,D2,D3) et en ce qu'un filtre (F1) passe-haut est connecté entre la base du transistor (QL) et la masse, dont la fonction de tranfert règle la caractéristique de l'inductance synthétique (3). 8. Circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un filtre passe bande destiné à rejeter les signaux parasites comme les multiples de l'alimentation électrique du réseau (100 hz), composé notamment de l'un au moins des filtres suivants - un premier filtre passe-haut (F1) constitué d'une résistance (R3) montée en parallèle avec un condensateur (C2) sur le collecteur du transistor (Q2) le filtre (F1) déterminant notablement les caractéristiques de l'inductance synthétique réalisée sur le transistor (QL) - un second filtre passe-haut (F2) constitué d'un condensateur (C4) en série avec la sortie d'un transistor (Q3) d'amplification et la base d'un transistor (Q4) servant de tampon et d'une résistance (R8) connectée entre la base du transistor (Q4) et un point d'injection de courant sur la ligne de polarisation du second transistor inverseur (Q2) de l'amplificateur différentiel - un troisième filtre passe-bas (F3) mettant en jeu notamment une résistance (R2) connectée en parallèle avec une capacité (C7) sur les diodes à infrarouges (D1,D2,D3) - un quatrième filtre (F4) composé d'une résistance (R10) et d'une capacité (C5) connectées en parallèle entre le collecteur du transistor (Q4) et l'alimentation (Vcc) - un cinquième filtre (F5) composé d'une résistance (Rll) et d'une capacité (C6) connectées sur le collecteur du transistor (Q4) et la masse - un sixième filtre (F6) composé d'une résistance (R13) connectée entre le collecteur d'un transistor (Q6) et l'alimentation continue (Vcc) et d'une capacité (C9) connectée entre le collecteur du transistor (Q6) et le collecteur d'un transistor (Q7) de sortie - d'un septième filtre (F7) constitué d'une résistance (R14) et d'une capacité (C8) connectées en parallèle entre l'émetteur d'un transistor (Q6) et la masse le tout formant un filtre proche du filtre adapté. 9. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'apodisation (Ra) qui ramène sur l'entrée du circuit de réception (2) une fraction de la tension détectée de façon à ne pas tenir compte du bruit en sortie du circuit. 10. Circuit selon la revendication 8 et 9, caractérisé en ce que le circuit d'apodisation est constitué d'une résistance série (Ra) connectée entre l'émetteur du transistor (QL) et la sortie d'une cellule de filtre comme le filtre (F5). 11. Ensemble de télécommande du type comportant un émetteur doté d'un circuit générateur d'une information codée dont la sortie est connectée à un élément de commutation destiné à connecter sous forme de créneaux d'impulsions des crénaux temporels de découpe de la tension de décharge d'un condensateur dans une diode photo-émissive, et comportant un circuit de réception selon l'une des revendications précédentes.