Brevet FR2668257A1 — publié le 19920424

DETECTEUR DU TYPE DEUX FILS A TENSION REGULEE. La présente invention concerne un détecteur comprenant un capteur associé à un circuit électronique de traitement, ainsi qu'un dispositif de commutation et de régulation de tension agencé pour commuter une charge en fonction de la sortie du circuit de traitement, une source de tension étant placée en série avec la charge pour alimenter celle-ci ainsi que le détecteur. Les détecteurs ainsi agencés sont qualifiés de détecteurs "deux fils" car ils sont reliés à la charge et à la source par deux conducteurs seulement, en s alimentant ainsi en série avec la charge. I1 s'agit, par exemple, de détecteurs de proximité ou analogues générant une oscillation dont la grandeur à détecter modifie les caractéristiques. Pour améliorer les performances d'un tel détecteur, on cherche notamment à minimiser, d'une part, le courant résiduel qu'il consomme lorsqu'il n'est pas traversé par le courant de fonctionnement de la charge (état arrêt ou "off"), d'autre part, la tension de déchet qu'il génère lorsqu'il est traversé par ce courant de fonctionnement (état marche ou "on"). I1 est, de plus, souhaitable de réguler la tension fournie au capteur à partir de la source, dans les états marche et arrêt et, particulièrement, dans les phases transitoires au cours desquelles le détecteur passe de l'état marche à l'état arrêt, et vice versa. L'invention a en particulier pour but d'assurer dans un détecteur de ce type, une régulation satisfaisante de la tension fournie au circuit de traitement dans les différents états de fonctionnement et, cela, en recourant à des moyens électroniques simples. Elle a pour autre but de réduire la dissipation d'énergie dans ces moyens électroniques et, dans certains cas, de les rendre propre à protéger le détecteur contre les surintensités. Selon l'invention - le dispositif de commutation et de régulation comprend un premier et un deuxième interrupteurs disposés en série dans une branche de commutation dont les extrémi tés sont connectées aux bornes du détecteur et dont une extrémité et un point intermédiaire sont reliés à des bornes du circuit de traitement, - dans un premier état du capteur, le premier interrup teur est passant et le deuxième interrupteur détermine une régulation parallèle de la tension aux bornes du circuit de traitement, et - dans un deuxième état du capteur, le premier interrup teur détermine une régulation série de la tension aux bornes du circuit de traitement, tandis que le deuxième interrupteur est bloqué. A l'état marche, qui correspond au premier état du capteur, le deuxième interrupteur fonctionne donc en tant que régulateur parallèle et les deux interrupteurs sont parcourus par le même courant. Le premier interrupteur est notamment choisi et agencé pour que sa chute de tension soit aussi réduite que possible. Le premier interrupteur comprend, de préférence, un transistor à grille isolée. Ce transistor assure dans le deuxième état du capteur une régulation série, par la connexion de sa grille à un élément de seuil tel qu'une diode Zener polarisée à partir de la tension d'alimentation au moyen d'une résistance. Dans le premier état du capteur, la conduction du premier interrupteur est assurée, soit par saturation du transistor à grille isolée à l'aide de moyens adéquats, soit par mise en conduction d'un thyristor shuntant ledit transistor. Le deuxième interrupteur est avantageusement du type bipolaire dont la base de commande est pilotée par la sortie d'un amplificateur différentiel comparant à une tension de référence, une fraction de la tension aux bornes du circuit de traitement. La description va à présent être faite d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention pour expliciter celle-ci en regard des dessins annexés. La figure 1 représente schématiquement un détecteur de proximité conforme à l'invention La figure 2 montre plus en détail le schéma d'un premier mode de réalisation du détecteur de proximité selon l'invention La figure 3 montre le schéma d'un second mode de réalisation du détecteur selon l'invention. Le détecteur de proximité illustré sur la figure 1 comprend un ensemble capteur 10 comprenant un élément capteur 11 proprement dit associé à un circuit électronique de traitement 12. L'élément capteur 11 est destiné à détecter la variation d'une présence ou d'une grandeur. En fonction de cette variation, le circuit 12 prend deux états traduits par le niveau haut ou bas d'une tension V. Le détecteur comprend, de plus, un dispositif de commutation et de régulation de tension 20 qui établit et, respectivement, arrête le fonctionnement d'une charge en fonction de la tension V aux bornes du circuit 12. Le dispositif de commutation 20 est susceptible d'être relié, via deux bornes A et B du détecteur, à un circuit d'utilisation 30 comprenant une charge 31 en série avec une source de tension 32. La liaison du dispositif 20 avec la charge et la source s'effectue au moyen de deux conducteurs, la source alimentant la charge et le détecteur. La source de tension est une source de tension continue ou une source de tension alternative, un redresseur 33 étant, dans ce dernier cas, prévu à l'entrée du détecteur ; le dispositif de commutation 20 a un rôle de commutation de la charge 31 et un rôle d'interface entre l'ensemble capteur 10 et le circuit d'utilisation 30, régulant la tension fournie par la source de tension et délivrant à des bornes E, F du circuit 12, une tension régulée quel que soit l'état de celui-ci. Lorsque le détecteur ouvre le circuit d'utilisation 30, le courant résiduel consommé par ses circuits électroniques doit être le plus faible possible ; de même, lorsque le détecteur ferme le circuit d'utilisation, la tension de déchet qu'il génère et qui alimente ses circuits électroniques doit être la plus faible possible. La tension d'alimentation fournie aux bornes E, F du circuit 12 est régulée, d'une part, par un premier interrupteur I1 lorsque le détecteur est au repos et la charge hors fonctionnement, d'autre part, par un deuxième interrupteur I2 véhiculant le courant de charge lorsque le détecteur est actif et la charge en fonctionnement. Les interrupteurs I1, I2 sont disposés en série dans une branche de commutation 21 du dispositif 20. Les deux extrémités C, D de la branche 21 sont connectées aux bornes A, B du détecteur. L'extrémité C et un point intermédiaire S de la branche sont reliés aux bornes E, F du circuit de traitement 12. La figure 2 montre plus en détail la circuiterie d'un premier mode de réalisation du détecteur de proximité conforme à l'invention. Le capteur 11 de ce détecteur génère une oscillation qui est plus ou moins amortie selon la distance d'un objet à détecter, cet amortissement étant convenablement traduit en signal de tension V - par le circuit de traitement. Une électrode de commande du premier interrupteur I1 est reliée à un élément de seuil 22, par exemple constitué par une diode Zener ou d'autres composants analogues, placé dans une branche 23 parallèle à la branche 21. Le deuxième interrupteur I2 est commandé par une boucle de réaction comprenant un amplificateur différentiel 24. A l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 24 est appliquée une tension précise et stable Vref élaborée par un générateur 25 par exemple du type band-gap ; à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 24 est appliquée, au moyen d'un pont diviseur R1, R2, une fraction de la tension V, de façon à piloter l'interrupteur I2 par le signal d'erreur Vc. L'interrupteur 12 régule ainsi la tension au point S de la branche 21 intermédiaire entre Il et 12. Dans la forme d'exécution illustrée figure 2, l'interrupteur I1 comprend un transistor à grille isolée T1. Dans cet exemple, il s'agit d'un transistor MOS dont le drain est relié à l'extrémité D de la branche 21 et la source au point S. La grille de T1 est reliée, d'une part, à un point milieu H de la branche 23, entre une résistance R5 et une diode Zener Z1 mise en parallèle avec un condensateur C1, d'autre part, via une diode D1 à un circuit élévateur de tension 26. Le circuit élévateur de tension 26 comporte un générateur d'impulsions ou hor loge 27 connecté au générateur 25 de tension de référence et une inductance L1 connectée entre le point S et l'anode de D1. L'interrupteur 12 est constitué par un montage bipolaire Darlington T2 dont l'émetteur principal est relié au point S via une résistance R3 et le collecteur au point C via une résistance R4. La base de commande de T2 est reliée à la sortie de l'amplificateur 24. A la place d'un Darlington, on peut choisir pour 12 un simple transistor bipolaire ou un transistor à grille isolée. Le détecteur de la figure 2 fonctionne de la manière suivante. Lorsque le capteur détermine le fonctionnement de la charge 31, l'horloge 27 associée à la self L1 applique à la grille du transistor T1 une tension élevée, par exemple de l'ordre de 12 volts, qui en entraîne la saturation. L'inductance L1 sert aussi à provoquer une surtension à l'ouverture et à injecter un courant dans C1, Z1. Le circuit d'utilisation 30 se ferme par la branche de commutation 21 qui est passante. Le transistor Darlington T2 maintient un potentiel constant sur la source du transistor T1 grâce à la boucle de régulation à amplificateur 24. Lorsqu'il se produit une surintensité, soit à cause d'une charge 31 de faible valeur, soit à cause d'un court-circuit, le courant élevé qui traverse la branche de commutation 21 entraîne une augmentation de la chute de tension aux bornes de R3, R4 qui, s'ajoutant à la tension collecteur-émetteur de T2, joue un rôle limiteur. La chute de tension dans R3 est détectée par la boucle de réaction qui, au bout d'une durée par exemple égale à 100 us pour un court-circuit et à 20 ms pour une surcharge, bloque l'interrupteur T2. Lorsque le capteur détermine l'arrêt du fonctionnement de la charge 31, l'amplificateur 24 n'est pas polarisé et provoque le blocage du montage Darlington T2. L'élévateur de tension 27 n'est pas activé et le transistor T1 est passant avec une tension de grille régulée par le réseau R5, Z1, par exemple à 12 volts à partir du potentiel au point D, pour produire une tension V régulée de 8 volts par exemple. Dans la forme d'exécution non protégée illustrée figure 3, l'interrupteur I1 comprend, d'une part, un thyristor THl placé dans la branche 21, passant à l'état marche et bloqué à l'état arrêt et, d'autre part, un transistor MOS T'1 shuntant le thyristor à l'état arrêt et bloqué à l'état marche. L'interrupteur I2 est, comme précédemment, constitué par un montage bipolaire Darlington T2. Le transistor T'1 est en parallèle au trajet anode-gâchette du thyristor TH1, dont l'anode est reliée au point D et la cathode à l'émetteur de T2. La gâchette du thyristor, formant le point S mentionné plus haut, est reliée à la borne F du circuit de traitement 12. La grille du transistor T'1 est simplement reliée au point H de la branche 23. Le détecteur de la figure 3 fonctionne comme suit. Lorsque le capteur fait fonctionner la charge 31, le thyristor THî est passant et le transistor T'1 bloqué. Le circuit de traitement 12 est alimenté via le chemin anode-gâchette du thyristor. La régulation de la tension V aux bornes du circuit 12 est assurée par le montage Darlington T2 en fonction de la comparaison effectuée par l'amplificateur 24 entre la tension de référence Vref et la fraction de la tension V que détermine le pont diviseur R1, R2. Le Darlington T2 régule la tension de cathode de TH1. La tension de déchet de la branche 21 reste faible. Lorsque le capteur arrête l'alimentation de la charge 31, le transistor T2 est bloqué, ce qui entraîne le blocage du thyristor THî et la mise en conduction du transistor T'1. La régulation série souhaitée est alors assurée par la polarisation de grille de T'1 au moyen de R5, Z1. L'invention est applicable à des détecteurs de tous types. Revendications 1. Détecteur comprenant - un capteur (11) associé à un circuit électronique de traitement (12), - un dispositif de commutation et de régulation de ten sion (20) susceptible d'être relié, via deux bornes (A, B) du détecteur, à un circuit d'utilisation (30) com prenant une charge en série avec une source de tension, le dispositif étant, d'une part, commandé par le cir cuit de traitement pour ouvrir et, respectivement, fer mer le circuit d'utilisation selon l'état du capteur et agissant, d'autre part, pour réguler la tension d'alimentation du circuit de traitement, caractérisé par le fait que - le dispositif de commutation et de régulation (20) com prend un premier et un deuxième interrupteurs (I1, I2) disposés en série dans une branche de commutation (21) dont les extrémités (C, D) sont connectées aux bornes (A, B) du détecteur et dont une extrémité (C) et un point intermédiaire (S) sont reliés à des bornes (E, F) du circuit de traitement, - dans un premier état du capteur, le premier interrup teur (I1) est passant et le deuxième interrupteur (I2) détermine une régulation parallèle de la tension (V) aux bornes du circuit de traitement, et - dans un deuxième état du capteur, le premier interrup teur (I1) détermine une régulation série de la tension (V) aux bornes du circuit de traitement, tandis que le deuxième interrupteur (I2) est bloqué. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le premier interrupteur (I1) est un transistor (T1) à grille isolée. 3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la grille du transistor (T1) du premier interrupteur est reliée à un circuit élévateur de tension (26) qui maintient le transistor saturé dans le premier état du capteur, et à un réseau à seuil de tension (R5, ZI) qui régule la tension de grille dans le deuxième état du capteur. 4. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'au moins une résistance (R3, R4) est placée dans la branche de commutation (21) pour contribuer avec les interrupteurs (Il, I2) et leurs moyens de commande à limiter les surintensités dans la branche de commutation (21). 5. Détecteur selon la revendication 1, caracterisé par le fait que le premier interrupteur (I1) comprend, d'une part, un thyristor (TH1) placé dans la branche de commutation (21) et dont la gâchette forme le point intermédiaire (S) de la branche, d'autre part, un transistor (T'1) à grille isolée monté entre l'anode et la gâchette du thyristor, la grille du transistor (T'1) étant reliée à un réseau à seuil de tension (R5, Z1), de sorte que dans le premier état du capteur, le transistor est bloqué et le thyristor passant, tandis que dans le deuxième état du capteur, le thyristor est bloqué et le transistor passant. 6. Détecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le deuxième interrupteur (I2) présente une électrode de commande pilotée par la sortie (Vc) d'un amplificateur différentiel (24) comparant une partie de la tension (V) aux bornes du circuit de traitement (12) à une tension de référence (Vref).