Brevet FR2673307A1 — publié le 19920828

A 2673307 La présente invention concerne un dispositif avertisseur lumineux de type électronique, notamment pour la commande des indicateurs de direction d'un véhi- cule automobile. D'une manière plus précise, l'invention a pour objet un dispositif avertisseur lumineux de type électronique, comprenant un oscillateur apte à fournir en sortie un signal de pilotage à onde carrée et au moins un commutateur électronique statique de puissance, de préférence un transistor du type transistor à effet de champs, TEC, qui est interposé entre une première borne destinée à être reliée à une source de tension d'alimentation et une seconde borne destinée à être reliée à 1 o la charge et qui a une entrée de commande commandée par la sortie de l'oscil- lateur. Pour la commande des indicateurs de direction/arrêt d'urgence, on utilise actuellement des dispositifs avertisseurs lumineux du type électronique ou électro- mécanique, comprenant dans tous les cas un commutateur électromécanique de puissance, typiquement un relais, pour le pilotage des lampes. De tels dispositifs fonctionnent en général d'une manière satisfaisante, mais présentent toutefois certains inconvénients, essentiellement liés à la présence de commutateurs du type électromécanique, à contacts de commutation mobiles. Ainsi, ces dispositifs avertisseurs lumineux présentent en général une vie utile limitée par l'usure des contacts, et des performances non satisfaisantes en présence de vibrations ou dans des conditions de température élevée Ils sont en outre en général médiocrement résistants en cas de surcharges accidentelles et en fonctionnement dans des atmosphères hostiles. Plus récemment, on a envisagé la réalisation de dispositifs avertisseurs lumineux de type électronique complètement statique, et donc comprenant (au moins) un commutateur électronique statique de puissance De tels dispositifs aussi présentent des inconvénients En premier lieu, la chute de tension sur le commutateur électronique de sortie entraîne une dissipation notable de puissance qui est problématique au vu des dimensions d'encombrement très modestes qui sont habituellement imposées aux dispositifs avertisseurs lumineux Les dispositifs avertisseurs lumineux de type électronique statique sont en outre médiocrement résistants à l'égard des surintensités et il existe la possibilité que le commutateur électronique de puissance puisse être endommagé sous l'effet d'une surcharge, même ne durant que quelques millièmes de seconde En fait, dans les installations électriques utilisées à bord des véhicules automobiles, la protection vis-à-vis des surintensités est généralement confiée à des éléments fusibles qui ont des temps de réponse relativement longs, de l'ordre de quelques secondes Par contre, un état de surcharge ou de court-circuit peut se produire assez facilement dans de telles installations. Les dispositifs avertisseurs clignotants de type électronique statique réalisés jusqu'à présent s'avèrent en outre assez sensibles aux surtensions dues à la commutation de charges inductives (par exemple le moteur du ventilateur du radia- teur, le moteur de l'essuie-glace, etc), qui peuvent atteindre des valeurs de pointe de par exemple 150 V et plus, ou au débranchement de la batterie de bord vis-à-vis de l'installation électrique, sous l'effet desquels il peut se produire dans l'instal- lation une pointe de tension d'une durée et une énergie notables. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif avertisseur lumi- lo neux de type électronique statique qui soit exempt des inconvénients indiqués ci- dessus. Conformément à l'invention, ce but est atteint au moyen d'un dispositif aver- tisseur lumineux de type électronique, tel qu'indiqué plus haut, dont la caracté- ristique principale réside dans le fait qu'il comprend des premiers et des seconds moyens détecteurs, aptes à relever respectivement l'intensité du courant passant en fonctionnement dans le commutateur électronique, et donc du courant passant vers la charge, et la chute de tension sur le commutateur électronique, et un circuit de commande qui est interposé entre l'oscillateur et le commutateur électronique et est accouplé à ces premiers et seconds moyens détecteurs et qui est apte à provoquer le blocage du commutateur électronique quand, en fonctionnement, le courant passant vers la charge franchit un seuil prédéterminé et quand la tension sur ce commutateur franchit une valeur préétablie. Dans un mode de réalisation donné, le circuit de commande comprend un transistor dont la jonction base-émetteur est reliée pratiquement en parallèle au commutateur électronique et dont le trajet collecteurémetteur est branché entre la sortie de l'oscillateur et la masse, de manière telle que, quand le commutateur électronique conduit le courant, ce transistor est susceptible de devenir conducteur et de bloquer le commutateur électronique quand la tension sur ce commutateur électronique excède la valeur préfixée pendant un temps préétabli et/ou quand le courant passant vers la charge franchit ledit seuil pendant une période de temps prédéterminée et/ou quand la température du commutateur électronique franchit une valeur préfixée. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif avertisseur lumineux conforme à l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit, effectuée en regard des dessins annexés fournis uniquement à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: la figure 1 est un schéma électrique détaillé d'un dispositif avertisseur lumineux, de type électronique statique, conforme à l'invention et la figure 2 est un schéma, partiellement un schéma-blocs, d'une variante de réalisation du dispositif avertisseur lumineux conforme à l'invention. Si on se reporte à la figure 1, un dispositif avertisseur lumineux, de type électronique statique, conforme à l'invention comprend un oscillateur, désigné dans son ensemble par le repère 10, qui est apte à fournir en sortie un signal de pilotage A à onde carrée. La sortie de l'oscillateur 10 est reliée à l'entrée d'un circuit de commande désigné dans son ensemble par le repère 20 La sortie de ce circuit est reliée à l'électrode de grille d'un commutateur électronique à état solide qui, dans la réali- sation présentée à titre d'exemple par la figure 1, est constitué par un dispositif à transistor à effet de champ TEC de détection 30. L'oscillateur 10 présente une borne 11 d'alimentation destinée à être reliée à une source de tension continue d'alimentation, par exemple au pôle positif de la batterie de bord du véhicule automobile Le circuit de commande 20 et le drain du commutateur électronique 30 sont aussi reliés à cette borne 11 La source de ce commutateur est reliée à une borne de sortie 12 C'est, en cours d'utilisation, entre cette borne et la masse qu'est branchée la charge du dispositif avertisseur lumineux, constituée d'une manière typique par une ou plusieurs lampes indica- trices de direction/d'arrêt d'urgence du véhicule automobile L'une de ces lampes est représentée aux figures 1 et 2 et est désignée par le repère L. D'une manière connue en soi, l'oscillateur 10 comprend un circuit intégré IC (par exemple un dispositif UAA 1041 produit et commercialisé par Motorola) auquel sont reliés une résistance R 1 et un condensateur Ci qui définissent la fréquence du signal A Une résistance étalonnée Rs est en outre reliée au circuit intégré IC, cette résistance étalonnée étant parcourue, en fonctionnement, par le courant qui, en traversant le circuit de commande 20 et le commutateur électronique 30, vient alimenter la charge L. Deux autres résistances R 2 et R 3 sont branchées entre des entrées du circuit intégré IC et respectivement la masse ou la borne de sortie 12. D'une manière connue en soi, l'oscillateur 10 entre en fonction sous l'effet du branchement d'une charge sur la borne de sortie 12 du dispositif avertisseur lumineux Par l'intermédiaire de la résistance Rs, l'oscillateur relève aussi l'impor- tance de cette charge et produit une fréquence de signalisation d'avarie quand la charge se trouve être inférieure à une valeur prédéterminée. Le circuit de commande 20 comprend un élévateur de tension, désigné dans son ensemble par le repère 21, qui comprend un condensateur C 2 ayant une armature reliée à la sortie de l'oscillateur 10 et son autre armature reliée à la cathode d'une diode D 2 dont l'anode est reliée à la borne d'alimentation 11 par l'intermédiaire de la résistance Rs de l'oscillateur 10 La sortie de l'élévateur de tension 21 est reliée à l'émetteur d'un transistor bipolaire T 1, du type pnp, par l'intermédiaire de deux résistances R 10 et R 8 Le transistor TI a son collecteur relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance R 4 et sa base reliée à la borne de sortie 12 par l'intermédiaire de deux résistances R 9 et R 5 Un condensateur C 3 est branché entre la base et l'émetteur de T 1 Une diode D 3 a son anode reliée à l'émetteur de Tl et sa cathode reliée à la borne d'alimentation 2 du circuit de commande 20. Une diode D 4 a son anode reliée à l'émetteur de Tl et sa cathode reliée à la lo sortie de l'oscillateur 10 Une telle diode bloque le circuit de commande 20 quand la forme d'onde A est à un niveau "bas". Une diode Zener Z 1 a son anode reliée au collecteur de Dl et sa cathode reliée à celle de D 3 En fonctionnement, cette diode Zener sert de stabilisateur de la tension et protège le circuit de commande 20 en cas d'inversion éventuelle de la polarité de la tension d'alimentation. Le circuit de commande 20 comprend un second transistor bipolaire T 2, de type npn, dont le collecteur est relié à la grille du commutateur électronique 30 et à la sortie de l'élévateur de tension 21 par l'intermédiaire de la résistance R 10 La base de T 2 est reliée à la borne miroir du commutateur 30 par l'intermédiaire d'une résistance R 7 L'émetteur de ce transistor est relié à la jonction entre les résis- tances Rg et R 5. Les bornes principales du circuit de commande 20 ont été affectées des repères 1 à 6: la borne 1 représente l'entrée du signal à onde carrée A émis par l'oscillateur 10, la borne 2 est l'entrée d'alimentation, la borne 3 est reliée à la grille du commutateur 30 et représente la sortie du circuit de commande 20, les bornes 4 et 5 représentent des entrées de détection et sont reliées respectivement aux résis- tances R 7 et R 5 et, enfin, la borne 6 est reliée à la masse par l'intermédiaire de la résistance R 4. Dans la réalisation présentée à titre d'exemple à la figure 1, une autre résis- tance R 6 est disposée entre la borne miroir du commutateur 30 et la borne de sortie 12 du dispositif avertisseur lumineux. En fonctionnement, quand une charge L se trouve accouplée à la sortie du dispositif avertisseur lumineux, l'oscillateur entre en fonction et émet en sortie le signal à onde carrée A qui, élevé en amplitude par l'intermédiaire du circuit 21, se trouve appliqué à la grille du commutateur électronique 30 Ce commutateur se trouve alternativement rendu conducteur et bloqué et, dans les phases dans lesquelles il est conducteur, le courant qui passe par son trajet drain-source s'écoule vers la charge par l'intermédiaire de la borne de sortie 12. En fonctionnement normal, le transistor T 1 est bloqué. Si, en fonctionnement, la charge L se trouve court-circuitée, le potentiel de la borne 5 du circuit de commande s'abaisse (naturellement dans les phases dans lesquelles le commutateur électronique 30 est conducteur) La différence de potentiel entre les bornes 2 et 5 du circuit de commande augmente d'une manière correspondante Avec un certain temps de retard, provenant de la constante de temps définie par la valeur de la résistance Rg et la capacité de C 3, la différence de potentiel entre l'émetteur et la base de Tl augmente aussi d'une manière corres- pondante, jusqu'à ce que T 1 devienne conducteur, ouvrant alors un trajet de courant entre la sortie de l'élévateur de tension 21 et la masse Le signal de pilo- tage se trouve ainsi détourné de la grille du commutateur électronique 30, lequel se trouve ainsi bloqué Par ailleurs, si l'incrément du courant passant par la borne de sortie 12 vers la charge persiste pendant un temps inférieur au temps de retard défini par Rg et C 3, le transistor Tl reste bloqué et il n'intervient donc pas pour bloquer le commutateur électronique 30. D'une manière avantageuse, le temps de retard introduit par R 9 et C 3 est l'objet d'une corrélation avec le temps typique de chauffage des lampes L Ainsi qu'il est connu, les lampes à filament absorbent à froid un courant de beaucoup supérieur au courant absorbé à chaud Une telle absorption plus grande se produit toutefois pendant un temps extrêmement bref à partir de l'allumage La constante de temps introduite par Rg et C 3 empêche donc que le transistor T 1 se bloque en phase d'allumage sous l'effet de la plus grande absorption que les lampes présentent normalement à froid. Si, en fonctionnement, la tension entre le drain et la source du commutateur électronique 30 augmente, la différence de potentiel entre les bornes 2 et 5 du circuit de commande augmente d'une manière correspondante Si la tension drain- source de ce commutateur excède une valeur préfixée pendant un temps prédé- terminé, lié encore une fois à la constante de temps définie par R 9 et C 3, le tran- sistor Tl passe dans ce cas aussi de l'état bloqué à l'état conducteur, ce qui détourne le signal de pilotage de la grille du commutateur électronique 30. Puisque la jonction émetteur-base de T 1 est reliée pratiquement en parallèle au trajet drain-source du commutateur électronique 30, le transistor Tl est suscep- tible de devenir conducteur aussi dans le cas dans lequel, en fonctionnement, la température de ce commutateur électronique 30 augmente de manière excessive, en provoquant une variation correspondante de la tension émetteur/base de Tl. En fonctionnement, la tension qui se localise aux bornes de la résistance R 6 se trouve être indicatrice du courant passant dans la charge L En fait, ainsi qu'il est connu, une fraction du courant total passant dans le TEC de détection passe par sa borne de miroir et, à travers R 6, parvient à la charge L La chute de tension aux bornes de R 6 se trouve lue par le circuit de commande 20 par l'intermédiaire des résistances R 5 et R 7 Ainsi, si, en fonctionnement, la tension entre les bornes 4 et 5 du circuit de commande 20 commence à augmenter, le transistor T 2, en devenant plus conducteur, réduit le courant de pilotage qui passe vers la grille du commu- tateur électronique 30, en réalisant de cette manière une action efficace de limi- tation du courant envoyé vers la charge L. Le dispositif avertisseur lumineux, de type électronique statique, décrit ci- dessus présente de nombreux avantages. En premier lieu, il existe une faible chute de tension sur le commutateur électronique dans les phases de conduction La dissipation de puissance se trouve donc bien limitée et le dispositif dans son ensemble peut être réalisé avec des dimensions extrêmement réduites, surtout en ce qui concerne les composants dégageant éventuellement de la chaleur. Le courant maximal envoyé aux lampes se trouve limité efficacement, avec un contrôle du type temporisé Cela permet, comme on l'a vu, de limiter le "choc de courant" initial qui existe dans le fonctionnement normal avec les lampes à filament Il en résulte que la durée utile d'emploi de telles lampes se trouve augmentée en conséquence. Le dispositif se trouve bloqué soit en cas de surintensité en sortie, soit en cas de chute de tension excessive aux bornes du commutateur électronique de puissance. Le dispositif est en outre protégé contre les inversions de polarité de la tension d'alimentation et en cas de température excessive du commutateur élec- tronique. Dans son ensemble, le dispositif avertisseur lumineux crée des perturbations radio à des niveaux extrêmement réduits, tandis qu'il n'y apparaît pas les phéno- mènes typiques de scintillation entre les contacts des dispositifs électromécaniques des dispositifs avertisseurs lumineux classiques. Par conséquent, le dispositif avertisseur lumineux est protégé dans son ensemble vis-à-vis de tous les inconvénients fonctionnels possibles et il présente une vie utile supérieure à celle des dispositifs classiques. Etant donné que le dispositif avertisseur lumineux décrit ci-dessus est complètement statique, il peut être enrobé de matières isolantes, telles que des résines et analogues et, de ce fait, il est rendu inattaquable par les agents envi- ronnants extérieurs et insensible aux effets des sollicitations mécaniques. La figure 2 représente une variante de réalisation dans laquelle, par ailleurs, l'oscillateur 10 et le circuit de commande 20 présentent la même structure que celle décrite en ce qui concerne l'exemple de réalisation de la figure 1. Dans cette variante conforme à la figure 2, on utilise, à la place d'un dispo- sitif TEC de détection, un transistor TEC-MOS, désigné par le repère 300, dont la grille est reliée à la borne de sortie 3 du circuit de commande 20 par l'intermédiaire d'une résistance R 6, tandis que son drain est relié à la borne 4 du circuit de commande par l'intermédiaire d'une résistance R 7 et que sa source est reliée à la borne 5 de ce circuit de commande par l'intermédiaire de la résistance R 5 Une diode Zener Z 2 est branchée entre la grille et la source du TEC-MOS 300 afin de limiter la tension appliquée à la grille de ce dispositif Dans cette variante conforme à la figure 2, à la différence de la solution représentée à la figure 1, la tension entre le drain et la source du dispositif commutateur électronique 300 et l'intensité du courant envoyé vers la charge sont relevées conjointement au moyen de la lecture de la tension existant-entre les bornes 4 et 5 du circuit de commande En effet, la tension entre ces bornes est liée à la tension existant entre le drain et la source du commutateur 300, laquelle tension est, dans les phases de conduction de ce commutateur, proportionnelle au courant qui passe dans ce dispositif. Pour le reste, les modalités de fonctionnement de la version conforme à la figure 2 sont tout à fait analogues à celles de la version conforme à la figure 1. Le dispositif avertisseur lumineux conforme à l'invention peut être réalisé soit dans la version dans laquelle les indicateurs du côté droit et du côté gauche du véhicule automobile se trouvent commandés conjointement, soit dans la version dans laquelle, moyennant l'utilisation d'un plus grand nombre de commutateurs de puissance, les indicateurs de droite et de gauche se trouvent pilotés séparément. Bien entendu, le principe de l'invention restant toujours valable, les formes de mise en oeuvre et les particularités de réalisation pourront être largement modifiées en ce qui concerne ce qui a été décrit et représenté à simple titre d'exemple non limitatif, sans sortir de ce fait du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif avertisseur lumineux de type électronique, notamment pour la commande des indicateurs de direction (L) d'un véhicule automobile, comprenant un oscillateur ( 10) apte à fournir en sortie un signal de pilotage à onde carrée (A) et au moins un commutateur électronique statique de puissance ( 30; 300), de préfé- rence un transistor du type TEC, qui est interposé entre une première borne ( 2) destinée à être reliée à une source de tension d'alimentation et une seconde borne ( 12) destinée à être reliée à la charge (L) et qui a une entrée de commande ( 1) commandée par la sortie de l'oscillateur ( 10), caractérisé en ce qu'il comprend en outre des premiers et des seconds moyens détecteurs (R 6, R 7, R 5), aptes à relever respectivement l'intensité du courant passant en fonctionnement dans le commu- tateur électronique ( 30; 300), et donc du courant passant dans la charge (L), et la chute de tension sur le commutateur électronique ( 30; 300), et un circuit de commande ( 20) qui est interposé entre l'oscillateur ( 10) et le commutateur électro- nique ( 30, 300) et est accouplé à ces premiers et seconds moyens détecteurs et qui est apte à provoquer le blocage du commutateur électronique ( 30; 300) quand, en fonctionnement, le courant passant vers la charge (L) franchit un seuil prédéter- miné et quand la tension aux bornes de ce commutateur ( 30; 300) franchit une valeur préétablie. 2 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commande (L) comprend un premier transistor (Ti) dont la jonction base-émetteur est reliée pratiquement en parallèle au commutateur électronique ( 30, 300) et dont le trajet collecteur- émetteur est branché entre la sortie de l'oscillateur ( 10) et la masse, de manière telle que, quand le commutateur électronique ( 30, 300) conduit le courant, ce transistor (Tl) est susceptible de devenir conducteur et de bloquer le commutateur électronique ( 30; 300) quand la tension sur ce commutateur électro- nique ( 30; 300) excède la valeur préfixée pendant un temps préétabli et/ou quand le courant passant vers la charge (L) franchit ledit seuil pendant une période de temps prédéterminée et/ou quand la température du commutateur électronique ( 30; 300) franchit une valeur préfixée. 3 Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le premier transistor (Tl) a son émetteur relié à la borne d'alimentation ( 2) par l'intermédiaire d'une diode (D 3). 4 Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'au premier transistor (Tl), sont associés des moyens de retard (R 9, C 3) aptes à retarder son passage de l'état bloqué à l'état conducteur. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de retard comprennent un condensateur (C 3) monté en parallèle par rapport à la jonction émetteur-base du premier transistor (Tl). 6 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le circuit de commande ( 20) comprend des moyens (T 2) de stabilisation du courant passant en fonctionnement vers la charge (L). 7 Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de stabilisation du courant comprennent un second transistor (T 2) dont le trajet collecteur-émetteur est branché entre l'entrée de commande du commutateur élec- tronique ( 30, 300) et la seconde borne ( 12), tandis que sa base est reliée aux seconds -moyens détecteurs (R 7, R 6). 8 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le circuit de commande ( 20) présente une première diode Zener (Zj), servant de stabilisateur de la tension d'alimentation et de protection vis-à-vis de l'inversion de polarité de cette tension d'alimentation, et une diode (D 4) de blocage du circuit de commande ( 20) quand le signal de l'oscillateur est à un niveau bas. 9 Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'une résistance (R 4) est interposée entre le collecteur du premier transistor (Tl) et la masse et en ce que la diode Zener (Zl) est branchée entre la borne d'alimentation ( 2) et le collecteur du premier transistor (Tl). Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le commutateur électronique est un dispositif du type TEC de détection ( 30) dont la source et la borne miroir sont reliées à la seconde borne ( 12) qui est destinée à être reliée à la charge (L), une résistance (R 6) étant interposée entre la borne miroir du commutateur ( 30) et la seconde borne ( 12). 11- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le commutateur électronique est un dispositif TEC-MOS ( 300). 12 Dispositif suivant les revendication 7 et 11, caractérisé en ce que les seconds moyens détecteurs comprennent une résistance (R 7) branchée entre le drain du dispositif TEC-MOS ( 300) et la base du second transistor (T 2). 13 Dispositif suivant la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'une seconde diode Zener (Z 2) est disposée entre la grille et la source du dispositif TEC- MOS ( 300).