Brevet FR2703864A1 — publié le 19941014

"Emetteur de train codé d'impulsions optiques, notamment pour télécommande" L'invention se rapporte à un émetteur de train codé d'impulsions optiques, notamment pour télécommande, comportant une pluralité de diodes électroluminescentes, une source délivrant une tension électrique et un générateur d'un train primaire codé d'impulsions électriques. Les émetteurs classiques comportent des groupements série ou parallèles de diodes électroluminescentes montés en série avec un ou plusieurs transistors montés en interrupteur et avec des moyens limiteurs de courant, résistances ou montages en courants constants. Le générateur de train primaire codé commande l'état passant ou bloquant des transistors interrupteurs. On conçoit que la tension de source doit être supérieure à la tension de seuil de conduction des diodes électroluminescentes, et que l'excès de tension sur le seuil de conduction doit être absorbé dans les moyens de limitation de courant. Les conséquences sont, d'une part, que l'on doit prévoir des sources de tension relativement élevées, couramment 6 à 9 volts, encombrantes ou chères, et que d'autre part, la capacité énergétique de ces piles est mal utilisée, une partie étant consommée dans les pertes, et les piles devant être remplacées dès que leur tension de sortie s'approche du seuil de conduction des diodes ou groupes de diodes. Enfin ces montages classiques font appel à de nombreux composants de commande dès que le nombre de diodes de la pluralité augmente. Le but de l'invention est la réalisation d'un émetteur de train codé d'impulsions optiques qui soit économique en piles et en composants semiconducteurs coûteux. Ce but est atteint par un émetteur de train codé d'impulsions optiques, notamment pour télécommande, comportant une pluralité de diodes électroluminescentes, une source délivrant une tension entre deux pôles, et un générateur de train primaire codé d'impulsions électriques, caractérisé en ce qu'il comporte, la pluralité de diodes étant arrangée en montage série avec deux bornes et présentant une tension de seuil de conduction, une inductance et un transistor de charge montés en série entre les pôles de part et d'autre d'un noeud oh est connectée une première borne du montage série tandis que la seconde borne est reliée à un pôle, et un pilote monté entre le générateur de train primaire et une électrode de commande du transistor de charge de façon que ce transistor soit saturé durant chaque impulsion du train primaire pour charger l'inductance tandis que le blocage en fin d'impulsion entraîne la décharge de l'inductance dans le montage série, formant ainsi le train d'impulsions optiques, le branchement du montage série étant tel que le courant de décharge de l'inductance soit dans le sens passant des diodes tandis qu'au repos, la tension appliquée au montage série soit inférieure à la tension de seuil de conduction. On rappelle que la tension de source est choisie pour être inférieure à la tension d'amorçage au-delà de laquelle le montage en série des diodes électroluminescentes est franchement passant et émet des photons. On comprend alors que l'inductance, durant les impulsions du train primaire, est soumise à une tension très voisine de la tension de source, et donc traversée par un courant qui croît sensiblement linéairement, et la charge en énergie magnétique. En fin d'impulsion, le courant de charge est pratiquement annulé, et l'inductance est le siège d'une surtension qui surmonte la tension d'amorçage du montage série des diodes électroluminescentes ; l'inductance se décharge dans le montage série, qui absorbe une part de llenergie accumulée dans cette inductance pour emettre des photons. On comprend également que la tension effective de source peut s'abaisser notablement par rapport à la tension nominale (en raison de l'usure des piles), sans que l'émetteur cesse de fonctionner.Bien entendu, la décharge des piles s'accompagnera d'une baisse de puissance lumineuse, baisse qui sera un avertissement à y remédier avant que l'émetteur cesse de fonctionner. On a évoqué ci-dessus, pour le montage en série de diodes électroluminescentes, une tension d'amorçage au-delà de laquelle les diodes électroluminescentes sont traversées par un courant notable et émettent des photons, et une tension de seuil de conduction, en deçà de laquelle le courant traversant les diodes est négligeable. La tension de seuil de conduction est inférieure à la tension d'amorçage, mais corrélée avec cette dernière. En effet, si en dessous de la tension d'amorçage le courant qui traverse les diodes est nettement plus faible que le courant de fonctionnement, ce courant décroît exponentiellement avec la tension, mais, tant que le seuil de conduction n'est pas atteint, le courant traversant reste susceptible de provoquer une usure prématurée des piles.On pourrait dire que la tension d'amorçage est une donnée à court terme, et le seuil de conduction une donnée à long terme. Aussi, lorsque la tension de source sera inférieure à la tension de seuil de conduction, on préférera disposer le montage série des diodes en parallèle sur le transistor de charge ; en ce cas le montage série des diodes est soumis en permanence à la tension de source, ce qui ne présente pas d'inconvénient car le courant permanent est trop faible pour provoquer une usure prématurée des piles sources de tension. Et en outre la tension de source vient s'ajouter à la surtension de l'inductance aux bornes du montage des diodes en série lors de la décharge de cette inductance. En variante, si la tension de source est prise supérieure à la tension de seuil de conduction, tout en étant, bien entendu, inférieure à la tension d'amorçage, on disposera le montage série des diodes en parallèle sur l'inductance. En non-fonctionnement, le transistor de charge, bloqué, interdit qu'un courant, même faible, traverse le montage série des diodes ; lors de la charge de l'inductance, le courant qui traverse le montage en série des diodes reste trop faible pour amortir sensiblement l'inductance (même s'il était capable, en débit permanent, de provoquer une usure trop rapide des piles). De préférence, les diodes électroluminescentes émettront en infrarouge : cette disposition, en soi classique, évite que le message contenu dans le train codé ne soit noyé dans le bruit de lumière ambiante. De préférence également, le transistor de charge sera un transistor MOS, qui ne demande qu'une énergie très faible de commande. En disposition préférée, le pilote comporte un transistor relais avec un émetteur à la masse et un collecteur connecté à l'électrode de commande du transistor de charge, et relié à la source à travers une inductance et une diode. Lorsque le transistor relais est conducteur, l'inductance par laquelle il est relié à la source se charge. Le blocage de ce transistor relais entraîne la décharge de l'inductance dans la capacité interne de l'électrode de commande du transistor de charge, ce qui met ce transistor en saturation franche. La conduction subséquente du transistor relais décharge rapidement cette capacité, pour bloquer très rapidement le transistor de charge. La diode empêche l'inductance de résonner avec la capacité interne de l'électrode de commande du transistor. De préférence, le collecteur du transistor relais est relié à la source en outre à travers l'espace emetteurcollecteur d'un transistor interrupteur, à l'état passant pendant la durée d'un train d'impulsion. Cette disposition évite qu'en attente, l'émetteur consomme de l'énergie. Des caractéristiques secondaires et des avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente un mode d'exécution de l'invention la figure 2 représente une variante de l'invention, à nombre réduit de diodes. Selon le mode de réalisation choisi et représenté figure 1, l'émetteur d'un train codé d'impulsions optiques comprend: un montage 1 de quatre diodes électroluminescentes 10, 11, 12 et 13 (dites LED) disposées en série entre deux bornes la et lk, émettant dans l'infrarouge de façon classique, et présentant chacune une tension de seuil de conduction d'environ 2,5 volts, le montage série présentant ainsi une tension de seuil de conduction de 10 volts environ; une source de tension 2 constituée par le montage en série de deux piles 21 et 22, ici du type LR03 avec un pôle 2a à la masse et un pôle 2b; un dispositif de charge 3 constitué d'un transistor MOS 30 dont la source est à la masse, ainsi que la cathode de la LED 10 de montage série 1 constituant la borne lk, et le drain est connecté à l'anode de la LED 13 constituant la borne la, et d'une inductance 31 disposée entre le pôle positif 2b de la source 2 et l'anode de la LED 13 ou borne la formant noeud de connexion reliée au drain du transistor MOS; un circuit relais 4 dans son ensemble, comprenant un transistor relais 40 dont l'émetteur est à la masse, le collecteur connecté à la grille du MOS 30, et relié au pôle positif de la source 2 à travers une diode 41, une inductance 42, et l'espace émetteur-collecteur d'un transistor 50 formant interrupteur 5; et un générateur de train codé primaire d'impulsions électriques 6, classique dans son principe. Ce générateur 6 est alimenté à partir de la source 2 avec en parallèle un condensateur tampon 61 entre la borne de masse 60c et la borne positive 60d, à travers une résistance de découplage 62. Le générateur possède une entrée de codage 60a, reliée à un dispositif de codage du type dit "roues codeuses" et une entrée de commande d'émission de train codé 60k, une sortie de train d'impulsions 60e, et une sortie auxiliaire 60f qui émet un signal continu pendant toute la durée du train primaire d'impulsions. La sortie d'impulsions 60e est reliée à la base du transistor relais 40 à travers une résistance 43, la sortie auxiliaire 60f est reliée à la base du transistor interrupteur 50 à travers une résistance 51. Enfin une résistance de forte valeur 32 relie la grille du MOS 30 à la masse. En position d'attente, la sortie 60f est à niveau haut, et bloque le transistor 50. En conséquence, les transistors 40 et 30 sont également bloqués. Comme la tension de source 2 est d'environ 3 volts tandis que la tension de seuil de conduction de montage 1 de diode en série avoisine 10 volts, la source ne débite pas dans les diodes 10-13. Lorsqu'un signal de déclenchement est appliqué à l'entrée 60b du générateur de train d'impulsions primaires 6, la sortie 60f prend un état bas et le transistor 50 est passant puis le train d'impulsions primaires apparaît sur la sortie 60e, sous la forme d'impulsions positives, à fréquence 36 KHz, et rapport cyclique 20 %. Chaque impulsion positive met le transistor relais 40 à l'état passant et l'inductance 42 se charge, le front arrière de l'impulsion bloque le transistor relais 40, et l'inductance 42 se décharge pour l'essentiel dans la capacité grille source du transistor de charge MOS 30 (la résistance 32 est de valeur élevée), qui se trouve porté à un potentiel de 4 volts environ par rapport à sa source. Le transistor de charge 30 est alors saturé, et l'inductance 31 se charge, la tension source drain étant sensiblement annulée. La mise en conduction subséquente du transistor relais 40 bloque le transistor de charge 30, dont la capacité grille source est très vite déchargée.La surtension qui apparaît aux bornes de l'inductance 31, ajoutée à la tension de source 2 surmonte la tension de seuil de conduction du montage série 1, et l'inductance se décharge dans les diodes en série 10-13, qui émettent alors une impulsion lumineuse. Bien entendu, les impulsions du train primaire, et les impulsions lumineuses à fréquence de récurrence 36 KHz constituent un signal de porteuse qui sera modulé en tout ou rien par un codage approprié. On aura compris que le condensateur tampon 61 et la résistance de découplage 62 diminuent les risques de rétroaction des appels de courant de charge des inductances 42 et surtout 31 sur le générateur de train codé primaire, que la résistance de forte valeur 32 a pour rôle de fixer le potentiel de grille du transistor MOS de charge 30 pendant les périodes d'attente de l'émetteur, et que la diode 41 empêche une oscillation de l'inductance 42 avec la capacité grille source du MOS 30. Si l'on se reporte à la figure 2, on constate que, à l'exception du montage série de diodes 1', la disposition de l'émetteur est identique à celle de la figure 1. Le montage série de diodes 1' comporte ici deux LED 10' et 11'; avec une tension d'amorçage de 2,5 volts par diode, le montage série présente une tension d'amorçage de 5 volts, peu supérieure à la tension de source 2 entre pôles 2a et 2b (3 volts). Aussi, pour éviter une usure prématurée des piles qui interviendrait avec la disposition selon la figure 1 avec un montage série 1 réduit à deux diodes, l'anode de la LED 10', formant borne l'a est confondue avec le noeud de connexion entre le drain du transistor MOS 30 et l'inductance 31, tandis que la borne 1'b du montage série 1' est reliée à la connexion entre l'inductance 31 et le pôle 2b de la source 2. Tant que le transistor de charge 30 est bloqué, aucun courant ne peut passer dans le circuit parallèle constitué de l'inductance 31 et du montage série 1' des diodes. Lorsque le transistor de charge 30 est saturé par une impulsion du train primaire, le courant qui traverse le montage série 1' est trop faible pour altérer sensiblement la charge de l'inductance 31. Enfin, le blocage du transistor 30 en fin d'impulsion provoque une surtension sur l'inductance 31 qui est appliquée directement aux bornes l'a et l'k du montage de diodes 1'. Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution, dans le cadre des revendications. REVENDICATIONS 1. Emetteur de train codé d'impulsions optiques, notamment pour télécommande, comportant une pluralité de diodes électroluminescentes (10-13, 10'-11'), une source (2) délivrant une tension entre deux pôles (2a, 2b), et un générateur (6) de train primaire codé d'impulsions électriques, caractérisé en ce qu'il comporte, la pluralité de diodes (10-13, 10l-lll) étant arrangée en montage série (1, 11) avec deux bornes (la, lb ;; lla, llk) et présentant une tension de seuil de conduction, une inductance (31) et un transistor de charge (30) montés en série entre les pôles (2a, 2b) de part et d'autre d'un noeud où est connectée une première borne (la, l'a) du montage série tandis que la seconde borne (lk, 1 'k) est reliée à un pôle (2a, 2b), et un pilote (4, 5) monté entre le générateur de train primaire (6) et une électrode de commande du transistor de charge (30) de façon que ce transistor (30) soit saturé durant chaque impulsion du train primaire pour charger l'inductance (31) tandis que le blocage en fin d'impulsion entraîne la décharge de l'inductance (31) dans le montage série (1, 1'), formant ainsi le train d'impulsions optiques, le branchement du montage série (1, 1') étant tel que le courant de décharge de l'inductance soit dans le sens passant des diodes (10-13, 10'-11') tandis qu'au repos, la tension appliquée au montage série (1, 1') soit inférieure à la tension de seuil de conduction. 2. Emetteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la tension de source (2) étant inférieure à la tension de seuil de conduction, le montage série (1) est en parallèle sur le transistor de charge (30). 3. Emetteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage série (1') est en parallèle sur l'inductance (31). 4. Emetteur selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (10-13, 10'-111) émettent en infrarouge. 5. Emetteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le transistor de charge (30) est un transistor MOS. 6. Emetteur selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le pilote (4, 5) comporte un transistor relais (40) avec un émetteur à la masse et un collecteur connecté à l'électrode de commande du transistor de charge (30), et relié à la source à travers une inductance (42) et une diode (41). 7. Emetteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le collecteur du transistor relais est relié à la source en outre à travers l'espace émetteur-collecteur d'un transistor interrupteur (50) à l'état passant pendant la durée d'un train d'impulsions.