Brevet FR2756117A1 — publié le 19980522

La présente invention concerne un détecteur de proximité du type à deux bornes susceptibles d'être reliées à un circuit de charge qui comprend une charge mise en série avec une source externe d'alimentation électrique en tension alternative ou continue, de manière que cette source soit en mesure d'alimenter la charge et le détecteur. De tels détecteurs comprennent généralement d'une part un organe détecteur inductif, capacitif, photoélectrique, etc.. auquel est associé un circuit électronique de traitement apte à délivrer un signal de commutation en réponse à l'approche ou à la présence d'un objet ou cible et d'autre part un interrupteur électronique de puissance connecté aux bornes du détecteur pour déterminer l'ouverture et la fermeture du circuit de charge. L'interrupteur est commandé par le signal de commutation de façon à être bloqué dans l'état ouvert du détecteur et à être passant dans l'état fermé du détecteur. Pour alimenter les circuits électroniques du détecteur, on prévoit une source de courant qui doit fonctionner quand le détecteur est ouvert. Le courant alors délivré par la source doit être faible et stable quelles que soient les conditions de tension d'alimentation et de température. De plus, même quand le détecteur est fermé, il lui faut présenter une tension de déchet qui doit rester faible et bien maîtrisée quel que soit le courant commuté traversant l'interrupteur de puissance et qui doit varier peu avec la température. L'invention a pour but de rendre stable et précise la source de courant d'un détecteur à deux bornes du type décrit, tout en lui conservant un caractère peu onéreux. Selon l'invention, la source de courant comprend un premier transistor du type MOS à déplétion dont le chemin drain-source appartient, dans l'état fermé du détecteur, à un chemin de conduction qui relie une borne du détecteur à une entrée de pilotage de l'interrupteur de puissance via un interrupteur pilote, - un étage régulateur couplé au premier transistor pour le maintenir saturé dans l'état fermé du détecteur et réguler sa tension de grille dans l'état ouvert du détecteur, I'interrupteur pilote étant bloqué et rendu passant par le signal de commutation quand le détecteur est respectivement ouvert et fermé. De préférence, l'étage régulateur comprend deux transistors bipolaires appairés dans un seul et même boîtier. Il est avantageux de pouvoir utiliser dans le détecteur conforme à l'invention des circuits électroniques discrets. La description qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention, en regard des dessins annexés, permettra de bien comprendre les caractéristiques de l'invention et les résultats qu'elle autorise. La figure 1 représente schématiquement la conception électrique du détecteur selon l'invention. La figure 2 montre plus en détail une partie du schéma du détecteur de la figurel. Le détecteur de proximité 10 illustré sur les figures est du type à deux bornes B1,B2, susceptibles d'être reliées par des fils respectifs 11,12 à une charge L disposée en série avec une source d'énergie électrique 13. Cette source 13 est prévue pour alimenter le détecteur, que celui-ci soit ouvert ou fermé, ainsi que la charge; elle peut être une source de tension continue ou alternative, le détecteur présentant en effet à son entrée un pont redresseur double alternance 14. Le détecteur de proximité comprend un organe détecteur 20, un interrupteur électronique de puissance 30 et un dispositif 40 de commande de l'interrupteur et de contrôle d'alimentation. L'organe détecteur est de type inductif, capacitif, photoélectrique, etc.., apte à fournir un signal S de commutation en réponse à l'approche ou à la présence d'un objet ou d'une cible K; I'interrupteur électronique de puissance 30 est disposé sur un conducteur 31 qui relie les bornes de tension continue 15,16 du pont redresseur 14, par exemple au moyen d'une branche haute 31a au potentiel V et d'une branche basse 31b au potentiel OV, et il est assujetti à 3J 2756117 un interrupteur pilote 41 du dispositif 40. A l'organe détecteur 20 est associé un circuit électronique de traitement non représenté. Le dispositif 40 comporte en outre une source de courant continu 42 et un circuit élévateur de tension 43. La source de courant 42 est connectée entre la branche haute 31a du conducteur 31, c'est-à-dire la borne 15 du pont 14, et le circuit élévateur de tension 43, auquel elle est reliée via une diode D1; elle présente un organe régulateur 44 constitué selon l'invention par un transistor MOS à déplétion T1,qui permet de s'adapter à une large plage de tensions d'alimentation, par exemple de 20V à 264V, et un étage régulateur 45 qui coopère avec T1. Le drain du transistor T1 est relié à la branche 31a du conducteur 31 et sa source A est reliée à l'étage régulateur 45 et à une borne principale de l'interrupteur pilote 41, dont l'autre borne principale est reliée à une entrée E du circuit élévateur 43. L'interrupteur 41 est par exemple un transistor MOS T2. Quand le détecteur est au repos ( état ouvert ou "non commuté"), T2 est bloqué et le courant Il qui traverse le transistor T1 est acheminé via l'étage régulateur 45 et une diode D1 vers une entrée F du circuit élévateur 43; quand le détecteur est activé ( état fermé ou "commuté"), T2 est passant et achemine un courant 12 vers l'entrée E du circuit 43, celui-ci délivrant une tension plus élevée en H qu'en E. La tension engendrée par le circuit 43 à sa sortie H est appliquée à l'organe détecteur et notamment à son circuit électronique. Le signal de commande de I'interrupteur de puissance 30 est délivré par la sortie J du circuit élévateur. On a représenté sur la figure 2 une partie du détecteur schématisé sur la figure 1, de manière à mieux montrer la constitution de l'étage régulateur 45 et du circuit élévateur de tension 43 et leur relation avec les autres constituants. Il convient de noter que l'interrupteur de puissance 30 est formé par un montage Darlington T3 cascodé avec un transistor MOS T4. Le transistor MOS à déplétion T1, constitué comme T4 par un composant haute tension peu encombrant, a son drain relié à la branche 31a et sa grille reliée également à la branche 31a via une résistance R1 de polarisation de grille. Le point A auquel se raccorde la source de T1 est relié d'une part via une résistance de référence R2 au collecteur d'un transistor bipolaire T5 à 4 2756117 bouclage base-collecteur dont l'émetteur est relié à un conducteur 32 connecté à l'anode de la diode D1; d'autre part, le point A est relié via un élément de référence de tension 47, par exemple un circuit actif ou une diode Zener, à la base d'un transistor bipolaire T6 et via une résistance R3 au conducteur 32. Il est avantageux que les transistors T5,T6 appartiennent à un même composant, en étant appairés tous deux dans un même boîtier 46, par exemple de type SOT 363. Le circuit élévateur 43 présente une inductance L1 reliée d'un côté à l'entrée E du circuit qui est reliée à T2 et via une capacité C1 à la branche 31 b; de l'autre côté, l'inductance L1 est reliée d'une part à l'anode d'une diode D2 dont la cathode est reliée en sortie J4 du circuit 43 à la grille du transistor MOS T4 et d'autre part au drain d'un transistor MOS T7 de mise en oeuvre de l'élévateur; la grille de T7 est sollicitée par un signal logique S' délivré par une horloge et sa source est mise au potentiel bas de 31 b. La cathode de D1 est reliée au point H, lui-même relié par une capacité C2 au potentiel bas de 31b. Enfin, le point E est raccordé en sortie J3 du circuit 43 à la base du transistor Darlington T3 par un conducteur 33 comprenant une diode électroluminescente D3. Le détecteur décrit fonctionne de la manière suivante. A l'état ouvert du détecteur (non commuté), le signal S bloque les transistors pilote T2 et de mise en oeuvre de l'élévateur 17. Le signal S' bloque T7. Le transistor T1 est passant et le courant I qui le traverse et qui traverse majoritairement R2 et T5 reste constant puisque le transistor T6 régule la tension grille de T1. T5 compense la chute de tension dans T6. Le courant traversant le circuit de référence de tension 47 et R3 est faible par rapport à celui qui circule dans R2 et T5. Le courant constant et stable I acheminé via D1 vers le point H alimente l'organe détecteur. A l'état fermé du détecteur (commuté), le signal S rend passant le transistor T2 et le signal d'horloge S' est actif et permet d'exciter T7. Comme T2 est passant, les transistors T5 et T6 sont bloqués et T1 se retouve saturé. La chute de tension dans les transistors T1 et T2 est faible et le courant qui les traverse pilote l'interrupteur de puissance 30 par les sorties J3,J4 du circuit 43, plus précisément via un conducteur 33 reliant le point E à la base du Darlington T3 et via le conducteur 34 reliant la cathode de D2 à la grille de T4. La source de courant décrite a plusieurs avantages. Elle peut fonctionner aussi bien sous très faible tension que sous forte tension grâce à l'étage régulateur 45. Les transistors T5,T6 de l'étage 45, appairés dans un même boîtier de composant, rendent la source de courant très précise et stable. 6 2756117 Revendications 1. Détecteur de proximité du type à deux bornes susceptibles d'être reliées à un circuit de charge qui comprend une source externe d'alimentation électrique en série avec une charge, lequel détecteur comporte un organe détecteur (20) apte à délivrer un signal de commutation (S) en réponse à la présence ou à l'approche d'un objet, un interrupteur électronique de puissance (30) disposé sur un conducteur reliant entre elles les bornes et commandable par le signal de commutation pour être bloqué dans un état dit ouvert du détecteur et pour être passant dans un état dit fermé du détecteur et une source de courant continu (42) connectée du côté entrée à l'une des bornes et du côté sortie à l'organe détecteur pour alimenter celui-ci en courant quel que soit l'état du détecteur, caractérisé par le fait que la source de courant continu (42) comprend: - un premier transistor (T1) du type MOS à déplétion dont le chemin drain- source appartient, dans l'état fermé du détecteur, à un chemin de conduction reliant une borne (15) du détecteur à une entrée de pilotage de l'interrupteur de puissance (30) via un interrupteur pilote (T2), - un étage régulateur (45) couplé au premier transistor pour le maintenir saturé dans l'état fermé du détecteur et pour réguler sa tension de grille dans l'état ouvert du détecteur, - I'interrupteur pilote (T2) étant respectivement bloqué et rendu passant par le signal de commutation (S) quand le détecteur est respectivement ouvert et fermé. 7 2756117 2. Détecteur de proximité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étage régulateur (45) comprend un premier transistor bipolaire (T6) dont la base est reliée à la source (A) du premier transistor (T1) via un élément de référence de tension (47)'et dont le chemin principal relie la grille du premier transistor à une sortie de la source de courant, et un deuxième transistor bipolaire (T5) dont le chemin principal relie la source (A) du premier transistor à ladite sortie via une résistance de référence (R2). 3. Détecteur de proximité selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les deux transistors bipolaires (T5,T6) sont appairés dans un même boîtier de composant (46). 4. Détecteur de proximité selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la sortie de l'interrupteur pilote (T2) est reliée à la sortie de la source de courant via un circuit élévateur de tension (43). 5. Détecteur de proximité selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le circuit élévateur de tension (43) comprend un interrupteur (T7) dont la mise en oeuvre est assujettie à un signal d'horloge (S') mis en oeuvre selon l'état du signal de commutation.