Brevet FR2889588A1 — publié le 20070209

La présente invention concerne un circuit d'exploitation pour un récepteur optique, avec un circuit de division de tension, qui est constitué d'une résistance de mesure et d'un premier élément de commutation et auquel s'applique une tension d'alimentation, le premier élément de commutation étant mis en circuit en devenant électriquement conducteur en réponse à la réception d'un rayonnement électromagnétique par un récepteur, et un signal d'exploitation étant prélevé entre la résistance de mesure et le premier élément de commutation, en particulier un circuit d'exploitation qui peut être utilisé par exemple dans un commutateur à touche tactile ou une partie de réception de télécommande ou de communication. Les commutateurs à touche réagissant au contact, en particulier les commutateurs à touche à infrarouge, tels qu'ils ont utilisés par exemple dans les dispositifs de commande d'appareils ménagers, et les parties de réception de télécommande ou de communication, contiennent habituellement un capteur optique qui comporte un récepteur recevant un rayonnement électromagnétique, ainsi qu'un circuit d'exploitation pour exploiter un signal de mesure, produit par le récepteur du capteur optique, et pour produire un signal d'exploitation correspondant destiné à être encore traité. La conception de base d'un circuit d'exploitation classique de ce type est représentée à titre d'exemple sur la fig. 3. Le circuit d'exploitation de la fig. 3 contient un montage diviseur de tension constitué d'une résistance de mesure Rmess et d'un transistor Ti et auquel s'applique une tension d'alimentation Vdd. Le signal de mesure VE du récepteur commande le transistor Ti, et le signal d'exploitation VIN est prélevé entre la résistance de mesure Rmess et le transistor Ti. En fonctionnement normal, le transistor Tl est de résistance élevée, sans actionnement par exemple du commutateur à touche, ce qui fait que le signal d'exploitation VN possède un niveau de signal élevé. Dans le cas d'un actionnement du commutateur à touche, le transistor Ti est commuté en basse résistance par le signal de mesure VE du récepteur, ce qui fait qu'en raison du flux de courant à travers le circuit d'exploitation, le niveau du signal d'exploitation VN chute d'autant, ce qui peut être exploité par un microprocesseur raccordé, pour l'actionnement du commutateur à touche. Un problème généralement connu des dispositifs de ce type est la surexposition du récepteur, par exemple du fait de la lumière parasite, qui peut provoquer un rapport signal/bruit si insatisfaisant que le circuit d'exploitation ne peut plus exploiter de signaux utiles. Dans le cas d'une surexposition du récepteur, le transistor Tl a une tension si basse que le flux de courant maximal, déterminé par Vdd et Rmess, à travers le circuit d'exploitation, est atteint, de sorte que l'actionnement du commutateur à touche ne permet plus d'accroître le flux de courant et ni de relever le signal d'exploitation VIN. Une solution possible à ce problème consiste à réduire la résistance de mesure Rmess dans le cas d'une incidence de lumière parasite et donc d'accroître le flux de courant possible dans le circuit d'exploitation. Mais avec cette réduction de la sensibilité à la lumière externe, le signal utile diminue aussi en même temps, ce qui fait que le rapport signal/bruit ne peut être réglé aussi bon qu'on le souhaite. La présente invention a donc pour but de réduire la sensibilité à la lumière externe d'un circuit d'exploitation pour un récepteur optique et en même temps de conserver un signal utile ou un signal rapport/bruit suffisamment élevé. Ce but est atteint avec un circuit d'exploitation pour un récepteur optique, avec un montage diviseur de tension constitué d'une résistance de mesure et d'un premier élément de commutation et auquel s'applique une tension d'alimentation, le premier élément de commutation étant mis en circuit en devenant électriquement conducteur, en réponse à la réception d'un rayonnement électromagnétique par un récepteur, et un signal d'exploitation étant prélevé entre la résistance de mesure et le premier élément de commutation. Le circuit d'exploitation est en outre caractérisé par un circuit de source de courant supplémentaire, qui est couplé en parallèle à la résistance de mesure et, dans le cas d'une surexpostion du récepteur, provoque un courant supplémentaire à travers le premier élément de commutation, ce qui fait que le premier élément de commutation fonctionne avec un rapport signal/bruit favorable, même dans le cas d'une surexposition du récepteur. En fonctionnement normal, c'est-à-dire sans surexposition du récepteur, le circuit d'exploitation fonctionne en principe comme le circuit d'exploitation classique représenté sur la fig. 3, car le circuit de source de courant supplémentaire ne fournit pratiquement pas de courant supplémentaire. Mais dans le cas d'une surexposition du récepteur, lorsqu'avec un circuit d'exploitation classique une augmentation du courant n'est plus possible même par exemple avec l'actionnement d'une touche, le circuit de source de courant supplémentaire fournit un courant supplémentaire par le premier élément de commutation. Etant donné qu'en même temps la résistance de mesure peut être maintenue à une valeur élevée, le premier élément de commutation est couplé par le circuit de source de courant supplémentaire dans une plage de fonctionnement avec un rapport signal/ bruit suffisamment bon, ce qui fait que même dans le cas d'une surexposition du récepteur, le circuit d'exploitation peut fournir un signal utile exploitable. Le premier élément de commutation est par exemple une photodiode ou un phototransistor, et la résistance de mesure est avantageusement une résistance de mesure avec une valeur constante (élevée). Dans une forme de réalisation de l'invention, le circuit de source de courant supplémentaire comporte un circuit série constitué d'une première résistance et d'un deuxième élément de commutation qui est couplé en parallèle à la résistance de mesure; la valeur de la première résistance du circuit de source de courant supplémentaire est (nettement) inférieure à la valeur de la résistance de mesure; et le deuxième élément de commutation est commandé dans un état électriquement conducteur dans le cas d'une surexposition du récepteur. Le deuxième élément de commutation sert pour ainsi dire de source de courant supplémentaire au premier élément de commutation. Dans une forme de réalisation de l'invention, le deuxième élément de commutation est un transistor dont la borne de grille est reliée, par au moins une autre résistance, au potentiel du signal d'exploitation. De plus, le circuit de source de courant supplémentaire comporte un condensateur de lissage de courant afin de maintenir à une valeur sensiblement constante le flux de courant supplémentaire à travers le premier élément de commutation, indépendamment des fluctuations du potentiel du signal d'exploitation. Le circuit de source de courant supplémentaire ainsi constitué fonctionne avec une inertie relative et convient par exemple aux parties de réception de télécommande ou de communication. Dans une variante de réalisation de l'invention, le deuxième élément de commutation est un transistor dont la borne de grille est commandée à travers au moins une autre résistance et un condensateur d'accumulation, au moins pendant les temps d'exploitation du circuit d'exploitation, pour la commutation du deuxième élément de commutation. Une borne du condensateur d'accumulation est reliée par exemple ici à la tension d'alimentation, tandis que l'autre borne du condensateur d'accumulation est reliée, avant les temps d'exploitation du circuit d'exploitation, au potentiel du signal d'exploitation, par un troisième élément de commutation, de préférence un transistor, lequel est commandé par une commande du récepteur. Le circuit de source de courant supplémentaire ainsi constitué fonctionne relativement rapidement et convient par exemple aux commutateurs à touche réagissant au contact, dans lesquels les temps de réception, c'est-à-dire les temps d'exploitation, sont connus à l'avance. L'application possible de l'invention est un commutateur à touche réagissant au contact avec un capteur optique qui comporte un récepteur émettant un rayonnement électromagnétique et un récepteur recevant un rayonnement électromagnétique ainsi qu'avec un circuit d'exploitation pour exploiter un signal de mesure, produit par le récepteur du capteur optique, et pour produire un signal d'exploitation correspondant. Une autre application possible de l'invention est une partie de réception de télécommande ou de communication avec un capteur optique qui comporte un récepteur recevant un rayonnement électromagnétique ainsi qu'avec un circuit d'exploitation pour exploiter un signal de mesure, produit par le récepteur du capteur optique, et pour produire un signal d'exploitation correspondant. Les tâches, caractéristiques et avantages de l'invention, mentionnés cidessus, ainsi que d'autres, ressortiront mieux de la 20 description faite ci-après d'exemples non restrictifs et par référence aux dessins joints. Ceux-ci montrent: Fig. 1 un schéma-blocs d'un circuit d'exploitation pour un récepteur optique selon un premier exemple de réalisation de la présente invention; Fig. 2 un schéma-blocs d'un circuit d'exploitation pour un récepteur optique selon un deuxième exemple de réalisation de la présente invention; et Fig. 3 un schéma-blocs d'un circuit d'exploitation classique pour un récepteur optique. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de différents exemples de réalisation et par référence aux fig. 1 et 2. Le circuit d'exploitation, représenté sur la fig. 1, convient en particulier ici à être utilisé pour des parties de réception de télécommande ou de communication. Le circuit d'exploitation de la fig. 2 convient en revanche de préférence à des applications dans lesquelles les temps de réception ou d'exploitation sont connus à l'avance, tels que par exemple dans les commutateurs à touche réagissant au contact, tels qu'ils sont utilisés de plus en plus par exemple dans les éléments de commande d'appareils ménagers électroniques. Le circuit d'exploitation du premier exemple de réalisation de la fig. 1 comporte, comme le circuit d'exploitation classique décrit à l'aide de la fig. 3, un montage de diviseur de tension qui est constitué d'une résistance de mesure Rmess et d'un premier élément de commutation Ti, par exemple d'une photodiode ou d'un phototransistor, et auquel s'applique une tension d'alimentation Vdd de 5 V par exemple. Le signal d'exploitation VIN est prélevé entre la résistance de mesure Rmess et le premier élément de commutation Tl et envoyé à un microprocesseur (non représenté) pour traitement ultérieur. Le premier élément de commutation Tl est rendu conducteur en fonction d'un signal de mesure VE du récepteur (non représenté), ce qui fait que le cas échéant un flux de courant est provoqué à travers le circuit d'exploitation lequel a pour conséquence un signal d'exploitation VIN correspondant. La résistance de mesure Rmess est avantageusement une résistance avec une valeur élevée constante pour obtenir un rapport signal/bruit favorable. Ce circuit d'exploitation comporte en outre un circuit de source de courant supplémentaire Aadd qui est prévu parallèlement à la résistance de mesure Rmess et qui, en cas de surexposition du récepteur, doit provoquer un flux de courant supplémentaire à travers le premier élément de commutation Ti, afin de faire fonctionner celui-ci dans un domaine de travail avec un rapport signal/bruit favorable. Le circuit de source de courant supplémentaire Aadd contient un circuit série constitué d'une première résistance R1 dont la valeur est choisie nettement inférieure à celle de la résistance de mesure Rmess, et d'un deuxième élément de commutation T2 sous la forme d'un transistor. La connexion de grille du transistor T2 est reliée, par une deuxième résistance R2 (relativement élevée) et une capacité Cl, au potentiel de la tension d'alimentation Vdd et, par la deuxième résistance R2 et une troisième résistance R3 (relativement élevée), au potentiel du signal d'exploitation VIN. Les valeurs des résistances R2 et R3 sont choisies ici de manière qu'en cas de surexposition du récepteur, il s'applique à la connexion de grille du deuxième élément de commutation T2 une tension négative telle que le deuxième élément de commutation T2 soit conducteur. Un courant supplémentaire peut alors s'écouler à travers le premier élément de commutation Tl, par l'intermédiaire du deuxième élément de commutation T2 de faible résistance et la deuxième résistance R2 relativement faible. Le mode de fonctionnement du circuit d'exploitation de la fig. 1 20 est le suivant. En fonctionnement normal du récepteur, c'est-à-dire sans surexposition par une lumière parasite et sans réception d'un signal, le premier élément de commutation Tl présente une très grande résistance. Le niveau du signal d'exploitation VIN est donc très élevé (il correspond approximativement à la valeur de la tension d'alimentation Vdd) ce qui est interprété par le microprocesseur comme l'absence d'un signal d'entrée. Etant donné que le signal d'exploitation VIN se situe sensiblement au niveau de la tension d'alimentation Vdd, à la connexion de grille du deuxième transistor T2 ne s'applique pratiquement aucune tension négative, à travers les deux résistances R2 et R3, ce qui fait que le deuxième transistor T2 reste fermé. Le circuit de source de courant supplémentaire Aadd ne fournit donc dans ce cas aucun courant supplémentaire, c'est-à-dire que le circuit d'exploitation fonctionne comme un circuit d'exploitation classique. Si un signal est reçu par le récepteur (toujours sans surexposition à une lumière parasite), le premier élément de commutation Ti est conducteur par le signal de mesure VE correspondant du récepteur, au moment d'une impulsion de signal. A travers le circuit principal du circuit d'exploitation circule un courant qui provoque une chute de tension, à travers la résistance de mesure Rmess, ce qui a à nouveau pour conséquence une chute du niveau du signal d'exploitation VIN. Cette excursion du signal d'exploitation VIN est interprétée par le microprocesseur comme un signal d'entrée. La valeur de l'excursion du signal d'exploitation VIN, en d'autres termes le rapport signal/bruit du signal utile, est déterminée par la valeur de la résistance de mesure Rmess. Le circuit de source de courant supplémentaire Aadd est conçu suffisamment inerte pour qu'il ne fournisse pas de courant supplémentaire à travers le premier élément de commutation T 1, même pas pendant la courte impulsion de signal qui est reçue par le récepteur. Le circuit d'exploitation de l'invention fonctionne donc ici aussi comme un circuit d'exploitation classique. Si en revanche du fait d'une lumière parasite, telle que par exemple la lumière solaire ou des sources de lumière artificielle, il se produit une surexposition du récepteur, le premier élément de commutation Ti est maintenu conducteur par le signal de mesure VE correspondant du récepteur. Et ce dans une mesure telle que le premier élément de commutation Ti présente une résistance si faible que le courant à travers le premier élément de commutation Tl pourrait en théorie devenir encore plus élevé si le circuit d'exploitation restant, en particulier la limitation par la résistance de mesure Rmess, l'autorisait. Le signal d'exploitation VIN est ainsi très fortement réduit, nettement plus fortement que dans le cas d'une réception de signal. Du fait du signal d'exploitation VIN fortement réduit, il s'applique maintenant aussi à la connexion de grille du deuxième élément de commutation T2 une tension fortement négative (par rapport au potentiel de la tension d'alimentation Vdd), par laquelle le deuxième transistor T2 est commuté. En raison de la très faible deuxième résistance R2 et de la résistance très faible du deuxième élément de commutation T2, un courant supplémentaire peut circuler à travers le premier élément de commutation Ti, par l'intermédiaire de ces deux éléments, lequel est nettement supérieur à celui qui est limité par la résistance de mesure Rmess. Le premier élément de commutation Ti est ainsi à nouveau régulé, par le circuit de source de courant supplémentaire Aadd, dans un domaine de fonctionnement avec un rapport signal/bruit favorable. Dans le cas dans lequel dans ce domaine de fonctionnement adapté du premier élément de commutation Tl, une impulsion de signal est reçue par le récepteur, le premier élément de commutation Ti est couplé avec une résistance encore plus faible par le signal de mesure VE correspondant, ce qui fait que le flux de courant à travers le premier élément de commutation Ti peut encore être accru, ce qui est possible du fait du circuit de source de courant supplémentaire Aadd de l'invention. Dans ce cas aussi (impulsion de signal avec en même temps surexposition du récepteur), on reconnaît donc une chute de niveau dans le signal d'exploitation VIN, qui peut être exploitée par le microprocesseur. Selon le circuit de source de courant supplémentaire Aadd de l'invention, il est ainsi garanti que le premier élément de commutation Ti se trouve toujours dans un domaine de fonctionnement avec un bon rapport signal/bruit. En outre, la résistance de mesure Rmess ne doit pas être réduite à cet effet, c'est-à-dire qu'elle peut être maintenue élevée et constante, de sorte que même en cas de surexposition, il est produit comme signal d'exploitation VIN, un signal utile nettement reconnaissable. Le condensateur C 1 du circuit de source de courant supplémentaire Aadd sert au lissage de fluctuations (à haute fréquence) du niveau du signal d'exploitation VIN, qui ne sont pas produites par une impulsion de signal pour fournir dans chaque cas un flux de courant constant à travers le premier élément de commutation T 1. Le condensateur Cl peut donc être désigné aussi par "condensateur de lissage de courant". Comme il ressort des commentaires faits ci-dessus, le circuit de source de courant supplémentaire Aadd ne fournit un courant supplémentaire à travers le premier élément de commutation Ti que si le récepteur se trouve dans le domaine d'une surexposition. En mode de fonctionnement normal du récepteur, aucun courant supplémentaire ne doit circuler afin que le premier élément de commutation T 1 soit régulé dans chaque cas dans un domaine de travail avec un rapport signal/bruit suffisamment bon. Par référence à la fig. 2, on décrira ci-après un deuxième exemple de réalisation de la présente invention. Les mêmes pièces et composants sont désignés ici par les mêmes références que dans le premier exemple de réalisation. Tandis que le circuit d'exploitation du premier exemple de réalisation cidessus comporte un circuit de source de courant supplémentaire Aadd plutôt inerte, le circuit d'exploitation de cet exemple de réalisation de la fig. 2 est caractérisé par un temps de réaction rapide. Comme déjà mentionné, il convient donc de préférence à des applications dans lesquelles les temps de réception ou d'exploitation sont connus à l'avance, comme par exemple dans les commutateurs à touche réagissant au contact, tels qu'ils sont de plus en plus utilisés par exemple dans les éléments de commande d'appareils ménagers électroniques. Le circuit d'exploitation du deuxième exemple de réalisation diffère de celui du premier exemple de réalisation décrit ci-dessus dans sa construction et dans le mode de fonctionnement du circuit de source de courant supplémentaire Aadd. Comme représenté sur la fig. 2, dans cet exemple de réalisation en particulier la troisième résistance R3 est remplacée dans le circuit de source de courant supplémentaire Aadd par un troisième élément de commutation T3; la valeur de la deuxième résistance R2 est adaptée en conséquence. Les autres pièces et composants sont inchangés par rapport au premier exemple de réalisation. Tandis que le troisième élément de commutation T3 de la fig. 2 est réalisé sous la forme d'un commutateur, qui peut être formé par exemple par un contact Reed, il est souvent avantageux dans la pratique de réaliser le troisième élément de commutation T3 sous la forme d'un transistor qui est commandé par une commande de contrôleur, qui commande également par exemple le capteur optique du commutateur à touche réagissant au contact. Le troisième élément de commutation T3 est dans chaque cas brièvement fermé avant une impulsion de signal attendue dans le récepteur, c'est-àdire par exemple toujours lorsque l'émetteur du capteur optique émet un rayonnement électromagnétique, c'est-à-dire juste avant un temps d'exploitation du circuit d'exploitation. Lorsque le commutateur T3 est fermé, à la connexion de porte du deuxième élément de commutation T2 s'applique le potentiel du signal d'exploitation VIN. En mode de fonctionnement normal du récepteur (c'est-à-dire sans surexposition), ce potentiel correspond approximativement à la tension d'alimentation Vdd, ce qui fait que le deuxième élément de commutation T2 reste fermé et que, comme dans le cas de l'exemple de réalisation ci-dessus, le circuit d'exploitation fonctionne à la manière d'un circuit d'exploitation classique. Si toutefois le récepteur est surexposé, à la connexion de grille du deuxième élément de commutation T2 s'applique, par le commutateur T3 fermé, un signal nettement négatif (par rapport au potentiel de la tension d'alimentation) et le condensateur d'accumulation C2 est chargé. Au moment de l'exploitation, c'est-à-dire lorsque la réception d'une impulsion de signal est attendue par le récepteur, le troisième élément de commutation T3 est à nouveau ouvert. Le deuxième élément de commutation T2 est maintenant rendu conducteur par le condensateur de commutation C2, ce qui fait que comme dans l'exemple de réalisation ci- dessus, un courant supplémentaire peut circuler à travers le premier élément de commutation Tl, lorsqu'un signal d'impulsion est reçu. Le circuit de source de courant supplémentaire Aadd du deuxième exemple de réalisation forme une sorte de circuit échantillonneur-bloqueur ("sample 86 hold"). Dans le circuit d'exploitation de la fig. 2 aussi il est donc garanti que le premier élément de commutation Ti se trouve toujours (au moins pendant les temps d'exploitation attendus) dans un domaine de travail avec un rapport signal/bruit favorable. Ici aussi la résistance de mesure Rmess est avantageusement une résistance avec une valeur constante (élevée), afin de pouvoir exploiter un signal utile suffisamment grand, même en cas de surexposition du récepteur. REVENDICATIONS 1. Circuit d'exploitation pour un récepteur optique, avec un montage diviseur de tension, qui est constitué d'une résistance de mesure (Rmess) et d'un premier élément de commutation (Ti) et auquel s'applique une tension d'alimentation (Vdd), le premier élément de commutation (Tl) étant mis en circuit en devenant électriquement conducteur, en réponse à la réception d'un rayonnement électromagnétique par un récepteur, et un signal d'exploitation (VIN) étant prélevé entre la résistance de mesure (Rmess) et le premier élément de commutation (Ti), caractérisé par un circuit de source de courant supplémentaire (Aadd), qui est couplé en parallèle à la résistance de mesure (Rmess) et, dans le cas d'une surexposition du récepteur, provoque un courant supplémentaire à travers le premier élément de commutation (Ti), ce qui fait que le premier élément de commutation (Ti) fonctionne avec un rapport signal/bruit favorable, même dans le cas d'une surexposition du récepteur. 2. Circuit d'exploitation selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier élément de commutation (Tl) est une photodiode ou un phototransistor. 3. Circuit d'exploitation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la résistance de mesure (Rmess) est une résistance de mesure avec une valeur de résistance constante. 4. Circuit d'exploitation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit de source de courant supplémentaire (Aadd) comporte un circuit série constitué d'une première résistance (Ri) et d'un deuxième élément de commutation (T2), qui est couplé en parallèle à la résistance de mesure (Rmess) ; en ce que la valeur de la première résistance (R1) du circuit de source de courant supplémentaire (Aadd) est inférieure à la valeur de la résistance de mesure (Rmess) ; et en ce que le deuxième élément de commutation (T2) est couplé dans un état électriquement conducteur dans le cas d'une surexposition du récepteur. 5. Circuit d'exploitation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième élément de commutation (T2) est un transistor dont la connexion de grille est reliée de manière permanente au potentiel du signal d'exploitation (VIN), à travers au moins une autre résistance (R2, R3). 6. Circuit d'exploitation selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de source de courant supplémentaire (Aadd) comporte un condensateur de lissage de courant (Cl) afin de maintenir le flux de courant supplémentaire à travers le premier élément de commutation (Ti), à une valeur constante, indépendamment des fluctuations du potentiel du signal d'exploitation (VIN). 7. Circuit d'exploitation selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième élément de commutation (T2) est un transistor dont la connexion de grille est commandée à travers au moins une autre résistance (R2) et un condensateur d'accumulation (C2), au moins pendant les temps d'exploitation du circuit d'exploitation, pour la commutation du deuxième élément de commutation (T2). 8. Circuit d'exploitation selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une borne du condensateur d'accumulation (T2) est reliée à la tension d'alimentation (Vdd), tandis que l'autre borne du condensateur d'accumulation (C2) est reliée, avant les temps d'exploitation du circuit d'exploitation, au potentiel du signal d'exploitation (VIN), par un troisième élément de commutation (T3). 9. Circuit d'exploitation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le troisième élément de commutation (T3) est un transistor qui est commandé à travers une commande du récepteur. 10. Commutateur à touche tactile, avec un capteur optique qui 30 comporte un récepteur émettant un rayonnement électromagnétique et un récepteur recevant un rayonnement électromagnétique; ainsi qu'avec un circuit d'exploitation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour exploiter un signal de mesure (VE), produit par le récepteur du capteur optique, et pour produire un signal d'exploitation (VIN) correspondant. 11. Elément récepteur de télécommande ou de communication avec un capteur optique qui comporte un récepteur recevant un rayonnement électromagnétique; ainsi qu'avec un circuit d'exploitation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour exploiter un signal de mesure (VE), produit par le récepteur du capteur optique, et pour produire un signal d'exploitation (VIN) correspondant.