Brevet FR2908226A1 — publié le 20080509

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique et de commande d'un avertisseur sonore, en particulier pour véhicule automobile. Les avertisseurs sonores pour véhicule automobile existent depuis de nombreuses décennies et permettent d'améliorer la sécurité routière. En particulier, i:L peut être souhaitable, voire recommandé, d'utiliser l'avertisseur dans une situation de danger imminent, par exemple pour avertir les autres automobilistes, les cyclistes ou les piétons. Depuis quelques années, des modèles d'avertisseurs sonores munis d'une carte électronique de pilotage ont été proposés, notamment d'offrir de nouvelles fonctionnalités à l'utilisateur. L'ajout d'une carte électronique permet également d'augmenter la durée de vie du produit en évitant le vieillissement du rupteur de commande, de faire varier le niveau sonore en fonction de la tension d'alimentation, de fonctionner en mode multi-tension ou de diminuer les perturbations électroniques. Dans les avertisseurs sonores du commerce, la carte électronique de pilotage peut être placée soit à l'intérieur, soit à l'extérieur, dans un boîtier prévu à cet effet, si la complexité des fonctionnalité de la carte l'exige. Dans tous les cas, il n'est pas envisageable, avec les volumes de vente actuels, de concevoir et de fabriquer une base mécanique spécifique à un modèle particulier d'avertisseur électronique. Au contraire, c'est la carte électronique de pilotage qui doit s'adapter au concept mécanique déjà existant afin de tirer profit du volume de vente important des avertisseurs sonores électromécaniques. Ainsi, dans le cadre du développement d'un avertisseur sonore électronique à faible coût de fabrication, la carte électronique de pilotage doit nécessairement être placée à l'intérieur de l'avertisseur pour éviter le surcoût d'un boîtier externe. Pour fonctionner, la carte électronique de pilotage est reliée, par l'intermédiaire de deux premiers plots de connexion, à une source d'alimentation, telle qu'une batterie conventionnelle de véhicule automobile, et, par l'intermédiaire de deux seconds plots 2908226 2 de connexion, à une bobine d'électroaimant servant à faire osciller une membrane destinée à produire un son. La forme du boîtier de l'avertisseur sonore, ainsi que la nécessité pour la carte électronique de pilotage d'être reliée aux 5 deux bornes de connexion, sont des contraintes importantes pour la conception de ladite carte. Cela oblige notamment à utiliser un circuit imprimé ayant une forme plus ou moins arrondie, par exemple un croissant de lune entourant la bobine. Un volume non négligeable du boîtier est donc inutilement gaspillé. 10 Ainsi, les avertisseurs sonores actuels, et en particulier leur dispositif de commande et d'alimentation électrique, ne donnent pas entièrement satisfaction. Un but de la présente invention est donc de résoudre les problèmes cités précédemment à l'aide d'une solution simple à mettre 15 en œuvre et à utiliser, fiable et peu coûteuse. Pour cela, l'invention propose de modifier radicalement la façon d'alimenter la carte électronique de pilotage. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation électrique et de commande d'un avertisseur 20 sonore, en particulier pour véhicule automobile, ledit avertisseur étant relié à une source d'alimentation en courant continu et comprenant au moins une carte électronique de pilotage et une bobine d'électroaimant pilotée par la carte de pilotage et apte à faire vibrer une membrane oscillante en vue de produire un son, 25 caractérisé en ce que la source d'alimentation est reliée uniquement à la bobine d'électroaimant, laquelle est à son tour directement reliée à la carte électronique de pilotage pour l'alimenter. La solution de la présente invention permet ainsi de réduire notablement les dimensions de la carte électronique de pilotage et 30 de simplifier sa forme tout en réduisant le nombre et la position des contacts électriques nécessaires à son alimentation. Le risque de perte de contact est diminué car il suffit de réaliser un seul sertissage au lieu de deux. Cela induit également une diminution des contraintes mécaniques que la carte subit. D'un point de vue 35 électrique, il est possible d'utiliser une tension supérieure à la valeur de 5V habituellement utilisée et d'améliorer la dissipation 2908226 3 thermique tout en augmentant les performances et la durée de vie du circuit. De plus, la mise en plaque des circuits électroniques de la carte est plus facile. Enfin, la carte électronique est naturellement protégée contre les courts-circuits. 5 Selon des modes de réalisation préférés de la présente invention : - l'alimentation électrique de la carte électronique de pilotage est réalisée par un pontage branché sur une liaison électrique reliant la bobine d'électroaimant à un interrupteur 10 électronique de puissance de ladite carte ; - la carte électronique de pilotage présente deux contacts de connexion électrique disposés de part et d'autre de la carte, le premier étant relié à la masse et le second étant relié au pontage ; - la bobine d'électroaimant et la carte électronique de 15 pilotage sont montées à l'intérieur d'un boîtier et agencées de telle sorte que les contacts de connexion électrique de la carte électronique de pilotage soient proches l'un de l'autre et à proximité immédiate de la bobine d'électroaimant ; - la carte électronique de pilotage occupe un volume réduit 20 dans le boîtier et présente une forme autre qu'un croissant entourant localement la bobine d'électroaimant ; - la source d'alimentation est une batterie de véhicule automobile délivrant une tension continue supérieure ou égale à 12V ; et 25 - la carte électronique de pilotage comprend un stabilisateur de tension alimenté par la bobine d'électroaimant, une unité de contrôle reliée au stabilisateur de tension et un interrupteur électronique de puissance relié à la bobine. La présente invention se rapporte également à un procédé pour 30 alimenter électriquement et commander un avertisseur sonore, en particulier de véhicule automobile, en utilisant un dispositif tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter uniquement la bobine d'électroaimant à l'aide de la source d'alimentation en courant à tension continu et à alimenter la carte 35 électronique de pilotage directement à l'aide de la bobine d'électroaimant. 2908226 4 Selon des modes mise en oeuvre préférés du procédé conforme à la présente invention : - la bobine d'électroaimant étant alimentée de manière cyclique par la source d'alimentation, la carte électronique de 5 pilotage est alimentée en récupérant, à chaque chute brutale cyclique du courant alimentant la bobine d'électroaimant, une portion induite de ce courant, et en fournissant cette portion induite de courant à la carte électronique de pilotage ; et - la chute brutale de courant crée une surtension aux bornes 10 de la bobine d'électroaimant qui se transforme en une source d'alimentation dont la tension est supérieure à la tension requise pour alimenter la carte électronique de pilotage. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en référence à des modes de réalisation particuliers donnés à titre 15 d'illustration uniquement et représentés sur les figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un avertisseur sonore conforme à la présente invention, - la figure 2 est une vue de dessus de l'avertisseur sonore de 20 la figure 1, et - la figure 3 est un schéma d'un dispositif d'alimentation électrique et de commande dudit avertisseur, conformément à la présente invention. La figure 1 est une vue en coupe d'un avertisseur sonore 1 25 conforme à la présente invention. Cet avertisseur 1 comprend un boîtier 10 renfermant une carte électronique de pilotage 20, une bobine d'électroaimant 30, un électroaimant 40 et une membrane oscillante 50. La bobine d'électroaimant 30 entoure un noyau fixe 42 de 30 l'électroaimant 40. Le noyau fixe 42 de l'électroaimant 40 est solidaire du boîtier 10 et disposé de manière espacée d'un noyau mobile 44. Le noyau mobile 44 de l'électroaimant 40 est en contact avec la membrane oscillante 50. De manière connue, l'envoi de manière cyclique d'un courant 35 électrique dans la bobine d'électroaimant 30 engendre le mouvement de va-et-vient du noyau mobile 44 par rapport au noyau fixe 42. Ce 2908226 5 mouvement de va-et-vient provoque ainsi la vibration de la membrane oscillante 50 qui peut alors produire un son plus ou moins grave et plus ou moins long. Un amplificateur acoustique 60, tel qu'un pavillon de type connu, peut également être monté en sortie de la 5 membrane oscillante 50 afin d'augmenter la puissance du son. La carte électronique de pilotage 20 est disposée à l'intérieur du boîtier 10, à proximité de la bobine d'électroaimant 30. Les avertisseurs sonores de l'art antérieur présentent une 10 carte électronique de pilotage qui est particulièrement volumineuse et occupe une surface importante à l'intérieur du boîtier externe. Ainsi, la carte électronique est en général en forme de croissant entourant la bobine d'électroaimant sur environ un quart de sa circonférence. De plus, la carte électronique de pilotage présente 15 quatre contacts de connexion électrique qui sont assez éloignés les uns des autres. Au contraire, comme cela est représenté sur la figure 2, la carte électronique de pilotage 20 conforme à la présente invention s'étend latéralement par rapport à la bobine d'électroaimant 30 et 20 occupe ainsi une surface moindre que dans les avertisseurs de l'art antérieur. Comme cela est également visible sur la figure 2, la carte électronique de pilotage 20 comporte des contacts de connexion électrique 21 et 22 qui sont disposés très proches l'un de l'autre, 25 à proximité immédiate de la bobine d'électroaimant 30. Le contact de connexion électrique 21 peut par exemple être constitué par un rivet métallique de fixation au boîtier 10. La figure 3 est un schéma bloc d'un dispositif d'alimentation électrique et de commande 100 de l'avertisseur sonore 1 conformément 30 à la présente invention. Ce dispositif 100 comprend une source d'alimentation 110 externe au boîtier 10, par exemple une batterie de voiture 112 fournissant un courant continu de 12V ou 24V. La batterie 112 est reliée d'une part à la bobine 35 d'électroaimant 30 par l'intermédiaire d'un câblage 114, et d'autre part à la masse 115. 2908226 6 La carte électronique de pilotage 20, matérialisée par les traits pointillés de la figure 3, comprend un stabilisateur de tension 24 relié à une unité de contrôle 25 elle-même reliée à un interrupteur électronique de puissance 26 destiné à piloter la 5 bobine 30 par l'intermédiaire d'un câblage 116. Le stabilisateur 24, l'unité de contrôle 25 et l'interrupteur électronique de puissance 26 sont respectivement reliés à la masse 115 par l'intermédiaire de câblages 24', 25' et 26'. Comme cela est visible sur la figure 3, un circuit de pontage 10 117 est branché sur le câblage 116 pour permettre à la bobine d'électroaimant 30 d'alimenter directement la carte électronique de pilotage 20 par l'intermédiaire du stabilisateur de tension 24. Ainsi, le premier contact de connexion électrique 21 est relié à la masse 115 tandis que le second contact de connexion électrique 22 15 est relié au pontage 117. Le fonctionnement de ce dispositif d'alimentation et de commande est le suivant. Pour fonctionner, la carte électronique de pilotage 20 a besoin d'être alimentée par une source électrique délivrant un 20 courant dépassant un seuil équivalent à seulement quelques milliampères. D'un autre côté, la bobine d'électroaimant 30 a besoin d'être alimentée par une source électrique délivrant un courant assez important, typiquement de plusieurs ampères, pour pouvoir déplacer la partie mobile 44 de l'électroaimant 40 afin de faire 25 vibrer la membrane oscillante 50. Le principe utilisé consiste ainsi à récupérer une partie du courant envoyé dans la bobine d'électroaimant 30 pendant les phases de conduction. En effet, pendant les phases où le courant circule à travers la bobine d'électroaimant 30, celle-ci emmagasine de 30 l'énergie inductive. Il est alors possible de restituer une faible portion de ce courant pour alimenter la carte électronique de pilotage 20. Plus précisément, quand la période de conduction prend fin aux bornes de la bobine d'électroaimant 30, c'est-à-dire quand on cesse 35 de l'alimenter à l'aide de la batterie 112, le courant qui circulait à travers la bobine 30 passe brutalement de sa valeur instantanée 2908226 7 maximum (plusieurs ampères) à une valeur nulle. Cette chute de courant à travers la bobine d'électroaimant 30 se traduit par une forte surtension aux bornes de l'interrupteur électronique de puissance 26, et donc de la carte électronique de pilotage 20. Ce 5 sont donc ces surtensions qui permettent de récupérer l'énergie nécessaire à l'alimentation de la carte électronique de pilotage 20. En pratique, à chaque chute brutale de courant dans la bobine d'électroaimant 30, un courant induit se crée à sa sortie. Grâce au pontage 117 réalisé entre la bobine d'électroaimant 30 et la sortie 10 de l'interrupteur électronique de puissance 26, ce courant induit est récupéré et vient alimenter la carte électronique de pilotage 20. Plus précisément, le courant induit récupéré par le pontage 117 aux bornes de l'interrupteur électronique de puissance 26 est d'abord filtré par le stabilisateur d'alimentation 24 avant d'être 15 envoyé à l'unité de contrôle 25. Bien que cette surtension ne soit pas continue (elle est nulle quand l'interrupteur électronique de puissance 26 est fermé), elle est suffisante pour alimenter la carte électronique de pilotage 20 dès lors qu'elle dépasse le seuil de tension requis pour faire 20 fonctionner ladite carte 20. Cette tension est par ailleurs cyclique. Ainsi, le simple fait d'envoyer du courant dans la bobine d'électroaimant 30 pour que cette dernière fasse vibrer la membrane oscillante 50 permet, à la fin de chaque impulsion électrique 25 cyclique, d'alimenter la carte électronique de pilotage 20. Tout en rendant la carte électronique de pilotage 20 plus compacte que dans les avertisseurs sonores de l'art antérieur, la solution de la présente invention permet également de réduire le nombre de contacts électriques nécessaires au bon fonctionnement du 30 dispositif d'alimentation et de commande de l'avertisseur sonore. D'un point de vue électrique, en plus des avantages déjà énumérés précédemment, d'autres améliorations sont apportées par la présente invention. Ainsi, il est possible d'utiliser, pour le dispositif 35 d'alimentation et de commande, une tension supérieure à la valeur habituelle. En effet, pour obtenir un fonctionnement optimal sur 2908226 8 toute la plage imposée par les différents cahiers des charges des constructeurs automobiles, la tension habituellement utilisée est de 5V. La présente invention permet de travailler à une tension plus élevée puisque la carte électronique de pilotage 20 est alimentée 5 par l'intermédiaire de surtensions présentes aux bornes de la bobine d'électroaimant 30. Le fait d'utiliser une source d'alimentation électrique fournissant une tension de 12V en sortie de batterie 112 permet de réduire la dissipation thermique sur l'interrupteur électronique de puissance 26 car les performances de celui-ci 10 augmentent avec la tension de pilotage. De plus, le dispositif de la présente invention possède une protection naturelle contre les courts-circuits. En effet, si un défaut sur l'unité de contrôle 25 se produit, l'alimentation de la carte électronique de pilotage 20 va tomber à zéro volt car la phase 15 de récupération de l'énergie n'aura pas pu se produire. En tombant à cette valeur de tension nulle, le risque de défaut électrique est supprimé. Cependant, ce risque est nul uniquement si le défaut est dû à l'unité de contrôle 25 mais pas s'il se produit directement sur l'interrupteur électronique 26 de puissance ou sur la bobine 20 d'électroaimant 30. Le principe d'alimenter la carte électronique de pilotage 20 non pas par l'alimentation directe mais à travers la bobine d'électroaimant 30 fonctionne car les conditions suivantes sont réunies . 25 - le dispositif 100 comporte au moins une charge inductive . la bobine 30, - le carte électronique de pilotage 20 a besoin d'une très faible quantité de courant pour fonctionner (quelques mA), - l'énergie qui transite au travers de la bobine 30 d'électroaimant 30 est nettement supérieure à celle requise pour le fonctionnement de la carte électronique de pilotage 20, - le dispositif fonctionne de façon oscillatoire ; la charge n'est pas constamment activée, ce qui permet d'avoir des phases de repos qui sont nécessaires à la récupération de l'énergie, et 35 - la tension d'alimentation fournie par la batterie 112 est continue. 2908226 9 Il va de soi que la description détaillée de l'objet de l'Invention, donnée uniquement à titre d'illustration, ne constitue en aucune manière une limitation, les équivalents techniques étant également compris dans le champ de la présente invention. 5 Ainsi, le principe de récupération d'une partie du courant alimentant la bobine reste valable pour d'autres valeurs de tension (24V, 45V, ...). REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation électrique et de commande (100) d'un avertisseur sonore (1), en particulier pour véhicule automobile, ledit avertisseur (1) étant relié à une source d'alimentation en courant continu (110) et comprenant au moins une carte électronique de pilotage (20) et une bobine d'électroaimant (30) pilotée par la carte électronique de pilotage (20) et apte à faire vibrer une membrane oscillante (50) en vue de produire un son, caractérisé en ce que la source d'alimentation (110) est reliée uniquement à la bobine d'électroaimant (30), laquelle est à son tour directement reliée à la carte électronique de pilotage (20) pour l'alimenter. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation électrique de la carte électronique de pilotage est réalisée par un pontage (117) branché sur une liaison électrique (116) reliant la bobine d'électroaimant (30) à un interrupteur électronique de puissance (26) de ladite carte. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la carte électronique de pilotage (20) présente deux contacts de connexion électrique (21, 22) disposés de part et d'autre de ladite carte, le premier étant relié à la masse (115) et le second étant relié au pontage (117). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bobine d'électroaimant (30) et la carte électronique de pilotage (20) sont montées à l'intérieur d'un boîtier (10) et agencées de telle sorte que les contacts de connexion électrique (21, 22) de la carte électronique de pilotage (20) soient proches l'un de l'autre et à proximité immédiate de la bobine d'électroaimant (30). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la carte électronique de pilotage (20) occupe un volume réduit dans le boîtier (10) et présente une forme autre qu'un croissant entourant localement la bobine d'électroaimant (30). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 35 précédentes, caractérisé en ce que la source d'alimentation (110) 2908226 11 est une batterie de véhicule automobile (112) délivrant une tension continue supérieure ou égale à 12V. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carte électronique de pilotage 5 (20) comprend un stabilisateur de tension (24) alimenté par la bobine d'électroaimant (30), une unité de contrôle (25) reliée au stabilisateur de tension (24) et un interrupteur électronique de puissance (26) relié à la bobine (30). 8. Procédé pour alimenter électriquement et commander un 10 avertisseur sonore (1), en particulier de véhicule automobile, en utilisant un dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter uniquement la bobine d'électroaimant (30) à l'aide de la source d'alimentation (110) en courant à tension continu et à 15 alimenter la carte électronique de pilotage (20) directement à l'aide de la bobine d'électroaimant (30). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que, la bobine d'électroaimant (30) étant alimentée de manière cyclique par la source d'alimentation (110), la carte électronique de pilotage 20 (20) est alimentée en récupérant, à chaque chute brutale cyclique du courant alimentant la bobine d'électroaimant (30), une portion induite de ce courant, et en fournissant cette portion induite de courant à la carte électronique de pilotage (20). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la 25 chute brutale de courant crée une surtension aux bornes de la bobine d'électroaimant (30) qui constitue une source d'alimentation dont la tension est supérieure à la tension requise pour alimenter la carte électronique de pilotage (20).