MONITORING OSCILLATOR WITH THRESHOLD

Abstract: 1. Oscillator comprising semiconductor element (Q2 ) having at least three electrodes of which the control electrode is connected indirectly via current or voltage regulating elements (R1 , R2 ) to an input terminal (V1 ), of which one of the other electrodes is connected to a first reference potential (V0 ) via a resistor (R7 ) and an A.C. or D.C. voltage generator more particularly a Zener diode (DZ2 ), a third electrode of which is connected to a second reference potential (V2 ) through some elements (L2 , C) of an oscillatory circuit (L1 , L2 , L3 , C, R4 ) connected to two output terminals (S1 and S2 ), and of which the control electrode is connected indirectly to the resistor (R7 )-voltage generator (DZ2 ) junction via a feedback loop (L1 , L4 ) constituted by other elements of the oscillatory circuit (L1 , L2 , L3 , C, R4 ), characterised in that there is connected up to the first branch constituted by the voltage generator (DZ2 ) the resistor (R7 ) and the semiconductor element (Q2 ), in parallel, a second branch comprising another A.C. or D.C. voltage generator with characteristics substantially identical to the generator arranged in the first branch, more particularly a Zener diode (DZ1 ), a resistor (R5 ) and a semiconductor element (Q1 ), in that one electrode of the semiconductor element (Q1 ) is connected on the one hand to the control electrode of the semiconductor element (Q2 ) by way of a resistor (R6 ) and on the other hand to the first reference potential (V2 ) by way of a resistor (R3 ), and in that the control electrode of the semiconductor element (Q1 ) is connected on the one hand to the input terminal (V1 ) via current or voltage regulating elements (R1 , R2 ), and on the other hand to the resistor (R7 )-voltage generator (DZ2 ) junction via the feedback loop (L1 ,L4 ).

Description: OSCILLATEUR A SEUIL DE SECURITE. La présente invention se rapporte à un oscillateur de sécurité qui ne démarre que lorsque la tension appliquée à ses bornes est supérieure à un seuil de tension prédéterminé et lorsque les composants du dispositif sont sains. Son avantage principal consiste en ce qu'en cas d'avarie des composants, cet oscillateur ne démarre pas, quelle que soit la tension de commande De plus il est réalisé à l'aide de composants discrets faciles à contrôler pour garantir une sécurité supérieure à celle obtenue pour l'utilisation de micro-circuits pour lesquels un défaut interne à la structure n'est pas prévisible. Enfin par le choix meme des composants tels que condensateurs à quatre bornes et résistances à couche, la probabilité de pannes du dispositif se situe au niveau le plus bas. Toute coupure ou tout court-circuit accidentel survenant à un conr posant tel que condensateur, transistor, diode Zéner, enroulement de transformateur ou résistance, empêche cet oscillateur à seuil de sécurité de démarrer. Il en est de même si une réduction différentielle de tension supérieure à un écart correspondant à un dépassement de tolérances apparaît aux bornes des diodes Zéner ou d'autre élément formant la paire de comparaison. Dans un premier exemple de réalisation l'oscillateur à seuil de sécurité possède deux branches, constituée chacune d'un transistor, d'une résistance et d'une diode de Zéner, qui font office de fléau de balance. Lorsqu'une branche est en déséquilibre par rapport à l'autre branche, le transistor de cette autre branche reste bloqué quel que soit le niveau de tension émis par le générateur branché à ses bornes d'entrée et de la sorte l'oscillateur ne peut démarrer. L'invention sera exposée plus en détails à l'aide de la figure représentant le schéma de cet oscillateur. L'oscillateur à seuil de sécurité, donné à titre d'exemple dans la figure 1, est composé de deux transistors Q1 et Q2 du type NPN montés en émetteur commun, de deux diodes de Zéner DZI et DZ2 à caractéristiques aussi identiques que possible, d'un transformateur TF à trois enroulements Ll, L2 et L3, associé à une capacité C à quatre bornes pour former un circuit oscillant, et de plusieurs résistances judicieusement calibrées. Chaque transistor Ql ou Q2 a son émetteur relié à une diode de Zéner DZI ou DZ2 par l'intermédiaire d'une résistance de stabilisation R5 ou R7. La base du transistor Q1 est reliée à une borne d'entrée A de l'oscillateur par l'intermédiaire d'une résistance fixe R1 et d'une résistance réglable h. Le collecteur du transistor Ql est relié d'une part à la tension d'alimentation continue V2 par l'intermediaire d'une résistance R3 et d'autre part à la base du transistor Q2 par l'intermédiaire de la résistance R6. Le collecteur du transistor Q2 est relié à la tension d'alimentation continue V2 par l'tintez médiaire du circuit oscillant. Une boucle de réaction positive réunit l'émetteur du transistor Q2 à la base du transistor Q1 par l'intermédiaire des résistances R7 et R4 et de l'enroulement Ll du transformateur TF. Cet oscillateur est alimenté en tension continue V2 et un générateur de tension G est branché entre les bornes d'entrée A et B de lt oscillateur pour lui fournir un signal à une tension V1 supérieure à un seuil imposé par la tension des diodes de Zéner DZI et DZ2 augmentée de la chute de tension entre la base et l'émetteur VBE des transistors Ql et Q2 et la chute ohmique des résistances de stabilisation R5 et R7. Ce seuil de tension est réglable à une valeur prédéterminée par la résistance variable R2. En fonctionnement normal c'est-à-dire lorsque tous les composants sont sains, l'oscillateur se comporte de la maniere suivante. Aussi longtemps que la tension engendrée par le générateur G reste inférieure au seuil prédéterminé par la tension des diodes de Zéner DZ1 et DZ2, la chute de tension entre la base et l'émetteur des transistors Q1 et Q2 et la chute ohmique dans les résistances R1 et R2, l'oscillateur ne démarre pas et ne délivre aucun signal de sortie à ses bornes S1 et 52 Dès que la tension aux bornes d'entrée A et B de l'oscillateur dépasse le seuil prédéterminé,les diodes de Zéner DZ1 et DZ2 sont conductrices et le transistor Q1, présentant une distribution de potentiel à ses bornes telle que le-potentiel du collecteur soit supérieur au potentiel de la base, Vc3 > O, et que le potentiel de la base soit supérieur au potentiel de l'émetteur, VBE > 0, devient conducteur. Le seuil de tension est alors perçu par la base du transistor Q2 qui a son tour, ayant une distribution de potentiel convenable à ses bornes, devient conducteur. La variation de tension transmise par le transistor Q2 engendre une force électromotrice dans le circuit oscillant qui se met à osciller à sa fréquence propre. Les oscillations sont ensuite entretenues par la boucle de réaction positive connectée à la base du transistor Q1. Le comportement du dispositif en cas d'avarie sera considéré à travers différentes pannes analysées successivement. Supposons dans un premier cas que l'une des diodes de Zéner présente un seuil de tension très inférieur à l'écart toléré. Soit dans un premier exemple la diode de Zener DZ2 ayant un seuil de tension nettement inférieur à celui de la diode de Zéner DZ1. Dès que le générateur G émet une tension supérieure au seuil de sé curité prédéterminé, la branche, formée de la diode de Zéner DZ1,de la résistance R5 et du transistor Q1, étant composée d'éléments sains impose à l'émetteur du transistor Q1 le même potentiel qu'en fonctionnement normal. Toutefois à cause de la trop faible tension de la diode de Zéner DZ2 la base du transistor Q1, via la résistance R4, est elle aussi à un potentiel imposé trop faible. En conséquence la condition V3E > O ne se réalise pas, le transistor Q1 ne conduit pas et ne peut transmettre vers la base du transistor Q2 le seuil de tension généré aux bornes de l'oscillateur. Dans un second cas, considérons la diode de Zéner DZ1 défectueuse et affichant une tension de seuil nettement inférieure à celle de la diode de Zéner DZ2 en bon état de fonctionnement. La faible tension de seuil de la diode Zéner DZ1 réduit le potentiel de l'émetteur du tran sistor Q1 mais ne contrarie pas la distribution de potentiel aux bor nes du transistor Q1 qui est conducteur puisque VCB) O et VBE > 0. Toutefois dès que le transistor Q1 devient conducteur, il est saturé à cause d'un grand écart de tension entre le potentiel de la base et le potentiel de l'émetteur. Le courant intense qui circule dans le tran sistor Q1 nivèle les potentiels et diminue le potentiel du collecteur du transistor Q1 par rapport à celui trouvé en conditions normales de fonctionnement. De ce fait, la tension appliquée à la base du transis tor Q2 est elle aussi inférieure au potentiel normalement affiché et la- condition VBE > 0 n'est pas réalisée pour le transistor Q2. En con séquence le transistor Q2 ne conduit pas et l'oscillateur ne peut dé marrer. Dans le cas, peu probable, d'un court-circuit simultané sur les deux diodes de Zéner DZ1 et DZ2 on peut installer un système redondant constitué de plusieurs diodes de Zéner mises en série dans chaque branche et répondant à la condition EMI4.1 Pour répondre à certaines applications particulières, des compensations thermiques peuvent être introduites au moyen de résistances à coefficient thermique négatif montées en série avec ces résistances ohmiques du schéma de la figure 1. Par exemple, en plaçant une résistance à coefficient thermique négatif en série avec la résistance ohmique R4 on stabilise le taux de réaction dans une large gamme de températures. Le même oscillateur de sécurité peut servir de comparateur pour des signaux émis par des éléments formant une paire de comparaison. Il suffit pour cela de remplacer les deux diodes de Zéner de la figure 1 par d'autres élements dont les caractéristiques de fonctionnement sont aussi proches que possible. La figure 2 montre un exemple dans laquelle la paire de comparaison a été constituée de deux générateurs G1 et G2 de même impédance. Dans cette même figure, le point A est connecté à la source V2 et garde une valeur fixe. Dans ce schéma, lorsque ces tensions émises respectivement par G1 et G2 sont égales et atteignent un seuil prédéter Jmine, ltoscillateur fonctionne et concrétise par un signal de sécurité l'état de bon fonctionnement des dispositifs à surveiller. Par exemple, les générateurs G1 et G2 peuvent être des dynamos tachymétriques indiquant la vitesse de rotation des différentes machines devant fonctionner à des vitesses sensiblement égales. Dans un autre montage, non représenté, le point A reste branché à la borne du générateur G. De cette façon on peut établir une série d' égalités entre G1 et G2 chaque fois que G1, G2et G ont des tensions égales. Un oscillateur réalisé selon l'invention et associé à un amplificateur constitue un ensemble de haute sécurité qui ne délivre de signal que si toute une série de conditions sont simultanément réalisées; à savoir: alimentation en tensions V1 et V2 convenables et bon état de fonctionnement des composants. Cet ensemble oscillateu#amplificateur connecté par exemple à un relais de gravitation marque lorsque celui-ci est excité l'état de bon fonctionnement ou dans le cas contraire il indique la défaillance et déclenche éventuellement les mesures qui s 'imposent pour y remédier. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la réalisation de ltoscillateur à seuil de sécurité donné à titre d'exemple. Elle com prend tous les équivalents techniques exécutés suivant son esprit tel que par exemple celui d'un oscillateur réalisé avec des transistors du type PNP.

Claims: REVENDICATIONS. 1. Oscillateur comportant un élément semi-conducteur (Q2) à au moins trois électrodes dont l'électrode de commande est reliée, via une résistance variable (R2) à une borne d'entrée (V1),dont une des électrodes est reliée à un premier potentiel de référence (Vo) via une résistance (R7) et un générateur de tension continue, en particulier une diode de Zéner < DZ2) et dont la troisième électrode est reliée à travers un circuit oscillant à un deuxième potentiel de référence (V2), l'oscillateur étant accouplé d'une part à deux bornes de sortie (S1 et S2) et d'autre part à un circuit de réaction positive (Li, R4) connecté entre la diode de Zéner (DZ2) et l'électrode de commande de l'élément semi-conducteur (Q2) > caractérisé en ce que sur la première branche constituée du gene- rateur de tension continue (DZ2) de la résistance (R7) et de l'élément semi-conducteur (Q2) est montée en parallèle une seconde branche conr prenant un autre générateur de tenson continue (DZ1), une résistance (R5) et un élément semi-conducteur (Q1) et en ce que une électrode de ltefiément semi-conducteur (Q1) est relié d'une part à l'électrode de commande de l'élément semi-conducteur (Q2) par l'intermédiaire d'une résistance (R6) et d'autre part au potentiel de référence (V2) par intermédiaire d'une résistance (R3) et en ce que l'électrode de cQmman- de de l'élément semi-conducteur (Q1) est relié à la borne d'entrée (V1) par l'intermédiaire de la résistance variable (R2). 2. Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans chacune des deux branches montées en parallèle est disposé un générateur (G1 ou G2) de tension alternative et en ce que les deux générateurs (G1, G2) de tension alternative, à caractéristiques aussi identiques que possible, sont normalement rigoureusement en phase. 3. Oscillateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans chacune des deux branches montées en parallèle est disposée une diode de Zéner (DZ1 ou DZ2) et en ce que les deux diodes de Zéner (DZ1, DZ2) ont des caractéristiques aussi identiques que possible. 4. Oscillateur selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que dans chacune des deux branches montées en parallèles sont disposées plusieurs diodes de Zéner (DZ1, DZ2) et en ce que les valeurs cumulées de caractéristiques des diodes de Zéner de chaque branche sont aussi identiques que possible.

Inventors: DUTILLOEIL, JACQUES
Applicants: ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) SOCIETE ANONYME
Application year: 1981
Main classification: H03B5
IPC codes: H03B5