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"ELEMENT D'ENTREE DE CIRCUIT ELECTRIQUE, NOTAMMENT DE CIRCUIT LOGIQUE "
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La présente invention a pour objet un élément d'en- trée de circuit électrique, permettant de recueillir un si- gnal électrique délivré par un organe mécanique (interrup- teur, fin de course, bouton-poussoir, etc...) travaillant sous une tension relativement élevée et parcouru par un cou- rant suffisant pour éviter les mauvais contacts, et d'abais- ser ce signal à un niveau compatible avec l'attaque d'un circuit électrique tel qu'un circuit logique ou qu'un relais fonctionnant par tout ou rien.
On sait, en effet, que les éléments logiques à transistors, par exemple, consomment très peu de courant et travaillent en basse tension. Un contact mécanique com- mandant directement un tel élément se trouverait dans de mau- vaises conditions de fonctionnement, le courant ne traver- dant pas toujours le contact avec une chute de tension né- gligeable . Un élément d'entrée doit justement pallier ces inconvénients.
Une autre fonction de l'élément d'entrée est de court-circuiter des parasites dus aux liaisons capacitives entre les câbles ou aux inductions.
Il est déjà connu d'utiliser comme élément d'en- trée un pont diviseur de tension constitué par deux résis- tances en série, l'organe mécanique de commande étant placé à une extrémité du pont diviseur et le circuit à commander étant relié à la borne médiane du pont diviseur. L'inconvé- nient de cette disposition est une grande consommation de courant et une mauvaise protection contre les signaux para- sites, même avec un condensateur en parallèle.
Il est également connu d'utiliser un montage dif- férent duprécédent en ce que l'une des résistances est rem- placée par une .diode Zener. Ce montage consomme moins de courant que le précédent, mais la sortie, qu'il y ait ou non
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un condensateur en parallèle avec la diode Zener, est mal protégée contre un signal parasite se présentant à l'entrée.
La présente invention, système Serge GHIDIONESCU, a pour objet un nouvel élément d'entrée évitant les incon- vénients des dispositifs actuellement connus. Ce nouvel élé- ment d'entrée est caractérisé en ce que l'organe mécanique de commande étant introduit à l'une des extrémités d'un pont diviseur de tension constitué par deux résistances en série, avec, de préférence, un condensateur-en parallèle, la. borne - médiane du pont diviseur de tension est reliée à une borne d'une diode Zener dont l'autre borne constitue la borne de sortie dudit élément d'entrée, tandis que le potentiel de cette borne de sortie est limité inférieurement et su- périeurement en la reliant, par l'intermédiaire de diodes, à des points dont les potentiels sont égaux aux valeurs limites fixées, à la chute près de tension dans les diodes.
En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire l'élément d'entrée conforme à l'invention et en analyser le fonctionnement.
La figure 1 représente l'élément d'entrée conforme à l'invention, divisé en quatre parties pour en analyser le ' fonctionnement.
Les figures 2, 3, 4 et 5 représentent successive- ment les tensions obtenues à la sortie de l'élément d'entrée en fonction de la tension d'entrée lorsqu'il est constitué d'abord de la première partie mise en évidence à la figure 1, puis de deux parties, ensuite de trois parties et enfin des quatre parties.
La figure 6 reconstitue l'élément d'entrée complet.
En se reportant à la figure 1, on voit que les ent- trémités 1 et 2 d'un pont diviseur de tension, constitué par deux résistances 3 et 4, sont reliés respectivement à des potentiels-HT et +Vp. Le contact mécanique de commande 5 est introduit entre l'extrémité 1 et la résistance 3. La
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borne médiane 6 de ce pont diviseur de tension constitue la sortie -4. de cette première partie d'élément d'entrée.
La seconde partie de l'élément d'entrée est formée par la diode Zener 7, l'entrée b de cette diode Zener reliée à la sortie a, et la sortie ± de cette diode Zener.
La troisième partie de l'élément d'entrée est for- mée par la diode 8, dont l'entrée d est reliée à la sortie c et la sortie est mise à la masse.
La quatrième partie est formée par la diode 9 dont l'entrée est mise au potentiel -Vn et la sortie e, reliée à la sortie ±, qui est alors reliée à la sortie S de l'élément d'entrée objet de l'invention.
La figure 2 représente les variations du potentiel.
-Va de la sortie a en fonction du potentiel -HT,variations qui sont proportionnelles. Soit -Vx le potentiel minimal/né- cessaire à la sortie du dispositif pour assurer un fonction- nement normal aux éléments logiques qu'il commande et -Vy le potentiel minimal susceptible d'agir sur ces mêmes éléments logiques et de les faire fonctionner. Pour obtenir une protection efficace contre les/parasites, on doit obtenir à la sortie a un potentiel -Vy pour une valeur aussi élevée que possible du potentiel -HTy à l'entrée.
Sur la figure 2, on peut remarquer que ce seuil -HTy n'est pas très élevé. On pourrait l'augmenter, soit en choisissant un potentiel +Vp plus élevé, soit en diminuant la valeur de la résistance 4. Dans les deux cas, cela entraî- nerait une augmentation notable de la consommation et des difficultés pour obtenir le potentiel -Vx pour une valeur acceptable du-;potentiel -HTx.
Si on complète le schéma par l'adjonction de la diode Zener 7, on obtient, comme caractéristique de sortie c, la courbe de la figure 3. En effet, la diode 3ener déplace les valeurs du potentiel -HT correspondant aux potentiels -Vx et -Vy, sans augmentation de la puissance dissipée dans
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le pont diviseur. Les seuils deviennent respectivement -HT'x et-HT'y. Cette caractéristique est obtenue grâce au fait que la diode Zener 7 présente une impédance très élevée tant qu'elle est parcourue par un courant faible ne l'ame- nant pas dans la région de Zener ; dès que la tension de Zener est atteinte, son impédance devient faible et le courant n'est plus limité que par la résistance en série (résistance de charge).
La figure 4 représente la caractéristique de l'en- trée d de la diode 8 reliée à la sortie c. Lorsque le contact 5 est ouvert, il y a, en effet, circulation de courant entre l'extrémité 2 et la masse, à travers la résistance 4 et les diodes 7 et 8 polarisées dans le sens direct. Le potentiel de d est alors égal à celui de la masse (Ov en général) plus la chute de tension directe dans la diode 8.
L'adjonction de la diode 9 limite le potentiel de sortie -Vs à une valeur voisine de -Vn (potentiel fixé à priori). De cette manière, le potentiel maximal de sortie sera égal à Vn plus la chute de tension directe dans la dio- de 9. La caractéristique réelle Va f (HT) de l'élément devient alors celle de la figure 5.
La figure 6 représente l'élément d'entrée avec tous ses éléments. Un condensateur 10, mis en parallèle avec la résistance 4, permet de réduire en 6 l'impédance alternative (contact 5 ouvert), et de court-circuiter les parasites de fréquence élevée. La résistance de charge 11 peut représenter une ou plusieurs entrées de transistors.
Dans l'exemple représenté, les potentiels d'entrée (-HT) et de sortie (-Vs) sont négatifs en vue de l'utilisa- tion/de transistors PNP , mais les mêmes dispositions sont valables pour des signaux de polarités complémentaires.
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"ELECTRICAL CIRCUIT INPUT ELEMENT, IN PARTICULAR LOGIC CIRCUIT"
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The present invention relates to an input element of an electrical circuit, making it possible to collect an electrical signal delivered by a mechanical device (switch, limit switch, push-button, etc.) working under a relatively high voltage and carrying sufficient current to avoid bad contacts, and to lower this signal to a level compatible with the attack of an electric circuit such as a logic circuit or a relay operating by all or nothing.
We know, in fact, that logical elements with transistors, for example, consume very little current and work at low voltage. A mechanical contact directly controlling such an element would be in poor operating conditions, the current not always passing through the contact with negligible voltage drop. An entry element must precisely overcome these drawbacks.
Another function of the input element is to short-circuit interference due to capacitive connections between cables or to inductions.
It is already known to use as input element a voltage divider bridge formed by two resistors in series, the mechanical control member being placed at one end of the divider bridge and the circuit to be controlled being connected to the middle post of the dividing bridge. The disadvantage of this arrangement is a large current consumption and poor protection against interference signals, even with a capacitor in parallel.
It is also known to use an assembly different from the previous one in that one of the resistors is replaced by a Zener diode. This assembly consumes less current than the preceding one, but the output, whether there is or not
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a capacitor in parallel with the Zener diode is poorly protected against a parasitic signal appearing at the input.
The present invention, the Serge GHIDIONESCU system, has as its object a novel input element avoiding the drawbacks of currently known devices. This new input element is characterized in that the mechanical control member being introduced at one of the ends of a voltage divider bridge formed by two resistors in series, with, preferably, a capacitor. parallel, the. - middle terminal of the voltage divider bridge is connected to a terminal of a Zener diode, the other terminal of which constitutes the output terminal of said input element, while the potential of this output terminal is limited below and above by connecting it, by means of diodes, to points whose potentials are equal to the fixed limit values, with the near drop in voltage in the diodes.
With reference to the attached schematic figures, the input element according to the invention will be described and its operation analyzed.
Figure 1 shows the input element according to the invention, divided into four parts to analyze the 'operation.
Figures 2, 3, 4 and 5 successively represent the voltages obtained at the output of the input element as a function of the input voltage when it is first made up of the first part highlighted in Figure 1, then two parts, then three parts and finally four parts.
FIG. 6 reconstructs the complete input element.
Referring to FIG. 1, it can be seen that the inputs 1 and 2 of a voltage divider bridge, formed by two resistors 3 and 4, are respectively connected to potentials-HT and + Vp. The mechanical control contact 5 is introduced between end 1 and resistor 3. The
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middle terminal 6 of this voltage divider bridge constitutes output -4. of this first part of input element.
The second part of the input element is formed by the Zener diode 7, the input b of this Zener diode connected to the output a, and the output ± of this Zener diode.
The third part of the input element is formed by the diode 8, the input d of which is connected to the output c and the output is earthed.
The fourth part is formed by the diode 9, the input of which is placed at the potential -Vn and the output e, connected to the output ±, which is then connected to the output S of the input element which is the subject of the invention. .
Figure 2 represents the variations of the potential.
-Va of output a as a function of the -HT potential, variations which are proportional. Let -Vx be the minimum / necessary potential at the output of the device to ensure normal operation of the logic elements that it controls and -Vy the minimum potential capable of acting on these same logic elements and making them operate. To obtain an effective protection against the / parasites, one must obtain at the output a potential -Vy for a value as high as possible of the potential -HTy at the input.
In FIG. 2, it can be noted that this threshold -HTy is not very high. It could be increased, either by choosing a higher potential + Vp, or by reducing the value of resistance 4. In both cases, this would lead to a notable increase in consumption and difficulties in obtaining the potential -Vx. for an acceptable value of the-; potential -HTx.
If we complete the diagram by adding the Zener diode 7, we obtain, as output characteristic c, the curve of figure 3. In fact, the 3ener diode displaces the values of the potential -HT corresponding to the potentials -Vx and -Vy, without increasing the power dissipated in
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the divider bridge. The thresholds become -HT'x and-HT'y respectively. This characteristic is obtained thanks to the fact that the Zener diode 7 has a very high impedance as long as it is traversed by a weak current which does not bring it into the Zener region; as soon as the Zener voltage is reached, its impedance becomes low and the current is only limited by the series resistance (load resistance).
FIG. 4 represents the characteristic of input d of diode 8 connected to output c. When contact 5 is open, there is, in fact, current flow between end 2 and ground, through resistor 4 and diodes 7 and 8 polarized in the forward direction. The potential of d is then equal to that of the mass (Ov in general) plus the forward voltage drop in the diode 8.
The addition of diode 9 limits the output potential -Vs to a value close to -Vn (potential fixed a priori). In this way, the maximum output potential will be equal to Vn plus the forward voltage drop in diode 9. The real characteristic Va f (HT) of the element then becomes that of figure 5.
Figure 6 shows the input element with all its elements. A capacitor 10, placed in parallel with the resistor 4, makes it possible to reduce the AC impedance to 6 (contact 5 open), and to short-circuit high frequency interference. The load resistor 11 can represent one or more transistor inputs.
In the example shown, the input (-HT) and output (-Vs) potentials are negative for the use of PNP transistors, but the same arrangements are valid for signals of complementary polarities.