11~4~Z4~
La présente invention concerne les cixcuits temporisa-teurs à sécurit~ intrinsèque pour relais. En signalisation ferro-viaire, command~s par block automatique, ils retardent d'un temps fixe et ajustable l'excitation du relais qui leur est associé.
Il existe des circuits temporisateurs simplifi~s utili-sant la charge d'un condensateur aliment~ par une source de ten-sion continue a travers une résistance. La tension disponible aux bornes du condensateur, fonction croissante du temps, est utilisée pour polariser la base d'un transistor. Rendu conducteur au bout d'un temps qui varie avec la constante de temps du circuit, le transistor permet d'alimenter l'enroulement du relais associé par la source de tension continue.
De tels dispositifs sont simples, peu coûteux et peu en-combrants mais ils ont l'inconvenient de ne pas être à sécurité
'~ $ntrinsaque. ' .~
Dans le dispositif décrit ci-dessus, par exemple, la cou-pure du condensateur de charge provoque l'excitation pr~maturée j du relais à travers le transistor rendu conducteur. Cette action ' entra~ne une diminution du temps de r~ponse du circuit temporisa-,, .
;1 20 teur. Or, la sécurité exige que le temps de réponse ne soit jamais inférieur à celui qui est fixé par la temporisation nominale.
Le circuit à s~curit~ intrinseque ælon l'invention, est conçu pour que la dét~rioration d'un quelconque de ses composants ' ne puisse jamais provoquer un temps de réponse inférieur à la tem-` porisation nominale.
Il est caract~risé en ce qu'il comporte:
- un premier condensateur chargé par une source de tension conti-nue ~ travers une résistance ajustable, ~ un oscillateur générateur d'une tension sinuso~dale transformée , 30 en impulsions par un conformateur d'impulsions attaquant la gâ-i chette d'un transistor ~ effet de champ permettant la d~charge du premier condensateur ~ travers le primaire d~un premier .
lV4SZ4~
transformateur sous forme d'impulsions traversant successivement un seuil de tension et un premier amplificateur commandant une porte à travers un deuxième transformateur, ladite porte permet-tant à un deuxième amplificateur d'amplifier les signaux de l'oscillateur à travers un troisieme transformateur, la sortie du deuxieme amplificateur étant reli~e par un quatrieme trans-formateur à un redresseur alimentant l'enroulemen~ du relais, - une liaison capacitive entre l'oscillateur et la borne positive du premier condensateur.
Un mode de réalisation pr~férée de la présente invention sera d~crit ci-apres avec référence aux dessins annexes où:
- la figure 1 représente le schéma fonctionnel du circuit tempori-sateur selon l'invention, - la figure 2 représente le schéma détaillé du circuit de la figure 1.
Sur la figure 1, un premier condensateur 1 est charg~
par une source de tension continue ~ travers une résistance 2 ajustable. Un oscillateur 3 est relie à un conformateur d'impul-sions 4 qui attaque la g~chette d'un transistor à effet de champ 5 dont une borne est à la masse et l'autre reliée au point 6, commun au condensateur 1 et à la resistance 2, à travers le primaire d'un premier transformateur 7 dont le secondaire attaque un seuil de tension 8. Celui-ci commande un premier amplificateur d'impulsion~
9 relie à une porte 10 par l'intermédiaire d'un deu~ieme trans-formateur 11.
Un deuxi~me amplificateur 12 est relié d'une part a la porte 10 par untroisième transformateur 13 et ~ un pont redresseur 14 par un quatrième transformateur 15. Les bornes continues du redresseur 14, servant de bornes de sortie pour le circuit tem-porisateur, alimentent l'enroulement du relais.
Les signaux de l'oscillateur 3 commandent la porte 10 par l'intermédiaire du secondaire d'un cinquième transformateur 16 dont le primaire 17 constitue l'inductance de l'oscillateur 3 .
~ 2 ~
1045Z4~
Le condensateur 18 relie l'oscillateur 3 a la masse par 1'inter-médiaire du condensateur 1. Les liaisons 19, 20 et 21 sont préci-sees plus loin. Une diode Zener est placée entre le pôle positif de la source de tension continue et la masse; une résistance R
est placée entre le pôle n~gatif dela source de tension continue et la masse.
Sur la figure 2 sont representes l'oscillateur 3 dont la sortie 22 attaque l'entree du conformateur d'impulsions repr~- .
:~ senté partiellement en 23, la liaison 19 entre le seuil de tension 8 et le transistor 24 de l'oscillateur 3 au moyen d'une premier~
résistance 25, la liaison 20 entre le seuil de tension 8 et le . . .
transistor 26 du conformateur d'impulsions par une deuxi~me resis-tance 27 en serie avec une troisième resistance 28, et la liaison . .
~ 21 entre la base du transistor 26 et le secondaire du deuxieme transformateur 11 relie à la porte 10 en 29.
La sortie de la partie 23 du conformateur d'impulsions . .
' est représent~e en 30. Le circuit de sortie 31 du conformateur d'impulsions comprend un transistor de sortie 32 dont le collecteur est relié à la g~chette du transistor à effet de champ par une 20 quatrième résistance 33 et ~ la masse par une cinqui~me résistance .l 34.
La sortie 30 de ~ ~rtie 23 du conformateur d'impulsions attaque l'entrée du circuit de sortie 31 par l'intermédiaire de l'amplificateur 35.
L'entrée du circuit de sortie 31 attaque l'émetteur du ~nsistor de sortie 32 ~ travers la résistance 36, le condensateur 37 et la diode 38 dont la cathode est reliée au pôle n~atif de la source de tension continue.
' Le fonctionnement est le suivant:
:i L!oscillateur 3 ~fig. 1) fournit une tension sinusoidale de 1800 Hz. Cette tension est transformée en impulsions de 2 micro-secondes par le conformateur d'impulsions 4 dlune manière qui sera - 3 - :
' ~45~4~L
pr~cisée plus loin. Les impulsions rendent conducteur le transis-tor à effet de champ 5, provoquant aux bornes du primaire du premier transformateur 7 des impulsions de 2 microsecondes et d'amplitude proportionnelle a la tension de charge du condensateur 1.
Quand les impulsions ont une amplitude suffisante, elles ~ranchissent le seuil de tension 8 et, apres amplifica~on par le premier amplificateur 9, autorisent l'ouverture de la porte 10.
Cette ouverture permet l'amplification par 12 du signal de l'oscil-lateur 3 transmis ~ la ~rte 10 par le secondaire du cinquieme trans-formateur 16.
Apres redressement par le circuit 14, le signal de llos-cillateur excite le relais avec un certain temps de r~ponse.
La temporisation est fonction de la constante de temps formée par la r~sistance ajustable 2 et ~ condensateur 1 ainsi que de la valeur du seuil de tension.
La partie 23 du conformateur d'impulsions (fig. 2), l'am-plificateur 35 et le circuit de sortie 31 du conformateur d'impul-sions permettent d'expliquer comment la tension sinuso~dale fournie par l'oscillateur 3 est transformée en impulsions appliquées sur la gâchette du transistor a effet de champ.
Command~ par 1'oscillateur 3, le transistor d'entrée de 23 dont le collecteur est relie à la resistance 27, produit sur son collecteur un signal carre de fr~quence égale ~ celle du signal de l'oscillateur. Lorsque ce transistor est bloqué, le condensateur de la partie 23 se charge a travers les resistances 27 et 28.
L'existence du courant de charge confirme l'état conducteur du tran-sistor dont le collecteur est relié a la sortie 30 de la partie 23 du conformateur d'impulsions. Quand le potentiel de l'émetteur du transistor 26 atteint le potentiel de base fixé au point 29, le transistor 26 devient conducteur et les deux transistors de 23 qui ont chacun leur base reliée au collecteur de l'autre s'amorcent en-semble comme un thyristor. Le front négatif obtenu est dérivé par 1045Z4~
le condensateur de 23 et bloque le transistor de 23 reli~ à la sortie 30 pendant un temps de 2 microsecondes donné par la constante de temps de recharge du condensateur de 23. Le désamorçage des deux transistors de 23 qui ont chacun leur base reliée au collecteur de l'autre se fait par annulation du courant dans la r~sistance 28 quand le transistor d'entrée de 23 redevient conducteur.
Sur la figure 2, on voit que le transistor de sortie de l'amplificateur 35 est conducteur pendant 2 microsecondes. Il permet la charge du condensateur 37 à travers la résistance 36 et la diode 38, ce qui bloque le transistor 32 et rend le transistor à effet de champ 5 conducteur pendant 2 microsecondes.
La sécurité intrins~que du dispositif est assuree par le condensateur 18 (fig. 1), les liaisons ~, 20, 21 (fig. 2) et le cir-cuit de sortie 31 du conformateur d'impulsions (fig. 2).
En effet, en cas de coupure de la resistance du seuil de tension 8 reli~ au primaire du deuxi8me transformateur 11, le seuil de tension devient nul et la liaison 20 bloque le transistor 26 du conformateur d'impulsions d'une part (le potentiel de l'émet-teur de 26 ne pouvant atteindre celui du point 29, le transistor 26 se bloque), la liaison 21 empêche la porte 10 de s'ouvrir, d'autre part ~le condensateur de la porte 10 ne peut se charger que si le transistor 26 est conducteur). De plus, la liaison 19 met l'oscilla-teur 3 en panne par abaissement de la polarisation de la base du -~ transistor 24.
;~ Toute panne de l'oscillateur ~ du conformateur d'impulsions provoque la disparition des impulsions, rend le transistor a effet de champ conducteur en permanence, ce qui provoque la d~charge ~ - rapide du condensateur 1 faisant ainsi réitérer le circuit tempori-7 sateur.
En effet, en l'absence d'impulsions, le condensateur 37 (fig. 2) ne peut plus se charger ~ travers la r~sistance 36 et la ,. :; . ~ . . . . -, ........... ,: ~ .
~S241 diode 38. Le transistor 32 a son ~metteur et sa base au même poten-tiel et se bloque en permanence.
En ca6 de coupure du condensateur 1, l'oscillateur 3 tombe en panne car la r~action n'est plus assurée par le condensateur 18.
En outre, si une résistance vient à apparaître en série avec le condensateur 1, ce qui pourrait diminuer la temporisation, l'oscillateur est mis en panne, ce qui provoque la r~itération du circuit temporisateur, comme on 1ia vu plus haut.
Enfin, en l'absence de tension d'alimentation, la gâchette du transistor à effet de champ est au potentiel de masse à travers les résistances 33 et 34. Le transistor à effet de champ est cons-tamment conducteur, ce qui permet encore une fois la d~charge com- -plete du condensateur 1 a travers le primaire du transformateur 7.
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- 6 - .~.:: :~ -.1 -. . . . ~ . - . . .. . - .. .. . . . - ... . , . .- .. .. . . . . 11 ~ 4 ~ Z4 ~
The present invention relates to temporized cixcuits intrinsically safe relays. In railway signaling road, controlled by automatic block, they delay by a time fixed and adjustable the excitation of the relay associated with them.
There are simplified timer circuits ~ s the charge of a capacitor supplied by a voltage source continues through resistance. The voltage available to capacitor terminals, increasing function of time, is used to bias the base of a transistor. Rendered driver at the end of a time which varies with the time constant of the circuit, the transistor supplies the winding of the associated relay by the DC voltage source.
Such devices are simple, inexpensive and inexpensive.
bulky but they have the disadvantage of not being safe '~ $ ntrinsaque. '. ~
In the device described above, for example, the cou-charge capacitor causes pr ~ matured excitation j of the relay through the transistor made conductive. This action causes a reduction in the response time of the time delay circuit ,,.
; 1 20 tor. Security demands that response time never be lower than that fixed by the nominal time delay.
The circuit of safety, intrinsic to the invention, is designed so that the deterioration of any of its components '' can never cause a response time lower than the time `nominal porization.
It is characterized in that it comprises:
- a first capacitor charged by a voltage source conti-naked ~ through an adjustable resistance, ~ an oscillator generating a sine voltage ~ dale transformed , 30 in pulses by a pulse shaper attacking the ga-i chette of a transistor ~ field effect allowing the d ~ charge of the first capacitor through the primary of a first .
lV4SZ4 ~
transformer in the form of pulses passing successively a voltage threshold and a first amplifier controlling a door through a second transformer, said door allows so much to a second amplifier to amplify the signals of the oscillator through a third transformer, the output of the second amplifier being connected by a fourth trans-trainer to a rectifier supplying the relay winding, - a capacitive link between the oscillator and the positive terminal of the first capacitor.
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings where:
- Figure 1 shows the block diagram of the time circuit sator according to the invention, - Figure 2 shows the detailed diagram of the circuit of Figure 1.
In Figure 1, a first capacitor 1 is charged ~
by a DC voltage source ~ through a resistor 2 adjustable. An oscillator 3 is connected to a pulse conformator sions 4 which attacks the ch ~ chette of a field effect transistor 5 one terminal is grounded and the other connected to point 6, common to capacitor 1 and to resistor 2, through the primary of a first transformer 7 whose secondary attacks a threshold of voltage 8. This controls a first pulse amplifier ~
9 connects to a door 10 via a deu ~ ieme trans-trainer 11.
A second amplifier ~ 12 is connected on the one hand to the door 10 by a third transformer 13 and ~ a rectifier bridge 14 by a fourth transformer 15. The continuous terminals of rectifier 14, serving as output terminals for the time circuit poriser, feed the relay winding.
Oscillator 3 signals control gate 10 through the secondary of a fifth transformer 16 whose primary 17 constitutes the inductance of the oscillator 3 .
~ 2 ~
1045Z4 ~
The capacitor 18 connects the oscillator 3 to ground via the mediator of the capacitor 1. The connections 19, 20 and 21 are specified see further. A Zener diode is placed between the positive pole of the DC voltage source and ground; resistance R
is placed between the negative pole of the DC voltage source and mass.
Figure 2 shows the oscillator 3, the output 22 attacks the input of the impulse shaper repr ~ -.
: ~ partially felt at 23, the link 19 between the voltage threshold 8 and the transistor 24 of the oscillator 3 by means of a first ~
resistor 25, the connection 20 between the voltage threshold 8 and the. . .
transistor 26 of the impulse shaper by a second resistor tance 27 in series with a third resistor 28, and the connection. .
~ 21 between the base of transistor 26 and the secondary of the second transformer 11 connects to door 10 at 29.
The output of part 23 of the pulse shaper . .
'is represented in 30. The output circuit 31 of the shaper of pulses comprises an output transistor 32 whose collector is connected to the g ~ chette of the field effect transistor by a 20 fourth resistance 33 and ~ the mass by a fifth ~ me resistance .l 34.
The output 30 of ~ ~ rtie 23 of the pulse shaper attacks the input of the output circuit 31 via amplifier 35.
The input of the output circuit 31 attacks the transmitter of the ~ output nsistor 32 ~ through resistor 36, capacitor 37 and the diode 38 whose cathode is connected to the n ~ atif pole of the source of DC voltage.
'' The operation is as follows:
: i The oscillator 3 ~ fig. 1) provides sinusoidal tension of 1800 Hz. This voltage is transformed into pulses of 2 micro-seconds by the pulse shaper 4 in a way that will - 3 -:
'' ~ 45 ~ 4 ~ L
pr ~ specified further. The pulses conduct the transis-tor with field effect 5, causing across the primary of the first transformer 7 pulses of 2 microseconds and amplitude proportional to the charging voltage of the capacitor 1.
When the pulses have sufficient amplitude, they ~ cross the voltage threshold 8 and, after amplifica ~ on by the first amplifier 9, authorize the opening of door 10.
This opening allows amplification by 12 of the signal from the oscillator-lateur 3 transmitted ~ la ~ rte 10 by the secondary of the fifth trans-trainer 16.
After rectification by circuit 14, the signal from llos-Cillator energizes the relay with a certain response time.
The time delay is a function of the time constant formed by the adjustable resistor 2 and ~ capacitor 1 as well as of the value of the voltage threshold.
Part 23 of the pulse shaper (fig. 2), the am-amplifier 35 and the output circuit 31 of the impulse shaper let us explain how the sinusoidal voltage supplied by oscillator 3 is transformed into pulses applied to the trigger of the field effect transistor.
Controlled by oscillator 3, the input transistor 23 whose collector is connected to resistance 27, produced on its collector a square signal with a frequency equal to that of the signal the oscillator. When this transistor is blocked, the capacitor of part 23 is charged through resistors 27 and 28.
The existence of the charging current confirms the conductive state of the tran sistor whose collector is connected to outlet 30 of part 23 of the impulse shaper. When the potential of the transmitter of the transistor 26 reaches the basic potential fixed at point 29, the transistor 26 becomes conductive and the two transistors of 23 which each have their base connected to the collector of the other are primed seems like a thyristor. The negative edge obtained is derived by 1045Z4 ~
the capacitor of 23 and blocks the transistor of 23 connected to the output 30 for a time of 2 microseconds given by the constant capacitor recharge time of 23. Defusing the two 23 transistors which each have their base connected to the collector of the other is done by canceling the current in the resistor 28 when the input transistor 23 becomes conductive again.
In FIG. 2, it can be seen that the output transistor of amplifier 35 is conductive for 2 microseconds. It allows the charge of the capacitor 37 through the resistor 36 and the diode 38, which blocks transistor 32 and makes the effect transistor conductive field 5 for 2 microseconds.
The intrinsic safety of the device is ensured by the capacitor 18 (fig. 1), the connections ~, 20, 21 (fig. 2) and the circuit output shaker 31 of the pulse shaper (fig. 2).
Indeed, in case of cut-off of the threshold resistance voltage 8 connected to the primary of the second transformer 11, the voltage threshold becomes zero and link 20 blocks the transistor 26 of the pulse shaper on the one hand (the potential of the of 26 cannot reach that of point 29, transistor 26 locks), link 21 prevents door 10 from opening, otherwise part ~ the capacitor of door 10 can only charge if the transistor 26 is conductive). In addition, the link 19 puts the oscilla-tor 3 broken down by lowering the polarization of the base of the - ~ transistor 24.
; ~ Any failure of the oscillator ~ of the pulse shaper causes the pulses to disappear, makes the transistor have effect permanently conducting field, which causes the charge ~ - fast capacitor 1 thus reiterating the time circuit 7 sator.
Indeed, in the absence of pulses, the capacitor 37 (fig. 2) can no longer load through the resistor 36 and the ,. :; . ~. . . . -, ...........,: ~.
~ S241 diode 38. The transistor 32 has its ~ transmitter and its base at the same poten-tiel and hangs permanently.
When the capacitor 1 closes, oscillator 3 breaks down because the reaction is no longer ensured by the capacitor 18.
In addition, if resistance occurs in series with capacitor 1, which could reduce the time delay, the oscillator is broken, which causes the re ~ iteration of the timer circuit, as seen above.
Finally, in the absence of supply voltage, the trigger of the field effect transistor is at ground potential across resistors 33 and 34. The field effect transistor is highly conductive, which again allows the charge to be charged -full of capacitor 1 through the primary of transformer 7.
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