FR2526611A1 - Emetteur de telemesure performant et a commutation rapide - Google Patents

Abstract

EMETTEUR POUR PROTHESE MEDICALE QUI EST HAUTEMENT PERFORMANT ET QUI PERMET EGALEMENT UN DEMARRAGE ET UN ARRET SUFFISAMMENT RAPIDES POUR QUE LA MEME BOBINE PUISSE ETRE UTILISEE POUR L'EMISSION ET POUR LA RECEPTION SANS DELAIS EXCESSIFS ENTRE LES DEUX MODES DE FONCTIONNEMENT. LORS DE L'EMISSION, UN CIRCUIT ACCORDE, COMPOSE D'UNE BOBINE 22 ET D'UN CONDENSATEUR 20, EST POMPE A UNE FREQUENCE EGALE A SA FREQUENCE DE RESONANCE. L'EMISSION EST INTERROMPUE A UN MOMENT OU LA QUASI-TOTALITE DE L'ENERGIE ACCUMULEE DANS LE CIRCUIT ACCORDE EST SOUS LA FORME D'UNE TENSION V ENTRE LES BORNES DU CONDENSATEUR ET OU LE COURANT A TRAVERS LA BOBINE D'INDUCTION EST APPROXIMATIVEMENT NUL. CELA PERMET QUE LA BOBINE D'INDUCTION 22 SOIT UTILISEE PRESQUE IMMEDIATEMENT POUR LA RECEPTION. AU DEBUT DU CYCLE D'EMISSION SUIVANT, LA TENSION QUI A ETE MAINTENUE ENTRE LES BORNES DU CONDENSATEUR 20 EST UTILISEE POUR EXCITER INITIALEMENT LE CIRCUIT ACCORDE.

Description

La présente invention concerne des émetteurs de télémesure

et, plus précisément, des émetteurs de télémesure qui sont utili-

sés dans des applications biomédicales

Il y a déjà de nombreuses années que des stimulateurs car-

diaques de type classique ont été dotés de possibilités de pro- grammation Un programmateur extérieur, manipulé par un médecin, émet des impulsions codées vers un récepteur de télémesure placé à l'intérieur du bottier du stimulateur Suivant les valeurs de

paramètres choisies par le médecin, le fonctionnement du stimu-

lateur peut être modifié Outre le changement du mode dans lequel fonctionne le stimulateur, il est possible de régler des choses

comme la sensibilité de l'amplificateur, la cadence de stimula-

tion et la largeur des impulsions.

Plus récemment, on s'est préoccupé de la transmission d'in-

formations dans le sens opposé, c'est-à-dire du stimulateur ou

de quelque autre prothèse médicale vers un moniteur extérieur.

La prothèse médicale peut donc transmettre des données sur son mode de fonctionnement et des informations à partir desquelles il est possible de déterminer l'état médical du malade Par exemple, il a été proposé que le stimulateur compte le nombre

d'événements d'intérêt particulier, notamment le nombre de batte-

ments prématurés qui sont survenus à la suite de la dernière interrogation, et qu le médecin soit renseigné sur ce point par affichage des données émises à partir du stimulateur sur un

écran de contrôle extérieur.

Des systèmes de télémesure de ce genre, dans lesquels des informations peuvent être transmises dans les deux sens, sont

connus depuis de nombreuses années, non seulement dans des appli-

cations biomédicales, mais aussi dans bien d'autres Toutefois

il existe certains problèmes qui sont particuliers aux applica-

tions biomédicales, problèmes qui n'ont pas été complètement résolus En premier lieu, beaucoup de prothèses médicales, telles que les stimulateurs cardiaques, sont complètement blindées dans un bottier métallique hermétiquement fermé Cela veut dire que le signal, dans les deux sens, doit traverser le bottier Afin d'éviter les pertes excessives par courants de Foucault si la transmission électromagnétique elle-même s'effectue à travers le

bottier, la vitesse de transmission des données doit être limitée.

Dans de nombreux systèmes, la transmission alterne dans les deux sens C'est en particulier le cas lorsque la transmission à partir du stimulateur a lieu uniquement en réponse à un signal d'interrogation produit extérieurement Bien que les Protocoles diffèrent, il est tout à fait courant que le stimulateur doive

être commuté rapidement entre les modes de fonctionnement émis-

sion et réception La nécessité que le circuit du:stimulateur

soit rapidement commuté de l'un à l'autre des modes de fonction-

nement est particulièrement importante lorsque la cadence des données est limitée Les systèmes de télémesure biomédicale de ce type, connus dans l'état antérieur de la technique, n'ont

généralement pas permis que le stimulateur soit rapidement com-

muté entre les modes de fonctionnement émission et réception.

Le but général de l'invention est de fournir un émetteur

de télémesure qui soit capable de démarrer et de s'arrêter rapi-

dement On entend par là que ai une salve d'impulsions est émise, dès que l'émetteur est mis en marche, les impulsions qui sont produites ont la pleine amplitude, de telle manière que les premières impulsions d'une séquence ne soient pas "gaspillées": il n'y a pas besoin de temps en plus pour que débute l'émission en bonne et due forme Cela veut dire aussi qu'à la fin de l'émission d'une salve d'impulsions, une commutation immédiate dans le mode de fonctionnement réception est possible: la même bobine utilisée pour l'émission peut être utilisée immédiatement

pour la réception, sans qu'il y ait un délai d'attente apprécia-

blé pour que des circuits se mettent en train.

L'un des facteurs les plus importants à prendre en considé-

ration dans la conception d'une prothèse médicale telle qu'un simulateur cardiaque est celui de la puissance dissipée Une pile de stimulateur doit durer des années Evidemment, les fonctions supplémentaires d'émission et de réception de données entraînent une dépense d'énergie Pour ne pas nuire à la longévité d'un stimulateur, il est très important que le système de télémesure soit aussi performant que possible C'est l'émetteur aui pose le

problème le plus grave en ce qui concerne la dissipation d'énergie.

Dans le cas typique, on utilise un circuit accordé pour commander

les oscillations dans la bobine d'émission A la fin d'une séquen-

ce d'émission, de l'énergie est accumulée dans le circuit accordé sous forme de courant qui passe à travers la bobine et de charge qui est accumulée dans un condensateur Si on laisse l'énergie se

dissiper, elle est tout simplement gaspillée Il serait très sou-

haitable de conserver toute forme d'énergie qui est accumulée dans le circuitaccordé, de telle manière qu'elle soit disponible pour la séquence d'émission suivante En outre, tout circuit qui *est utilisé à cet effet doit faire usage de transistors CIMOS qui sont connus pour leur faible puissance dissipée (raison pour

laquelle ils sont traditionnellement utilisés dans des' stimula-

teurs cardiaques et d'autres prothèses médicales).

Un autre but de la présente invention est de fournir un

émetteur de télémesure hautement performant qui, tout en permet-.

tant un démarrage et un arrêt rapides de salves d'impulsions

porteuses, réduise aussi à un minimum les pertes d'énergie.

En bref, suivant les principes de la présente invention, il est proposé un émetteur de classe O; de même que dans l'état antérieur de la technique, l'émetteur se compose d'un circuit

accordé qui est pompé pendant chaque cycle de fonctionnement.

mais à la fin d'une séquence d'émission, l'émetteur est mis hors

tension au moment o le courant à travers la bobine est approxi-

mativement nul et que pratiquement toute l'énergie accumulée dans

le circuit accordé est souis la forme de charge dans le condensa-

teur Du fait qu'il n'y a presque pas de courant à travers la bobine, le récepteur qui est raccordé à celle-ci peut commencer à fonctionner presque immédiatement, la bobine captant tout signal électromagnétique qui est émis à partir d'un dispositif extérieur Pendant le mode de fonctionnement réception, la charge reste accumulée dans le condensateur Au début d'un autre cycle d'émission, le condensateur est réinséré dans le circuit accordé

juste à l'instant correct pour que la charge initiale du conden-

sateur puisse commander un cycle d'oscillations à la pleine amplitude, le circuit accordé étant de nouveau pompé au cours de chaque cycle De cette manière, non seulement un minimum d'énergie est gaspillé, mais la toute première impulsion qui est émise a la pleine amplitude et à l'achèvement de la dernière

impulsion, la bobine est prête à fonctionner dans le mode récep-

tion. D'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente

invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée

qui suit, donnée en référence aux dessins ci-annexés.

La fig l représente une source de signaux d'horloge pour la comnande du fonctionnement du système de télémesure de la

présente invention.

La fig 2 représente le mode de réalisation de la présente

invention choisi à titre d'illustration.

La fig 3 reproduit plusieurs formes d'onde qui aideront à

comprendre le fonctionnement du système de la fig 2.

Un stimulateur cardiaque typique comprend un bottier de titane Comme on l'a vu, afin de réduire les courants de Foucault, les données doivent être transmises à travers ce boîtier à des cadences relativement faibles Dans la forme de réalisation de la présente invention choisie à titre d'illustration, on utilise une fréquence de 8 k Hz L'horloge de base pour le système est

un oscillateur 10 à 32 k Hz, tel que représenté sur la fig 1.

Cinq bascules bistables de type D servent à diviser la fréquence de l'horloge de base (bien que les seuls signaux d'horloge qui soient effectivement utilisés dans le système de la fig 2 soient les signaux de 1 k Hz, de 8 k Hz et de 32 k Hz) Chaque bascule bistable de la fig 1 bascule lors du flanc montant de la forme d'onde appliquée à son entrée de synchronisation Chaque bascule bistable se comporte comme un compteur de division par deux, en raison du raccordement de sa sortie Q à son entrée D, de façon connue en soi Les six premières formes d'onde sur la fig 3 représentent le signal d'horloge de 32 k Hz et les cinq signaux d'horloge qui en dérivent Chacune des formes d'onde de 16 k Hz à 1 k Hz représente le signal à la sortie Q de la bascule bistable

respective Etant donné que chaque bascule a son entrée de bascu-

lement raccordée à la sortie Q de la bascule précédente, chaque

bascule est basculée au moment o la sortie Q de la bascule pré-

cédente devient haute; autrement dit, chaque bascule est basculée

au moment of la sortie Q de la bascule précédente devient basse.

C'est pour cette raison que les formes d'onde de 16 k Hz à 1 k Hz sur la fig 3 présentent des transitions au moment o la forme

d'onde de fréquence d'horloge immédiatement supérieure, corres-

pondant à la bascule précédente, présente un flanc descendant.

Le système de la fig 2 comprend une seule bascule bistable de type D, désignée par 14, qui est commandée par trois des signaux d'horloge Deux transistors sont utilisés, un transistor 16 à canal P et un transistor 18 à canal N Le circuit accordé se compose d'un condensateur 20 et d'une bobine 22 La tension au point de jonction du condensateur et de la bobine d'induction est désignée par la lettre V et le courant à travers la bobine par la lettre I Lorsque le courant change de direction à une cadence de 8 k Hz, des impulsions sont émises De même, la bobine

22 capte des signaux produits extérieurement, la tension V repré-

sentant le signal reçu Le récepteur 24 n'a été indiqué que sous forme de bloc, eu égard au fait qu'il peut être de n'importe quel type classique Selon ce qui a été indiqué, ce que l'on veut,

c'est un émetteur qui puisse démarrer et s'arrêter rapidement.

Comme on le verra, dès qu'un cycle d'émission cesse, il ne passe pas de courant à travers la bobine et le récepteur peut commencer

presque imnéliatement à traiter les signaux captés par la bobine.

En considérant les farmes d'onde de la fig 3, on notera que la forme d'onde de 1 k Hz est désignée comme représentant également le signal TN Le commutateur 12 est simplement un commutateur qui est intercalé entre l'horloge à 1 k Hz d'une part et la bascule bistable 14 et le transistor 18 d'autre part Le signal d'horloge de 1 k Hz n'a d'effet sur le système que si le

commutateur 12 est fermé (raccordé à la ligne du signal de 1 k Hz).

La seule contrainte imposée au fonctionnement du commutateur 12 est qu'il se ferme d'abord (lorsqu'une information doit être émise) alors que le signal d'horloge de 1 k Hz est bas, qu'il reste fermé pendant que le signal d'horloge de 1 k Hz est haut et qu'il ne s'ouvre qu'après que le signal d'horloge est redevenu bas Comme on le verra ci-après, un potentiel bas appliqué à

l'entrée D de la bascule bistable 14 ou à la gâchette du transis-

tor 18 n'a aucun effet sur le fonctionnement du système Ce n'est que quand l'entrée D de la bascule et la gâchette du transistor

sont hautes que l'émission a lieu Ainsi, pourvu que le commu-

tateur 12 soit fermé avant que l'impulsion d'horloge de 1 k Hz ne devienne haute et pourvu qu'il ne soit ouvert qu'après que le

signal d'horloge est redevenu bas, c'est en fait le signal d'hor-

loge de 1 k Hz qui commarie l'émission, comme si le commutateur 12 n'était même pas présent Toutes les fois que le commutateur 12 est fermé pendant la moitié positive d'une période du signal d'horloge de 1 k Hz, il commande une salve de quatre périodes Si le commutateur reste ouvert, il n'est pas produit de salve Le commutateur représenté est de type mécanique, mais il est bien

entendu qu'on préférera dans la pratique un commutateur électro-

nique: il en existe de nombreux modèles qui peuvent tous convenir.

Toutes les fois que le signal d'horloge de 8 k HZ devient haut, la bascule bistable 14 est basculée et elle prend un état qui représente le potentiel à son entrée D On notera, d'après les formes d'onde de la fig 3, que chaque transition positive du signal d'horloge de 8 k Hz qui survient alors que le signal TN

est bas n'a aucun effet sur l'état de la bascule bistable 14.

Après que la bascule bistable a d'abord été positionnée dans l'état 0, elle reste dans cet état tant que son entrée D est au potentiel bas La sortie Q de la bascule reste donc haute, comme le montre la septième forne d'onde de la fig 3 Lorsque le

signal TN devient haut, le signal d'horloge de 8 k Hz devient bas.

Cela n'a pas d'effet sur l'état de la bascule; le dispositif n'est basculé que quand un gradin positif apparaît à son entrée de basculement C'est au moment o le signal d'horloge de 8 k Hz devient ensuite haut que l'état de-la bascule passe à 1 A ce moment, la sortie Q devient basse, comme le montre la septième

forme d'onde de la fig 3 Cela se produit lors du flanc descen-

dant d'un signal d'horloge de 32 k Hz Environ 15 microsecondes plus tard, le signal d'horloge de 32 k Hz devient haut Etant

donné que ce signal d'horloge est appliqué directement à l'en-

trée de remise en l'état initial de la bascule bistable 14, celle-ci est immédiatement ramenée dans l'état O et sa sortie Q devient haute de nouveau En conséquence, le résultat total est que la sortie Q de la bascule bistable présente une impulsion

négative qui a une durée d'environ 15 microsecondes.

Il se produit la même chose pendant chacune des trois périodes suivantes du signal d'horloge de 8 k Hz Pendant le temps

o le signal TN est haut, le flanc montant de la quatrième impul-

sion du signal de 8 k Hz fait que la sortie Q de la bascule bista-

ble 14 devient basse de la manière habituelle Lors du flanc

descendant du signal d'horloge TN, l'entrée D de la bascule bista-

ble devient basse Bn conséquence, le flanc montant de l'impulsion d'horloge de 8 k HZ suivante ne produit aucun changement de l'état de la bascule bistable, puisque celle-ci est déjà dans l'état O

et qu'elle y reste.

Ce sont les quatre impulsions négatives à la sortie Q de la

bascule bistable 14 qui commandent l'opération d'émission.

En supposant que le commutateur 12 est fermé alors que le signal d'horloge de 1 k Hz est au potentiel bas (c'està-dire la situation requise, comme on le verra ci-après), la gâchette du transistor 18 est au potentiel bas et ce transistor est maintenu bloqué De même, la sortie Q de la bascule bistable 14 est au potentiel haut; du fait que la sortie Q est raccordée à la gâchette du transistor 16, celui-ci est également maintenu bloqué On supposera que le condensateur 20 est initialement chargé, sa

borne inférieure étant au potentiel positif et sa borne supé-

rieure étant mise à la terre par l'intermédiaire de la bobine 22 (on verra ci-après que ces hypothèses sont justifiées) Le transistor 16 est raccordé à une source de potentiel positif 30, par exemple une pile Si l'on néglige les chutes de potentiel à travers les deux transistors, la quasi totalité du potentiel

de la source apparaît aux bornes du condensateur 20.

La huitième forme d'onde de la fig 3 représente le potentiel

V dans le circuit de la fig 2 Au début de la séquence d'émis-

sion, le signal TN devient haut et le transistor 18 devient passant Mais le transistor 16 est toujours bloqué et le résultat net du passage à l'état passant du transistor 18 est que le condensateur 20 et la bobine 22 sont en circuit fermé Le circuit commence à osciller, le courant circulant vers le haut à travers la bobine 22 Dès que la borne inférieure du condensateur est reliée à la terre par le transistor 18, du fait que le potentiel de la pile apparaît toujours aux bornes du condensateur, le

potentiel V tombe rapidement, comme le montre la fig 3.

La dernière forme d'onde de la fig 3 représente le courant à travers la bobine Initialement, le courant de la bobine est nul Lorsque le circuit accordé commence à osciller lors du

flanc montant de la forme d'onde T , le courant qui passe à tra-

vers la bobine est dans le sens opposé au sens 'positif" indiqué

sur la fig 2, ce qui fait que le courant initial dans la derniè-

re forme d'onde de la fig 3 est négatif.

Le condensateur et la bobine d'induction sont accordés sur 8 k Hz On notera que le signal d'horloge de 8 k Hz devient bas lorsque le signal 1 N devient haut Après qu'une demi-période du signal d'horloge de 8 k Hz s'est déroulée, une demi-période de l'oscillation du circuit accordé a eu lieu En conséquence, au

moment oh le signal d'horloge de 8 k Hz devient haut, le poten-

tiel V est au maximum de ce qu'il peut atteindre et le courant à travers la bobine est passé par son maximum négatif et est

revenu à zéro, en préparation d'un changement de sens C'est jus-

te à ce moment que la sortie Q de la bascule bistable 14 devient basse pour 15 microsecondes, pour mettre à l'état passant le transistor 16 A cet instant, il se produit une montée rapide du potentiel V, en raison du raccordement du point de jonction du condensateur et de la bobine d'induction à l'alimentation positive par l'intermédiaire du transistor 16 Le transistor est maintenu à l'état passant pendant 15 microsecondes environ et le

potentiel V reste donc à la valeur de l'alimentation (en négli-

geant la chute à travers le transistor) jusqu'à ce que la sortie Q devienne haute et mette le transistor à l'état bloqué A ce moment, le circuit accordé commence à osciller de nouveau Une période presque complète se produit et juste au moment of le potentiel V approche d'un maximum, le transistor 16 conduit de nouveau Quelle que soit la mesure dans laquelle le potentiel aux bornes du condensateur n'est plus égal au potentiel de l'alimentation en raison des pertes dans le circuit accordé, le potentiel du condensateur (potentiel V) est amené par pompage -à la valeur maximale A la fin de la seconde impulsion de pompage de 15 microsecondes, le circuit accordé oscille de nouveau Ce processus se poursuit jusqu'à ce que le condensateur ait été pompé pour la quatrième fois A la fin de la quatrième impulsion de pompage, le circuit accordé oscille de nouveau Cette fois, le transistor 18 est mis à l'état bloqué au milieu de la période, au moment o le signal TN devient bas Bn conséquence, le circuit accordé ne peut plus osciller, du fait que le condensateur et la bobine d'induction ne sont plus raccordés en circuit fermé La borne supérieure du condensateur est reliée de nouveau à

la terre à travers la bobine d'induction et, tandis que le con-

densateur reste chargé, le potentiel V s'élève au niveau de la

terre; la borne inférieure du condensateur reste flottante.

L'énergie accumulée dans le condensateur est utilisée pour mettre

le circuit accordé sous tension au début de la séquence d'émis-

sion suivante.

Le courant à travers la bobine 22 peut être analysé de

manière semblable Comme on l'a déjà vu, jusqu'à ce que la pre-

mière impulsion à la sortie Q de la bascule bistable soit produite, la forme d'onde du courant parcourt une demi-période Il apparaît une certaine déformation de la forme d'onde du courant au moment o le transistor 16 devient passant et of le courant à travers

la bobine est pompé dans le sens positif La forme d'onde du cou-

rant présente donc une montée rapide au début de chaque impulsion Q A la fin de chaque impulsion de pompage, le courant continue à osciller et il atteint un maximum juste au moment o la tension aux bornes du condensateur est nulle Vers la fin de l'opération par impulsions, lorsque l'oscillateur est interrompu avec le blocage du transistor 18, la tension aux bornes du condensateur est près de sa valeur négative maximale Le courant dans la bobine d'induction approche d'une valeur nulle à cet instant et il cesse

de passer presque instantanément.

Ainsi, non seulement le courant dans la bobine d'induction est très près de zéro lorsque l'émission cesse, mais la borne supérieure du condensateur est mise à la terre, ce qui justifie l'hypothèse posée au début, à savoir que la tension aux bornes du condensateur est proche du maximum, sa borne supérieure ou potentiel V étant au potentiel de la terre Il est donc visible

que le récepteur peut commencer à fonctionner presque irr Cédiate-

ment, sans perturbation due au circuit d'émission De fait, la

tension aux bornes du condensateur 20 n'a aucune importance pen-

dant la réception, puisque sa borne inférieure est flottante en raison du fait que le transistor 18 ne conduit pas Il n'y a pas de passage de courant à travers la bobine et tout signal produit

extérieurement qui est capté par la bobine donne lieu à un poten-

tiel V qui peut être traité par le récepteur Pourvu que l'émis-

sion extérieure cesse avant que le commutateur 12 ne soit fermé et que le potentiel V ne revienne au potentiel de la terre, le potentiel V présente un gradin négatif de forte pente au début

du cycle d'émission suivant.

Il importe d'analyser de façon plus détaillée les formes d'onde de tension et de courant Pendant l'émission, le il transistor 18 est maintenu à l'état passant et le transistor 16

est commandé par des impulsions étroites à la fréquence de réso-

nance de la bobine accordée (ou à une fréquence qui est au moins approximativement égale à la fréquence de résonance) Pour mettre fin à une salve d'impulsions, le transistor 18 est mis à l'état bloqué, alors que le potentiel V est presque à sa valeur négative

maximale et que le courant à travers la bobine est presque nul.

Le courant à travers la bobine n'est pas tout à fait nul, du fait que la dernière demi-période d'oscillation du courant n'est pas IQ une demipériode complète: l'oscillation ne peut pas débuter avant que la dernière impulsion de 15 microsecondes soit terminée et cela signifie forcément que le courant à travers la bobine n'est pas tombé à zéro au moment oh le transistor 18 est mis à l'état bloqué Néanmoins, le courant à travers la bobine tombe rapidement à zéro; les oscillations sont produites à la fréquence de résonance de la bobine et d'une éventuelle capacité parasite dans son entourage Le fort amortissement auquel on peut s'attendre fait que le courant décrolt rapidement, comme on peut le voir sur la forme d'onde du bas sur la fig 3 En réalité, il y a très peu d'énergie qui se dissipe de cette manière, car la quasi totalité de l'énergie primitivement accumulée dans le circuit accordé est maintenant sous la forme de charge dans le condensateur, ce qui en laisse très peu à pouvoir être dissipée dans la bobine

sous forme de pertes.

Lorsque le transistor 18 passe à l'état bloqué et interrompt le fonctionnement du circuit accordé, il apparaît presque le potentiel total de la pile aux bornes du condensateur 20, la borne inférieure du condensateur étant positive par rapport à sa borne supérieure Dès que le courant à travers la bobine cesse et que la borne supérieure du condensateur s'élève au potentiel de la terre (comme indiqué à l'extrémité droite de la forme d'onde de tension sur la fig 3), la borne inférieure du condensateur 20

devient flottante Le potentiel aux bornes du condensateur per-

siste, à l'exception de pertes minimes dues aux fuites, jusqu'à

ce que le transistor 18 soit de nouveau mis à l'état passant.

12- Lorsque cela se produit, la borne inférieure du condensateur est remise à la terre par l'intermédiaire du transistor Etant donné que le potentiel presque total de la pile est toujours présent aux bornes du condensateur, la borne supérieure devient négative par rapport à la terre, ce qui est indiqué par la chute rapide du potentiel V au début d'une salve d'impulsions C'est l'énergie qui est ainsi accumulée dans le condensateur qui permet la formation pratiquement instantanée de la première impulsion de

la salve.

On notera qu'avec les horloges utilisées dans la forme de réalisation de l'invention ici décrite, dans chaque période de 1 milliseconde du signal d'horloge de 1 k Hz, 0,5 millisecondes

sont disponibles pour 1 'émission, pendant laquelle quatre impul-

sions peuvent être émises en une salve, et que 0,5 millisecondes sont disponibles pendant lesquelles le récepteur 24 peut traiter

un signal émis extérieurement.

En ce qui concerne la forme d'onde de tension et comme on l'a vu précédemment, au début d'un cycle d'émission, la tension V tombe brusquement à un niveau approximativement égal à la tension d'alimentation négative Une demi-période complète du signal d'horloge de 8 k Hz se déroule avant que la première impulsion

de pompage de courant de 15 microsecondes ne survienne Par con-

-séquent, le circuit accordé accomplit une demi-période complète

de fonctionnement et la tension V est au maximum du signal oscil-

lant naturellement au moment of la sortie Q de la bascule bistable 14 devient basse pour la première fois La tension V est alors maintenue au potentiel de la pile pendant 15 microsecondes Cela

correspond à un quart d'une demi-période positive du signal d'hor-

loge de 8 k Hz L'impulsion de pompage suivante survient au début

de la demi-période positive suivante du signal d'horloge de 8 k Hz.

Cela veut dire que le circuit accordé n'accomplit en fait pas une période complète de fonctionnement entre le moment o le transistor 16 passe à l'état bloqué et le moment oh il revient à l'état: passant Au lieu de cela, il accomplit seulement sept huitièmes d'une période complète C'est pour cette raison que la

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* 13 tension V au début de la deuxième impulsion à la sortie Q de la bascule bistable n'atteint pas le m 8 me maximum qui est atteint au moment o survient la première impulsion de pompage Les mêmes observations s'appliquent aux autres impulsions de la salve Mais cela est sans importance, puisque l'impulsion de pompage élève la tension V au potentiel complet de la pile Les trois dernières impulsions sont toutes déphasées, par rapport à la première, d'un huitième d'une période du signal d'horloge de 8 k Ez, en raison du retard introduit par les impulsions de pompage par rapport à

la première demi-période d'oscillation Cela n'a guère d'impor-

tance, pourvu que le récepteur extérieur soit capable de répon-

dre à une salve de quatre impulsions qui surviennent à une

fréquence de répétition d'environ 8 k Hz Il est également inté-

ressant de noter que la tension qui persiste aux bornes du con-

densateur 20 à la fin d'une séquence d'émission n'est pas tout à faitégale au potentiel total de la pile Cela provient de ce que l'oscillation du circuit accordé cesse brusquement lors du flanc descendant du signal d'horloge de 1 k Hz, au moment o le

transistor 18 passe à l'état bloqué, et que la dernière demi-

période d'oscillation débute lors du flanc arrière de l'impulsion Q, empiétant d'un huitième sur une période du signal d'horloge de 8 k Hz Cela veut dire que la tension V n'a pas tout à fait atteint

un maximum négatif à l'instant o les oscillations cessent brus-

quement C'est pour cette raison que les tensions du début et de la fin sont représentées, dans la forme d'onde de la tension sur la fig 3, comme ayant une grandeur légèrement inférieure à celle des tensions maximales qui sont atteintes lors d'oscillations normales. Pour ce qui est de la forme d'onde du courant sur la fig 3, on notera que le courant accomplit une demi-période et revient à zéro juste au moment o la tension V a atteint un maximum au cours de l'oscillation naturelle, comme on peut s'y attendre puisque la première demi-période d'oscillation est complète Pendant la première impulsion de pompage de 15 microsecondes, le courant à travers la bobine augmente dans le sens positif au-delà de

l'augmentation qui se produirait du fait d'une oscillation natu-

relle A la fin de l'impulsion de pompage, le courant augmente donc à une vitesse moindre que celle à laquelle il augmenterait normalement, le maximum de courant étant atteint au moment o la forme d'onde de la tension passe par zéro Il y a donc une certaine déformation de la forme d'onde du courant Mais cela n'a pas d'importance, puisqu'un récepteur extérieur ordinaire

répond à des salves d'énergie, et non à des impulsions bien défi-

nies Une déformation semblable apparait dans chacune des impul-

sions de courant suivantes, au moment o le courant est positif et o il augmente Il convient de noter que le courant à travers la bobine n'est pas tombé à zéro au moment o le transistor 18 est mis à l'état bloqué Si le courant n'est pas tombé à zéro, c'est précisément pour la mêrne raison que celle pour laquelle la tension V n'a pas atteint un maxinrnm négatif au moment oh le

transistor 18 est mis à l'état bloqué Certes, on po=rrait obte-

nir un fonctionnement "parfait" en prolongeant légèrenent la demi-

période positive de la forme d'onde de 1 k Hz Jusqu'à ce tue le

courant soit réduit à zéro et que la tension aux bornes du con-

densateur ait atteint un maximum négatif mais on gagnerait peu de chose d'un tel surcroît de complexité: l'énergie qui est alors gaspillée est insignifiante et la tension qui reste aux

bornes du condensateur est suffisamment élevée pour que la pre-

mière impulsion ait presque la pleine amplitude.

Le système de la fig 2 commande une salve de quatre impul-

sions toutes les fois que le commutateur 12 est fermé, mais des

programmes plus sophistiqués d'émission de signaux sont possibles.

L'invention a pour but de maximiser les performances de l'émet-

teur et de permettre un démarrage et un arrêt rapides de l'émis-

sion; de nombreux codes différents peuvent être utilisés en appli-

quant les mêmes principes Par exemple, un code possible courrait comprendre une certaine forme de modulation d'a iplitude Pour émettre un bit de valeur 0, le com:utateur 12 pourrait être fermé pendant une demipériode et demie du signal d'horlcga de I k Hz, le commutateur étant fermé juste avant que la forme d'onde du signal d'horloge devienne haute, puis restant fermé tant que la forme d'onde du signal est haute, qu'elle est basse pendant une demi-période, puis haute pendant une autre demi- période Les deux salves successives de quatre impulsions (séparées par un intervalle de 0,5 millisecondes pendant lequel se produit une

réception de données) pourrait représenter un bit de valeur 0.

Pour émettre un bit de valeur 1, le commutateur 12 pourrait

rester fermé pendant seulement une demi-période du signal d'hor-

loge de 1 k Hz L'absence d'une seconde salve de quatre impulsions

à la suite d'une première représenterait un bit de valeur 1.

De môme, on pourrait aussi adopter une certaine forme de modulation de phase Dans un tel cas, le commutateur 12 pourrait

toujours être fermé pendant une période et demie du signal d'hor-

loge de 1 k Hz, de façon à permettre que deux salves d'impulsions se produisent Toutefois, pendant la seconde salve d'impulsions,

les impulsions du signal d'horloge de 8 k Hz pourraient gtre retar-

dées d'une demi-période Ainsi, si les impulsions des deux salves sont en phase mutuelle, cela pourrait représenter un bit de valeur 1, tandis que si elles sont mutuellement déphasées, cela pourrait représenter un bit de valeur opposée (avec ce type de code et afin de ne pas avoir à faire varier la phase du signal d'horloge de 1 k Hz, il ne pourrait' tie produit, dans la seconde

salve, que trois impulsions, puisque le retardement de la premiè-

re impulsion de pompage par rapport au flanc montant du signal UN

ne permettrait pas que quatre impulsions complètes soient pro-

duites) De façon générale, on comprendra aisément que de nom-

breux codes différents peuvent être utilisés C'est la raison pour laquelle le commutateur 12 a été représenté symboliquement sur la fig 2 On peut comprendre la principe de l'invention en

considérant que le signal d'horloge de 1 k Ht est appliqué direc-

tement à l'entrée D de la bascule bistable 14 et à la gâchette du transistor 18 lorsque celles-ci peuvent devenir hautes afin de commander l'émission Ce qui est important pour bien comprendre la présente invention, c'est ce qui se produit du début à la fin

d'un cycle pendant lequel une salve d'impulsions est produite.

L'invention a été décrite à propos d'ne forme de réalisa-

tion particulière, mais il est bien entendu que cette forme de

réalisation n'est qu'une illustration de l'application des prin-

cipes de l'invention De nombreuses modifications peuvent y être faites et d'autres dispositions peuvent être imaginées, sans que

l'on s'écarte pour autant de l'esprit et de la portée de l'in-

vention.

Claims (10)

REVENDICATIONS -

1. Système de communication par signaux, comprenant un circuit accordé émetteur qui contient un condensateur ( 20) et une

bobine d'induction ( 22), des moyens pour valider et invalider sé-

lectivement ce circuit accordé en ce qui concerne son fonctionne-

ment oscillant, des moyens pour pomper le circuit accordé, lors-

qu'il est validé, à une fréquence qui est au moins approximative-

ment égale à sa fréquence de résonance, caractérisé en ce qu'il

comporte des moyens pour commander l'invalidation du circuit ac-

cordé, à la suite d'une validation précédente, alors qu'à peu

lo près toute l'énergie qui y est accumulée est sous la forme de ten-

sion aux bornes du condensateur ( 20) et pour maintenir, puis utiliser la tension (V) aux bornes du condensateur pour mettre

initialement sous tension le circuit accordé lorsau'il est ensui-

te validé.

2 Système de communication par signaux selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un récepteur

( 24) raccordé à la bobine d'induction ( 22), cette bobine d'induc-

tion ayant les deux fonctions d'émettre un rayonnement et de re-

cevoir un rayonnement provenant d'une autre source, les moyens de commande permettant que le récepteur fonctionne, conjointement avec la bobine d'induction, presque instantanément après que le

circuit accordé a été invalidé par le fait que le circuit accor-

dé est commandé de manière à être invalidé au moment o le courant

qui passe à travers la bobine d'induction en conséquence de la va-

lidation précédente du circuit accordé a oscillé à une valeur de

zéro approximativement.

3. Système de communication par signaux selon la reven-

dication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens

faisant que les moyens de validation et d'invalidation fonction-

nent continuellement de manière à valider et invalider alternati-

vement le circuit accordé, d'o il résulte que des périodes d'émis-

sion et de réception alternent continuellement entre elles.

4. Système de communication par signaux selon la reven-

dication 3, caractérisé en ce quç la fréquence de résonance du

circuit accordé est telle que l'émission puisse se produire à tra-

vers le bottier métallique d'une prothèse médicale.

5. Système de communication par signaux selon la reven-

dication 4, caractérisé en ce que le récepteur ( 24), le condensa-

teur ( 20) et la bobine d'induction ( 22) sont interconnectés en un noeud commun, en ce que les moyens de validation et d'invalidation sont des premiers moyens commutateurs susceptibles de raccorder entre elles les autres extrémités du condensateur et de la bobine d'induction, et en ce que les moyens de pompage comprennent une

source de potentiel et des seconds moyens commutateurs suscepti-

bles de raccorder cette source de potentiel au noeud commun.

6 Système de communication par signaux selon la reven-

dication 5, caractérisé en ce que la source de potentiel est di-

mensionnée ep référence a un niveau de terre, en ce que ladite autre extrémité de la bobine d'induction ( 22) est connectée sur ce niveau de terre et en ce que les premiers moyens commutateurs

sont montés entre ladite autre extrémité du condensateur et le ni-

veau de terre.

7. Système de communication par signaux selon la reven-

dication 6, caractérisé en ce que les premiers moyens con mmutateurs ( 12) se ferment tandis que les seconds moyens commutateurs sont ouverts, en ce que les seconds moyens commutateurs ne se ferment ensuite périodiquement que brièe nent lorsque le potentiel au noeud commun est approximativement à un maximum dont la polarité est la même que celle de la source de potentiel du fait de l'oscillation naturelle du circuit accordé, et en ce que les premiers moyens commutateurs s'ouvrent alors que les seconds moyens commutateurs

sont ouverts et au moment o le potentiel au noeud commun est ap-

proximativement à un maximum dont la polarité est opposée à celle de la source de potentiel du fait de l'oscillation naturelle du

circuit accordé.

8. Système de communication par signaux selon la revendi-

cation 1, caractérisé en ce que la fréquence de résonance du circuit accordé est telle que l'émission puisse se produire à

travers le bottier métallique d'une prothèse médicale.

9. Système de communication par signaux selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que le récepteur, le condensateur et la bobine d'induction sont interconnectés en un noeud commun, en ce que les moyens de validation et d'invalidation sont des premiers moyens commutateurs susceptibles de raccorder entre

elles les autres extrémités du condensateur et de la bobine d'in-

duction, et en ce que les moyens de pompage comprennent une

source de potentiel et des seconds moyens commutateurs suscepti-

bles de raccorder cette source de potentiel au noeud commun.

10. Système de communication par signaux selon la re-

vendication 9, caractérisé en ce que la source de potentiel est

dimensionnée en référence à un niveau de terre, en ce que ladi-

te autre extrémité de la bobine d'induction est connectée sur ce niveau de terre et en ce que les premiers moyens commutateurs sont montés entre ladite autre extrémité du condensateur et le

niveau de terre.

il. Système de communication par signaux selon la reven-

dication 10, caractérisé en ce que les premiers moyens commuta-

teurs se ferment tandis que les seconds moyens commutateurs sont

ouverts, en ce que les seconds moyens commutateur ne se ferment.

ensuite périodiquement que brièvement lorsque le potentiel au noeud commun est approximativement à un maximum dont la polarité

est la mème que celle de la source de potentiel du fait de l'os-

cillation naturelle du circuit accordé, et en ce que les premiers

moyens commutateurs s'ouvrent alors que les seconds moyens com-

mutateurs sont ouverts et à un moment o le potentiel au noeud commun est approximativement à un maximum dont la polarité est

opposée à celle de la source de potentiel du fait de l'oscilla-

tion naturelle du circuit accordé.

12. Système de communication par signaux selon la reven-

dication 11, caractérisé en ce que la fréquence de résonance du circuit accordé est telle que l'émission puisse se produire à

travers le boîtier métallique d'une prothèse médicale.

13. Système de communication par signaux selon la re-

vendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ré-

cepteur raccordé à la bobine d'induction, cette bobine d'induc-

tion ayant les deux fonctions d'émettre un rayonnement et de re-

cevoir un rayonnement provenant d'une autre source, les moyens

de commande permettant que le récepteur fonctionne, conjointe-

ment avec la bobine d'induction, presque instantanément après que

0 le circuit accordé a été invalidé par le fait que le circuit ac-

cordé est commandé de manière à être invalidé à un moment o le

courant qui passe à travers la bobine d'induction en conséquen-

ce de la validation précédente du circuit accordé a oscillé à

une valeur approximativement nulle.

14 Système de communication par signaux selon la reven-

dication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un récep-

teur raccordé à la bobine d'induction, cette bobine d'induction ayant les deux fonctions d'émettre un rayonnement et de recevoir un rayonnement provenant d'une autre source, les moyens de 2 r commande permettant que le récepteur fonctionne, conjointement avec la bobine d'induction, presque instantanément après que le

circuit accordé a été invalidé, par 1-e fait que le circuit ac-

cordé est commandé de manière à être invalidé à un moment o le courant qui passe à travers la bobine d'induction en conséquence -de la validation précédente du circuit accordé a oscillé à une

valeur approximativement nulle.