FR2584841A1 - Capteur a sortie multiple, a separation galvanique entre le circuit de detection et le circuit de sortie - Google Patents
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Abstract
CAPTEUR A SEPARATION GALVANIQUE ENTRE LE CIRCUIT DE DETECTION ET LE CIRCUIT DE SORTIE. UN CIRCUIT DE COUPLAGE NON GALVANIQUE 27-28, ASSURE LA TRANSMISSION AU CIRCUIT DE SORTIE DES IMPULSIONS EMISES PAR LE CIRCUIT DE DETECTION LORSQUE LA CIBLE EST PROCHE. LE TRANSISTOR MOS 33 ASSURE LA COMMANDE PERMANENTE DU COURANT DANS LA CHARGE 12. UN SEMI-CONDUCTEUR DE PROTECTION 70, ASSURE UNE LIMITATION DU TEMPS DE PASSAGE DU COURANT DANS LE TRANSISTOR MOS 33 EN CAS DE COURT-CIRCUIT DE LA CHARGE 12.
Description
Capteur à sortie multiole.à séDaration galvanique
entre le circuit de détection et le circuit de sortie.
entre le circuit de détection et le circuit de sortie.
L'invention concerne un capteur à sortie multiple, à séparation galvanique entre le circuit de détection et le circuit de sortie.
Il est connu d'utiliser des capteurs qui délivrent des signaux en présence d'une cible. Il est également connu d'utiliser ces signaux dans un circuit de sortie qui commande le passage d'un courant dans un circuit de charge.
Un but de l'invention est de pouvoir disposer de plusieurs circuits de charge à la fois, pour réaliser des combinaisons logiques différentes avec un capteur unique. II faut donc que les sorties soient indépendantes entre elles, mais commandées par le même circuit de détection.
Il faut en outre que si l'une des sorties tombe en panne, les autres n'en soient pas affectées, et pas davantage le circuit de détection lui-même, ou son circuit d'alimentation.
Un autre but de l'invention est de s'affranchir des niveaux de tension par rapport à la masse, dans la distribution des points de contact ou des charges dans les circuits de sortie, et de bénéficier de la même liberté de choix que dans les circuits à micro-contacts mécaniques.
La présente invention a pour objet un capteur à sortie multiple, à circuit de détection et circuit de sortie à charge, caractérisé en ce que: le circuit de détection délivre un signal sous forme d'impulsions en fonction de la position d'une cible; un circuit de couplage non galvanique assure la transmission des impulsions entre le circuit de détection et le circuit de sortie ; et un élément semi-conducteur de redressement est prévu dans le circuit de sortie pour délivrer des tensions positives à un organe de commande permanente du courant dans la charge.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention:
- le circuit de couplage est un circuit à couplage inductif comportant un primaire et un secondaire;
- le circuit de couplage est un circuit à couplage capacitif constitué de deux capacités placées chacune sur un conducteur;
- le circuit de couplage est un circuit à couplage électro-optique constitué d'une diode électroluminescente et d'éléments photovoltaïques;
- le circuit de détection alimente plusieurs circuits de couplage non galvanique, reliés chacun à un circuit de sortie distinct;
- le circuit de détection est alimenté par l'intermédiaire d'un circuit d'alimentation comportant un transistor et une diode Zener en série, I'alimentation du circuit de détection étant prise aux bornes de la diode Zener;;
- le circuit d'alimentation comporte en outre un transistor auxiliaire pour commander ledit transistor, et une très forte résistance pour assurer la conduction du transistor auxiliaire;
- l'élément semi-conducteur de redressement est une diode assurant un simple redressement;
- l'élément semi-conducteur de redressement est un pont à diodes assurant un redressement avec doublement de tension;
- l'organe de commande est un transistor MOS dont le drain et la source constituent les bornes positive et négative du circuit de sortie et dont la grille est alimentée par le circuit de couplage non galvanique à travers l'élément semi-conducteur de redressement;;
- entre la grille du transistor MOS et la borne négative du circuit de sortie sont montées en parallèle une capacité susceptible d'être chargée par lesdites impulsions positives, et une résistance susceptible d'assurer la décharge lente de la capacitif ;
- deux circuits de sortie distincts sont reliés en parallèle;
- deux circuits de sortie distincts sont mis en série, pour améliorer la sécurité de fonctionnement;
-les deux sources des transistors MOS de deux circuits de sortie sont reliées entre elles, les deux drains constituant les bornes du circuit de sortie ainsi formé qui, grâce aux diodes intrinsèques des transistors
MOS, fonctionne en courant alternatif;
- la charge est placée sur l'un ou l'autre des fils du circuit de sortie, ou répartie sur les fils;;
- le circuit de sortie comporte un dispositif de protection contre les courts-circuits dans la charge, ayant pour objet de limiter la durée de passage, et éventuellement l'intensité, du courant dans l'organe de commande , en assurant la décharge de la capacité;
- le dispositif de protection est constitué par un transistor, monté en parallèle sur la diode de redressement , dont la base est reliée par l'intermédiaire d'une diode (68) au point commun à l'organe de commande et à la charge
- le dispositif de protection est constitué par un thyristor monté en parallèle sur la capacité et dont la porte est reliée au point commun à la source du transistor MOS et à une résistance reliée à la borne négative de sortie;;
- le dispositif de protection est constitué par un transistor monté en parallèle sur la capacité et dont la base est reliée, d'une part par l'intermédiaire d'une capacité au drain du transistor MOS et d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance , au point commun à la source dudit transistor et à une résistance reliée à la borne négative de sortie.
- le circuit de couplage est un circuit à couplage inductif comportant un primaire et un secondaire;
- le circuit de couplage est un circuit à couplage capacitif constitué de deux capacités placées chacune sur un conducteur;
- le circuit de couplage est un circuit à couplage électro-optique constitué d'une diode électroluminescente et d'éléments photovoltaïques;
- le circuit de détection alimente plusieurs circuits de couplage non galvanique, reliés chacun à un circuit de sortie distinct;
- le circuit de détection est alimenté par l'intermédiaire d'un circuit d'alimentation comportant un transistor et une diode Zener en série, I'alimentation du circuit de détection étant prise aux bornes de la diode Zener;;
- le circuit d'alimentation comporte en outre un transistor auxiliaire pour commander ledit transistor, et une très forte résistance pour assurer la conduction du transistor auxiliaire;
- l'élément semi-conducteur de redressement est une diode assurant un simple redressement;
- l'élément semi-conducteur de redressement est un pont à diodes assurant un redressement avec doublement de tension;
- l'organe de commande est un transistor MOS dont le drain et la source constituent les bornes positive et négative du circuit de sortie et dont la grille est alimentée par le circuit de couplage non galvanique à travers l'élément semi-conducteur de redressement;;
- entre la grille du transistor MOS et la borne négative du circuit de sortie sont montées en parallèle une capacité susceptible d'être chargée par lesdites impulsions positives, et une résistance susceptible d'assurer la décharge lente de la capacitif ;
- deux circuits de sortie distincts sont reliés en parallèle;
- deux circuits de sortie distincts sont mis en série, pour améliorer la sécurité de fonctionnement;
-les deux sources des transistors MOS de deux circuits de sortie sont reliées entre elles, les deux drains constituant les bornes du circuit de sortie ainsi formé qui, grâce aux diodes intrinsèques des transistors
MOS, fonctionne en courant alternatif;
- la charge est placée sur l'un ou l'autre des fils du circuit de sortie, ou répartie sur les fils;;
- le circuit de sortie comporte un dispositif de protection contre les courts-circuits dans la charge, ayant pour objet de limiter la durée de passage, et éventuellement l'intensité, du courant dans l'organe de commande , en assurant la décharge de la capacité;
- le dispositif de protection est constitué par un transistor, monté en parallèle sur la diode de redressement , dont la base est reliée par l'intermédiaire d'une diode (68) au point commun à l'organe de commande et à la charge
- le dispositif de protection est constitué par un thyristor monté en parallèle sur la capacité et dont la porte est reliée au point commun à la source du transistor MOS et à une résistance reliée à la borne négative de sortie;;
- le dispositif de protection est constitué par un transistor monté en parallèle sur la capacité et dont la base est reliée, d'une part par l'intermédiaire d'une capacité au drain du transistor MOS et d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance , au point commun à la source dudit transistor et à une résistance reliée à la borne négative de sortie.
D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir:
Figure 1: un schéma symbolique des éléments essentiels du capteur à séparation galvanique selon l'invention;
Figure 2 : un schéma d'un circuit d'alimentation pour le circuit de détection du capteur selon l'invention;
Figure 3 : un schéma d'une variante de réalisation du circuit d'alimentation pour le circuit de détection du capteur selon l'invention;
Figure 4 : un premier exemple de réalisation du circuit de sortie avec circuit de couplage sans liaison galvanique entre le circuit de détection et le circuit de sortie du capteur selon l'invention;
Figure 5 : un deuxième exemple de réalisation du circuit de sortie avec circuit de couplage à capacités;
Figure 6 : un troisième exemple de réalisation du circuit de sortie avec circuit de couplage inductif;
Figure 7 : un quatrième exemple de réalisation du circuit de sortie avec circuit de couplage capacitif;
Figure 8: un schéma représentatif du montage en parallèle de deux sorties indépendantes;
Figure 9 : un schéma représentatif du montage en série de deux sorties indépendantes:
Figure 10 : un schéma représentatif du montage de deux sorties indépendantes pour un fonctionnement en alternatif;
Figure 1 1 : un schéma représentatif d'un circuit de sortie avec charge sur le conducteur positif;
Figure 12 : un schéma représentatif d'un circuit de sortie avec charge sur le conducteur négatif;
Figure 13 : un schéma représentatif d'un circuit de sortie avec charge répartie sur les deux conducteurs;
Figure 14 un premier exemple de réalisation du circuit de détection du capteur selon l'invention, avec couplage par transformateur;
Figure 15 un deuxième exemple de réalisation du circuit de détection du capteur selon l'invention, avec couplage par capacités;
Figure 16 : un troisième exemple de réalisation d'un circuit de détection simplifié du capteur selon l'invention;
Figure 17 : un premier exemple de réalisation d'un circuit de sortie muni d'une protection contre les courts-circuits de la charge, a ansist:or;
Figure 18 : un deuxième exemple de réalisation d'un circuit de sortie muni d'une protection contre les courts-c';rcuits de la charge, à thyristor;
Figure 19 un troisième exemple de réalisation d'un circuit de sortie avec protection contre les courts-circuits de la charge.
Figure 1: un schéma symbolique des éléments essentiels du capteur à séparation galvanique selon l'invention;
Figure 2 : un schéma d'un circuit d'alimentation pour le circuit de détection du capteur selon l'invention;
Figure 3 : un schéma d'une variante de réalisation du circuit d'alimentation pour le circuit de détection du capteur selon l'invention;
Figure 4 : un premier exemple de réalisation du circuit de sortie avec circuit de couplage sans liaison galvanique entre le circuit de détection et le circuit de sortie du capteur selon l'invention;
Figure 5 : un deuxième exemple de réalisation du circuit de sortie avec circuit de couplage à capacités;
Figure 6 : un troisième exemple de réalisation du circuit de sortie avec circuit de couplage inductif;
Figure 7 : un quatrième exemple de réalisation du circuit de sortie avec circuit de couplage capacitif;
Figure 8: un schéma représentatif du montage en parallèle de deux sorties indépendantes;
Figure 9 : un schéma représentatif du montage en série de deux sorties indépendantes:
Figure 10 : un schéma représentatif du montage de deux sorties indépendantes pour un fonctionnement en alternatif;
Figure 1 1 : un schéma représentatif d'un circuit de sortie avec charge sur le conducteur positif;
Figure 12 : un schéma représentatif d'un circuit de sortie avec charge sur le conducteur négatif;
Figure 13 : un schéma représentatif d'un circuit de sortie avec charge répartie sur les deux conducteurs;
Figure 14 un premier exemple de réalisation du circuit de détection du capteur selon l'invention, avec couplage par transformateur;
Figure 15 un deuxième exemple de réalisation du circuit de détection du capteur selon l'invention, avec couplage par capacités;
Figure 16 : un troisième exemple de réalisation d'un circuit de détection simplifié du capteur selon l'invention;
Figure 17 : un premier exemple de réalisation d'un circuit de sortie muni d'une protection contre les courts-circuits de la charge, a ansist:or;
Figure 18 : un deuxième exemple de réalisation d'un circuit de sortie muni d'une protection contre les courts-c';rcuits de la charge, à thyristor;
Figure 19 un troisième exemple de réalisation d'un circuit de sortie avec protection contre les courts-circuits de la charge.
En se reportant au dessin, on peut voir que le capteur selon l'invention se compose essentiellement d'un circuit Je détection 9" d'un circuit de couplage non galvanique 10 et d'un circuit de sortie @@ avec charge 12.
Le circuit de détection 9 est alimenté par ies bornes 3, 14. Le circuit de sortie 1 1 qui contre le circuit de charge 15"6 est isolé galvaniquement du circuit de détection 9. Par conséquent, c'est le circuit 10 de couplage non galvanique qui va lui transmettre i energie nécessaire pour son fonctionnement.
Le circuit de détection 9 est par exemple du type inductif, à courants de Foucault, ou autre; il est prévu pour délivreur des impulsions au circuit de couplage 10 pour une position définie, rapprochée ou éloignée, de la cible. Dans l'exemple décrit ci-après, on suppose que les impulsions sont émises pour une position rapprochée de la cible.
Selon l'invention, il est souhaitable de disposer de plusieurs sorties indépendantes les unes des autres, afin que, si l'une des sorties tombe en panne, les autres permettent la mesure. Les sorties doivent être indépendantes et ne pas réagir les unes sur les autres en cas de panne de l'une d'entre elles. II est donc indispensable d'avoir un circuit de couplage 10, 10' pour chaque circuit de sortie 1 1, ) 1 et donc de prévoir, en sortie du circuit de détection 9, autant de liaisons en parallèle outil y a de circuits de couplage 10, 10'.
L'alimentation 13 > 14 du circuit de détection 9 n'a pas besoin d'etre stabilisée car le circuit de détection 9 comporte lui-meme un circuit d'alimentation stabilisée du type decrit aux figures 2 et 3.
Sur la figure 2, ce circuit d'alimentation comporte essentiellement un transistor 18 dont la base est polarisée par des diodes 19, par exemple et une diode Zener 20 en serie avec le transistor 18. L'émetteur du transistor 18 est alimenté à travers une résistance 21 destinée à assurer une chute de tension. En série avec les diodes 19 est prévue une résistance forte 22 pour limiter le courant dans les diodes 19. Le transistor 18 se comporte comme un générateur de courant qui attaque la diode Zener 20.
Dans cet exemple de réalisation de circuit d'alimentation, lorsque la tension aux bornes 13, 14 varie de 5 à 37 V par exemp@ @e @ourant entre les bornes 14 et 17 varie de 3 a 6 mA environ.
Dans la var@ante de réalisation de la @@@@re @ on tr@uve un transistor auxiliaire 23 en série avec la résistance 22, avec sa base reliée au point commun au transistor 18 et à la diode Zener 20. Ce transistor auxiliaire 23 a pour rôle d'assurer un courant pratiquement constant dans les diodes 19, quelle que soit la tension d'alimentation entre les bornes 13 et 14 Le démarrage du système est assuré par la très forte résistance 24, disposée en parallèle sur le transistor 18 et la résistance 21. Dans le cadre de cette variante de réalisation la consommation du circuit est pratiquement constante. Si la tension aux bornes 13, 14 varie de 5 à 37 V par exemple, le courant entre les bornes 14 et 17 varie de 3,5 à 4 mA.Si le circuit de détection présente des variations de consommation, celles-ci sont absorbées par le fonctionnement de la diode Zener 20. Il en résulte pratiquement une disparition des parasites de conduction dus au fonctionnement du circuit de détection.
Dans la suite de la description, on se placera directement entre les bornes 14 et 17 pour le circuit de détection proprement dit. Ce circuit assure la détection d'une cible d'une manière connue en elle-même, par exemple à base de courants de Foucault ou par variation d'inductance. Il donne une information sur la présence ou l'absence de la cible par variation d'un courant ou d'une tension à sa sortie.
De préférence, il délivre des impulsions lorsque la cible est rapprochee, c'est-à-dire lorsque l'on doit transmettre un signal en sortie.
La structure du circuit de détection lui-même sera décrite plus loin. On peut cependant considérer dès maintenant que sa sortie vers le circuit 10 de couplage sans liaison galvanique est matérialisée par deux bornes 25 et 26.
Ce circuit de couplage sans liaison galvanique est chargé de transmettre l'énergie nécessaire pour la commande du circuit de sortie. Le couplage peut être inductif (figures 4 et 6), capacitif (figures 5 et 7), ou électro-optique par exemple.
Dans le cas d'un couplage inductif, le circuit de couplage 10 comprend essentiellement un enroulement primaire 27 placé entre les bornes 25 et 26, et un enroulement secondaire 28, sans liaison galvanique entre eux. Dans le cas d'un couplage capacitif, le circuit de couplage 10 comprend essentiellement deux capacités 29 et 30 placées chacune sur un conducteur relié à l'une des bornes de sortie 25 et 26 respectivement. Dans le cas d'un couplage électro-optique, une diode électro-luminescente est montée entre les bornes 25 et 26, et une série d'éléments photo-voltaïques est montée à la place du secondaire 28 par exemple. Le couplage électro-optique et la commande du circuit de charge peuvent ainsi être assurés au moyen d'une diode électroluminescente et d'un phototransistor.
Dans le cas de la figure 4, l'une des bornes du secondaire 28 est reliée à.la borne de sortie 31 polarisée négativement, tandis que l'autre est reliée, par l'intermédiaire d'une diode de redressement 32, à la grille d'un transistor 33 de type MOS. Le drain de ce transistor 33 est relié à la borne de sortie 34 polarisée positivement, et la source du transistor 33 est reliée à la borne 31. Entre la grille du transistor 33 et la borne 31 sont montées, en parallèle, une capacité 35 et une résistance 36.
Lorsque le circuit de détection 9 délivre des impulsions correspondant à la position rapprochée de la cible, la capacité 35 se charge. Le potentiel de sa grille augmentant, le transistor 33 conduit.
Lorsque la cible s'éloigne, il n'y a plus d'impulsions au primaire 27. La capacité 35 se décharge alors dans la résistance 36, le potentiel de la grille diminue, ce qui bloque le transistor 33 et le maintient bloqué en l'absence de nouvelles impulsions.
Sur la figure 5, la capacité 30 est reliée à la borne négative 31 et la capacité 29 à la grille du transistor 33 par l'intermédiaire de la diode 32. La capacité 35 et la résistance 36 sont disposées comme sur la figure 4. Entre les deux capacités 29 et 30, et en amont de la diode 32 est disposée une diode 37. Ainsi, comme dans le cas de la figure 4, le circuit de sortie comporte un redresseur simple pour charger la capacité 35 et commander la conduction du transistor 33.
Sur la figure 6, un pont à deux diodes 38, 39 et deux capacités 40, 41 permet un redressement avec doublement de tension.
Sur la figure 7, une troisième capacité 42 est prévue dans le circuit de couplage, reliée d'une part à la borne 25 et d'autre part à la borne 31 par l'intermédiaire d'une diode 43. Une diode 44 est prevue en série avec la diode 37, et une capacité 45 en série avec la capacité 35.
Dans ce cas également, les diodes et capacités assurent un redressement avec doublement de tension.
Selon l'invention, chaque circuit 1 1 de sortie est équipé d'un circuit 10 de couplage sans liaison galvanique. De ce fait, toutes les sorties sont indépendantes. Si une sortie tombe en panne, il faut que l'effet de cette panne n'influence pas les conditions de commande des autres sorties.
Comme les sorties sont séparées, on peut les combiner pour assurer une meilleure sécurité, un meilleur rendement, ou un fonctionnement dans des conditions particulières.
Sur les figures 8 à 10, on a pris deux circuits de sortie, symbolisés par les deux transistors 33 et 46. Sur la figure 8, les sorties ont été montées en parallèle. Dans ce cas, les courants dans les transistors MOS ont tendance à s'auto-équilibrer, et il en résulte une augmentation de la puissance commandée.
Sur la figure 9, les deux sorties ont été montées en série. Dans ce cas, si l'un des transistors 33 ou 46 est en court-circuit, l'autre assure le contrôle. Il en résulte une amélioration de la sécurité de fonctionnement.
Sur la figure 10, on a représenté les diodes intrinsèques 47 et 48 des transistors MOS 33 et 46. Les deux sources des transistors sont réunies entre elles, et les deux bornes de sortie sont constituées par les deux drains. On dispose alors d'un circuit de sortie fonctionnent en alternatif.
Selon l'invention, le circuit de sortie 11 est indépendant du circuit de détection 9: on peut donc placer la charge 12 où l'on veut par rapport au circuit de sortie 11. Ainsi, sur la figure 11, la charge 12 est placée sur le conducteur positif ; sur la figure 12, la charge 12' est placée sur le conducteur négatif ; et sur la figure 13, on a représenté une charge (12, 12'), répartie sur les deux conducteurs, positif et négatif respectivement.
On voit ainsi que le capt@ur selon l'invention nécessite deux fils pour le circuit de détection et deux fils pour chacun des circuits de sortie.
Les sorties peuvent être combinées pour réaliser des fonctions logiques câblées complexes, de la même manière que dans le cas des micro-contacts mécaniques.
Sur la figure 14 est représenté un premier exemple de réalisation d'un circuit de détection selon l'invention. Le circuit de détection proprement dit est symbolisé par l'inductance 49 et la capacité 50 qui forment ensemble un circuit oscillant. 11 est en liaison avec un circuit intégré 52 tel que par exemple le le TDA b 61 | de T @SON. Ce ircuit se comporte comme un générateur de courant contrôlé par la position de la cible. 11 laise passer un courant faible lorsque la cible est éloignée et un courant nettement plus fort lorsque la cible est rapprochée. Dans ce circuit 52, la borne 1 est reliée à la borne positive 17 d'alimentation par
l'intermédiaire d'une résistance 53. Entre les bornes 3 et 7 du circuit 52 sont branchés, en parallèle, l'inductance 49 et la capacité 50.Entre les bornes 5 et 7 est branchée la capacité 51 exigée par le fonctionnement du circuit 52. Entre les bornes 2 et 4 est montée une résistance 54, de valeur réglable, qui est utilisée pour définir la distance de détection de la cible.
l'intermédiaire d'une résistance 53. Entre les bornes 3 et 7 du circuit 52 sont branchés, en parallèle, l'inductance 49 et la capacité 50.Entre les bornes 5 et 7 est branchée la capacité 51 exigée par le fonctionnement du circuit 52. Entre les bornes 2 et 4 est montée une résistance 54, de valeur réglable, qui est utilisée pour définir la distance de détection de la cible.
La borne 6 est reliée à la borne négative 14 d'alimentation. La borne 8 est reliée, par l'intermédiaire d'une diode 55, à un oscillateur 56, de type à résistance et capacité, à trois portes OU.
La borne 1 du circuit 52 est encore reliée à la base d'un transistor 57 dont l'émetteur est relié à la borne positive 17 d'alimenta@@ et dont le collecteur est relié @u primaire 27 d'un circuit de c@uplage in@@. @@ns liaison galvanique, dont le secondaire 28 est relié au circuit de sortie 11.
Le primaire 27 est relié à la borne négative 14 d'alimentation par l'intermédiaire dune résistance 58 destinée à limiter le courant si les bobinages 27 ou 28 sont en court-circuit. Enfin, entre les deux bornes 14 et 17 d'alimentation, est disposée une capacité 59 de filtrage de la tension d'alimentation. On a symbolisé sur la figure 14 plusieurs circuits de couplage en parallèle, avec les circuits de sortie correspondants.
Le fonctionnement du circuit de détection de la figure 14 s'analyse de la manière suivante: lorsque la cible est proche, le circuit 52 génère un courant fort. Le transistor 57 devient alors conducteur et le potentiel de son collecteur remonte, ce qui, par l'intermédiaire des trois portes de l'oscillateur 56, applique à travers la diode 55 un signal bas sur la borne 8, ce qui impose au circuit 52 de générer un courant faible, et bloque le transistor 57 par voie de conséquence. Pendant la durée de conduction du transistor 57, une impulsion de courant traverse ie primaire 27, et une impulsion est transmise aux circuits de sortie Il.
L'impulsion générée par le transistor 57 agit aussi sur une entrée de l'oscillateur à trois portes 56 et le positionne avec sa sortie à l'état 0.
Après un certain temps défini par les valeurs de la capacité et de la résistance qui déterminent la fréquence normale de l'oscillateur 56, la sortie de loscillateur revient à l'état 1, et si la cible est toujours rapprochée, le cycle qui génère les impulsions recommence.
Le circuit de détection de la figure 15 comprend en outre, entre i'oscillateur 56 et la diode 55, une capacité 60 et un inverseur 61, et entre leur point commun et la borne positive 17 > une résistance 62. Par ailleurs, ce circuit est équipé crun circuit de couplage capacitif à deux capacités 29 et 30. On a symbolisé sur la figure 15 plusieurs circuits de couplage en parallèle, avec les circuits de sortie correspondants. L'oscillateur 56 > à trois inverseurs dans l'exemple represente, fonctionne en permanence. La capacité 60 et la résistance 62 assurent une dérivation des signaux carrés de l'oscillateur 56. L'inverseur 61 assure la mise en forme d'impulsions positives appliquées à la diode 55. Si la cible est proche, le circuit 52 peut générer un courant fort pendant la durée de ces impulsions positives > et des impulsions de tension correspondantes sont appliquées aux circuits de sortie 1 1 par l'intermédiaire des capacites 29 et 30.
Comme ces impulsions sont courtes et ont lieu à des intervalles importants, la consommation moyenne du système est très faible. Il faut cependant que leur fréquence soit assez élevée pour que le couplage ait lieu à faible impédance. A titre d'exemple, la durée des impulsions peut aller de quelques fractions de microseconde à quelques dizaines de microsecondes, et la durée des intervalles entre impulsions peut être d'au moins 10 fois la durée des impulsions. La fréquence correspondante est de quelques dizaines à quelques centaines de kHZ.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 16, le primaire 27 du circuit de couplage est branché entre la borne 1 du circuit 52 et la borne positive 17 d'alimentation. La borne 6 du circuit 52 est reliée à la borne négative 14 d'alimentation par l'intermédiaire d'une résistance 63. Elle est par ailleurs reliée à la base d'un transistor 64 dont l'émetteur est relié à la borne négative 14 et le collecteur à la borne 8 du circuit 52.
Lorsque la cible s'approche, le circuit 52 laisse passer un courant fort ; le transistor 64 se débloque et met à la masse la borne 8. Il en résulte la diminution du courant dans le circuit 52. Pendant la brève période de forte conduction, le primaire 27 a reçu une impulsion de courant qui est transmise au circuit de sortie 11.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 17, le circuit de sortie comporte une protection contre les courts-circuits de la charge 12. Les différents éléments de la figure 4 se retrouvent sur la figure 17. Seule la diode 32 a été déplacée de l'autre côté du secondaire 28, entre ce secondaire et la borne négative 31. En parallèle sur cette diode 32 sont montés, en série, un transistor 65 et une diode 66. La base du transistor 65 est reliée à la grille du transistor 33 par l'intermédiaire d'une résistance 67. Par ailleurs, elle est reliée, par l'intermédiaire d'une diode 68, au point 69 situé entre le transistor MOS 33 et la charge 12.
La diode 66 a pour rôle de remonter le potentiel d'émetteur, afin d'assurer un bon blocage du transistor 65 par l'intermédiaire de la diode 68. Les impulsions transmises par le dispositif de couplage 27-28 chargent la capacité 35, provoquent la conduction du transistor 65 qui n'a pas de conséquence notable, et provoquent la conduction du transistor MOS 33. Le potentiel du point 69, si la charge 12 ne présente pas de court-circuit, tombe alors au voisinage de zéro, ce qui entrain, par l'intermédiaire de la diode 68, le blocage du transistor 65. Tant que les impulsions arrivent, ce qui correspond à la position rapprochée de la cible, le transistor MOS 33 conduit et le transistor 65 reste bloqué.
Si la charge 12 est en court-circuit, le potentiel du point 69 reste haut et il n'y a pas de blocage du transistor 65 par l'intermédiaire de la diode 68. Le transistor 65 conduit alors et la capacité 35 se décharge rapidement par l'intermédiaire du secondaire- 28 et du transistor 65, ce qui bloque le transistor MOS 33. Dans ce cas, le transistor 33 ne reste conducteur que pendant une durée un peu supérieure à la durée des impulsions, ce qui permet en général d'éviter au transistor 33 d'être endommagé. Le courant du circuit de charge passe dans le transistor 33 pendant un temps très court mais n'est pas limité en intensité.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 18, un thyristor 70 est prévu en parallèle sur la capacité 35. Le thyristor est de très faible puissance, ou réalisé par l'înterconnexion de deux transistors pnp et npn. La porte de ce thyristor 70 est reliée à la source du transistor MOS 33, leur point commun étant relié à la borne négative 31 par une résistance 71.
Grâce à cette résistance 71, la porte du thyristor 70 est à un potentiel défini, correspondant à une intensité normale dans la résistance 71 et dans la charge 12.
Si la charge 12 est en court-circuit,l'intensité dans le circuit de charge augmente, le potentiel de la porte du thyristor 70 augmente, et le thyristor 70 se met à conduire et décharge très rapidement la capacité 35, ce qui bloque le transistor MOS 33. Avec le thyristor 70, on peut ainsi limiter le temps de passage du courant dans le transistor 33 et la valeur de ce courant. Il en résulte une protection très efficace du transistor MOS 33.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 19, on retrouve les éléments de la figure 18 à l'exception du thyristor 70 qui est remplacé par un transistor 72 dont le collecteur est relié à la grille du transistor 33 et l'émetteur à la borne 31. La base du transistor 72 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 73, au point commun à la résistance 71 et à la source du transistor 33. La base du transistor 72 est également reliée, par l'intermédiaire d'une diode 74 de protection du transistor 72, à la borne négative.31, et par l'intermédiaire dune capacité 75, au point 69 commun à la charge 12 et au drain du transistor MOS 33.
Lorsque la cible est proche, les impulsions chargent la capacité 35, le transistor 33 devient conducteur, le courant dans la résistance 71 est normal et le transistor 72 reste bloqué. Si la cible s'éloigne, il n'y a plus d'impulsions, et la capacité 35 se décharge lentement à travers la résistance 36. Le potentiel de la grille du transistor 33 baisse alors lentement et le transistor 33 passe de la saturation à la zone linéaire de sa caractéristique de conduction. Le potentiel du point 69 remonte et par l'intermédiaire de la capacité 75, déclenche le déblocage du transistor 72.
La capacité 35 se décharge alors rapidement à travers le transistor 72, ce qui entraîne le blocage rapide du transistor 33. Cette disposition permet de réduire le temps de conduction du transistor MOS 33 après la fin de la série d'impulsions, et donc d'augmenter la fréquence de fonctionnement de ce transistor.
Si la charge 12 est en court-circuit, le courant dans le transistor 33 et la résistance 71 augmente, le transistor 72 devient conducteur, et le potentiel de grille du transistor 33 ne monte plus. Il en résulte que, pendant la durée de chaque impulsion, le courant dans le transistor MOS 39 est limité. En fin d'impulsion, le potentiel du point 69 remonte, et par l'intermédiaire de la capacité 75, le transistor 72 s'ouvre un plu R1US et assure une décharge plus rapide de la capacité 35.
Les trois dispositions des figures 17 à 19 assurent donc la protection du transistor MOS 33, en influant sur la grandeur et/ou la durée de passage du courant dans le transistor.
Ainsi, le capteur selon l'invention comporte un circuit de détection et un circuit de sortie. Entre ces deux circuits est dispose : un circuit de couplage sans liaison galvanique, c'est-à-dire assurant une complète séparation électrique entre eux. Ce capteur peut recevoir plusieurs circuits de sortie sans liaison entre eux. Chaque sortie étant indépendante, la charge disposée dans chaque circuit de sortie n'a plus de position définie par rapport au potentiel de masse du circuit de détection. Elle peut être placée sur l'un des deux conducteurs d'alimentation, ou même répartie sur les deux.
Si l'on n'utilise qu'une sortie, celle-ci est polarisée. Mais si l'on utilise deux sorties, on peut fonctionner on alternatif. En 0 les sorties étant indépendantes, le fait que l'une soit en panne n'interdit pas de contrôler le fonctionnement au moyen des autres. Selon la présente invention, le circuit de sortie comporte un élément semi-conducteur de redressement des impulsions, de façon à commander le transistor MOS 33 en tension positive. Ce transistor MOS constitue l'organe de conmando- permanente du courant dans la charge,et par sa nature, il n'exige
pratiquement pas de puissance pour assurer son role. Enfin; les circuits de
sortie sont protégés contre les courts-circuits de la char.
pratiquement pas de puissance pour assurer son role. Enfin; les circuits de
sortie sont protégés contre les courts-circuits de la char.
Claims (19)
1. Capteur à sortie multiple, à circuit de détection et circuit de sortie à charge, caractérisé en ce que le circuit de détection délivre un signal sous forme d'impulsions en fonction de la position d'une cible; un circuit de couplage non galvanique (10) assure la transmission des impulsions entre le circuit de detection (9) et le circuit de sortie (11); et un élément semi-conducteur de redressement est prévu dans le circuit de sortie (11) pour délivrer des tensions positives à un organe (33) de commande permanente du courant dans la charge (12).
2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de couplage (10) est un circuit à couplage inductif comportant un primaire (27) et un secondaire (28).
3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de couplage (10) est un circuit à couplage capacitif constitué de deux capacités (29, 30) placées chacune sur un conducteur.
4 Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de couplage (10) est un circuit à couplage électro-optique constitué d'une diode électroluminescente et d'éléments photovolta@ques.
5. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de détection (9) alimente plusieurs circuits (10, 10') de couplage non galvanique, reliés chacun à un circuit de sortie distinct (11, Il).
6. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de détection (9) est alimenté par l'intermédiaire fun circuit d'alimentation comportant un transistor < 18) et une diode Zener (20) en série, l'alimentation du circuit de détection (9) étant prise aux bornes de la diode Zener (20).
7. Capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation comporte en outre un transistor auxiliaire (23) pour commander ledit transistor (18), et une très forte résistance (24) pour assurer la conduction du transistor auxiliaire (23).
8. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément semi-conducteur de redressement est une diode (32) assurant un simple redressement
9. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément semi-conducteur de redressement est un pont à diodes (38, 39 ) assurant un redressement avec doublement de tension
10. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande (33) est un transistor MOS dont le drain et la source constituent les bornes positive et négative du circuit de sortie et dont la grille est alimentée par le circuit de couplage non galvanique (10) à travers l'élément semi-conducteur de redressement (32).
11. Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'entre la grille du transistor MOS (33) et la borne négative (31) du circuit de sortie sont montées en parallèle une capacité (35) susceptible d'être chargée par lesdites impulsions positives, et une résistance (36) susceptible d'assurer la décharge lente de la capacité (35).
12. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux circuits de sortie distincts sont reliés en parallèle.
13. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux circuits de sortie distincts sont mis en série, pour améliorer la sécurité de fonctionnement.
14. Capteur selon l'ensemble des revendications 5 et 10, caractérisé en ce que les deux sources des transistors MOS de deux circuits de sortie sont reliées entre elles, les deux drains constituant les bornes du circuit de sortie ainsi constitué qui, grâce aux diodes intrinsèques des transistors MOS, fonctionne en courant alternatif.
15. Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la charge est placée sur l'un ou l'autre des fils du circuit de sortie, ou répartie sur les fils.
16. Capteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le circuit de sortie comporte un dispositif de protection contre les courts-circuits dans la charge, ayant pour objet de limiter la durée de passage, et éventuellement l'intensité, du courant dans l'organe de commande (33), en assurant la décharge de la capacité (35).
17. Capteur selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif de protection est constitué par un transistor (65), monté en parallèle sur la diode de redressement (32), dont la base est reliée par l'intermédiaire d'une diode (68) au point commun à l'organe de commande (33) et à la charge (12) .
18. Capteur selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif de protection est constitué par un thyristor (70) monté en parallèle sur la capacité (35) et dont la porte est reliée au point commun à la source du transistor MOS (33) et à une résistance (71) reliée à la borne négative de sortie (31).
19. Capteur selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif de protection est constitué par un transistor (72) monté en parallèle sur la capacité (35), et dont la base est reliée, d'une part par l'intermédiaire d'une capacité (75) au drain du transistor MOS (33), > et d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance (73), au point commun à la source dudit transistor (33) et à une résistance (71) reliée à la borne négative de sortie (31).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8510543A FR2584841B1 (fr) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | Capteur a sortie multiple, a separation galvanique entre le circuit de detection et le circuit de sortie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8510543A FR2584841B1 (fr) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | Capteur a sortie multiple, a separation galvanique entre le circuit de detection et le circuit de sortie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2584841A1 true FR2584841A1 (fr) | 1987-01-16 |
| FR2584841B1 FR2584841B1 (fr) | 1988-07-08 |
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ID=9321146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8510543A Expired FR2584841B1 (fr) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | Capteur a sortie multiple, a separation galvanique entre le circuit de detection et le circuit de sortie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2584841B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0687067A3 (fr) * | 1994-06-06 | 1997-11-19 | Eaton Corporation | Protecteur de court-circuit pour un étage de sortie isolé à MOSFET de puissance |
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1985
- 1985-07-10 FR FR8510543A patent/FR2584841B1/fr not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2584841B1 (fr) | 1988-07-08 |
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