Dispositif récepteur d'impulsions lumineuses émises pour demander le dépassement entre véhicules La présente invention a pour objet un dispositif récepteur d'impulsions lumineuses émises pour demander le dépassement entre véhicules, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule photoélectrique, au moins deux circuits oscillants à inductance et capa cité et un transistor, le tout agencé de manière à permettre la discrimination et l'amplification des impulsions lumineuses, lesdits circuits oscillants assu rant le couplage entre des tubes amplificateurs et étant syntonisés à des fréquences comprises entre <B>I /D</B> et<B>1/10</B> D, D étant la durée de l'impulsion lumineuse.
Le dispositif selon l'invention est destiné à être adapté à un appareil récepteur électronique du type de ceux qui sont prévus pour capter des signaux lumineux émis sous forme d'impulsions de durée très courte, de l'ordre d'une microseconde. Les récepteurs de ce type sont installés sur les véhicules lourds qui circulent sur route, et ont pour objet de capter les signaux lumineux qu'un autre véhicule, situé en arrière et circulant à plus grande vitesse, émet avec un appareil émetteur adéquat afin de demander la voie libre et effectuer ensuite un dépassement du véhicule plus lent sans aucun danger.
Dans la technique, on connaît déjà des appareils récepteurs électroniques comportant essentiellement une cellule photoélectrique qui transforme le flux lumineux en un courant électrique très faible, un dispositif pour distinguer entre le courant provoqué par la lumière ambiante (spécialement la lumière solaire), et le courant provoqué par les impulsions lumineuses émises, un amplificateur pour élever ce courant très faible qui est de l'ordre de 10-q ampères, et un avertisseur qui, au moyen d'un relais, ferme un circuit de signalisation optique ou acoustique, c'est-à-dire un circuit qui comporte une lampe ou un vibreur.
Pour la discrimination et l'amplification des impulsions lumineuses de courte durée, on a utilisé, jusqu'à présent, des amplificateurs à bande large, avec couplage par résistance et capacité, dans les quels cette dernière a une valeur tellement petite qu'elle laisse seulement passer les accroissements de tension brusques, c'est-à-dire ceux dont la durée est plus courte que la constante de temps RC de ce couplage résistance-capacité. Les inconvénients in trinsèques de ce système, que la pratique a confir més, sont principalement les. suivants 1 @, Ces amplificateurs à bande large (approxima tivement de 100 à 1500 kc) ont une amplifi cation par étage très médiocre, de 10 à 30 au maximum.
2,, Pour ne pas altérer l'amplification, il faut une tension d'alimentation anodique élevée, de 200 V au minimum, parce que la tension utile appliquée à l'anode est réduite à cause de la chute de tension sur la résistance de charge de plaque, résistance qui est intrin sèque au système.
3,, Lorsqu'on désire obtenir cette tension de 200 V à partir de la batterie du véhicule lourd, il faut un appareillage convertisseur complet, comprenant au minimum un vibreur, un transformateur, un redresseur et un filtre à deux condensateurs électrolytiques, appa reillage qui est coûteux, exposé à des avaries et d'une durée de vie limitée, comme on le sait déjà par l'expérience acquise avec les récepteurs de radio des véhicules automobiles.
4@, Cette faible amplification par étage oblige, d'une part, à faire travailler la cellule photo électrique sous une tension élevée qui est normalement de 200 V, afin d'obtenir la plus grande sensibilité possible, ce qui abrège beaucoup la vie de la cellule, et d'autre part, à utiliser un avertisseur sensibilisé à son point d'ajustement critique qui nécessite également l'alimentation de l'anode sous une tension élevée, de 200 V au minimum.
Dans le dispositif récepteur selon l'invention, des circuits oscillants sont branchés dans le circuit de plaque des tubes amplificateurs et convertissent l'im pulsion lumineuse reçue en un train d'oscillations amorties. La fréquence optimum de syntonisation de ces circuits est comprise entre 1/D et 1/10 D, par exemple 1/2 D, soit 500 kc, dans l'hypothèse où la durée D de l'impulsion lumineuse est de 1 micro seconde. L'amplification par étage est très élevée ainsi, par exemple, avec une impédance de circuit résonnant de 100 000 ohms, et avec une pentode d'une transconductance égale à 4 mA/V, on obtient une amplification par étage de 400, soit plus de 10 fois supérieure à celle d'un amplificateur à couplage résistance-capacité.
Cette amplification pourrait être encore plus grande, mais elle affecterait alors défa vorablement la relation signal/bruit de fond. Le bruit de fond provient de la cellule photoélectrique et aug mente beaucoup quand celle-ci est éclairée par les rayons solaires ; ce qui est susceptible de déclencher l'avertisseur qui ferme le circuit de signalisation, pro duisant alors un faux signal.
Pour éviter entièrement cet inconvénient, auquel on n'a pas remédié dans les récepteurs connus, le dispositif récepteur selon l'invention, présente une alimentation de la cellule photoélectrique qui trans forme le flux lumineux en courant électrique. Cette alimentation est obtenue par l'intermédiaire d'un con densateur chargé par une résistance de valeur très élevée, de l'ordre de 2 mégohms ou davantage. De cette façon, quand la cellule photoélectrique -reçoit un éclairage moyen élevé, la tension d'alimentation est réduite automatiquement et, par suite, également la sensibilité de la cellule.
Cette disposition se pro duit, de façon graduelle, grâce à la décharge du condensateur en question, le bruit de fond diminuant de ce fait, et aussi grâce à l'effet retardateur intro duit par le condensateur qui fait office d'accumu lateur de courant et évite les variations brusques de potentiel qui pourraient être confondues avec une impulsion. La conséquence pratique de cette dispo sition est que le condensateur règle la tension et, par suite, la sensibilité de la cellule photoélectrique, en fonction de l'éclairage moyen, réduisant ainsi for tement sa sensibilité quand un rayon de soleil vient la frapper.
Une fois que les impulsions ont été discriminées et amplifiées, il est nécessaire de les convertir en un courant capable d'actionner le relais de signalisation, ce qui, antérieurement, nécessitait un tube travaillant sous une tension anodique élevée. Dans le dispositif selon l'invention, on est parvenu à ce résultat au moyen d'un transistor qui amplifie environ 40 fois le courant appliqué à sa base ,>, et ne nécessite pas une tension de collecteur supérieure à 24 V pour fournir un courant d'une intensité largement suffi sante de 10 mA au relais de signalisation, qui, pour ce motif, peut être d'un type simple et robuste, ce qui évite les relais sensibles, délicats et coûteux.
La figure unique du dessin annexé représente, à titre d'exemple, le schéma électrique d'une forme d'exécution du dispositif récepteur d'impulsions.
Le dispositif récepteur d'impulsions représenté est constitué par deux parties A et B. La partie A, placée à l'extérieur du véhicule, comprend une cellule photoélectrique et un dispositif de sélection et d'am plification, relié à la partie B. Cette deuxième partie B est située à l'intérieur de la cabine du véhicule et comprend un transistor, un relais, un vibreur et un filtre pour éviter la détection de parasites à haute fréquence.
Dans la partie A, une cellule photoélectrique 1, à vide, d'un type connu, reçoit la lumière à travers une persienne, non représentée, destinée à empêcher le plus possible l'incidence directe de la lumière solaire. La cathode de cette cellule 1 est reliée à la masse et l'anode reçoit une tension positive par l'intermédiaire de résistances 2 et 3. Quand l'éclai rage moyen reçu par la cellule photoélectrique est faible, son émission de courant cathodique est faible, de sorte que la chute de tension dans la résistance 3 est négligeable et que le condensateur 4, placé entre les résistances 2 et 3, est chargé presque à la tension d'alimentation, par exemple de 24 V.
Quand la cellule photoélectrique 1 reçoit une impulsion lumi neuse d'une certaine durée, il se produit une émis sion cathodique brusque d'égale durée, et le courant engendré produit une impulsion de tension négative dans la résistance 2, impulsion qui, par l'intermé diaire d'un condensateur 5, est appliquée à la grille de commande d'une pentode 6, provoquant une diminution brusque et de courte durée de son courant anodique. L'anode de la pentode 6 est alimentée à partir du pôle positif d'une batterie d'accumulateurs de 24 V, représentée dans la partie B du schéma électrique, par l'intermédiaire d'un circuit oscillant, constitué par une self-induction 7 et un conden sateur 8.
Si, comme il a été mentionné ci-dessus, la fréquence d'oscillation de ce circuit est choisie au sein de la bande principale du spectre de fréquences de l'impulsion, on obtient une oscillation sinusoïdale amortie, de fréquence égale à celle du circuit oscil lant. Etant donné que la résistance ohmique de la self-induction 7 est très faible, la chute de tension d'alimentation anodique qu'elle produit est négli geable, contrairement à ce qui se passe dans les amplificateurs connus à résistance et capacité. Une variation lente de lumière n'a aucun effet sur le cir cuit oscillant, puisque son spectre de fréquences ne couvre pas la fréquence propre de ce circuit.
De ce fait, on obtient la discrimination nécessaire entre les variations de lumière ambiante, lesquelles, si rapides qu'elles soient, ne dépassent pas le centième de seconde, et les impulsions lumineuses émises par les véhicules qui désirent effectuer le dépassement, impul sions qui, comme on l'a dit, sont de l'ordre d'une microseconde. Cependant, le condensateur 4 suit les fluctuations de l'éclairage moyen et contrôle automa tiquement la tension de la cellule photoélectrique, en la réduisant quand l'éclairage est très intense.
Pour éviter les tensions parasites induites prove nant, par exemple de l'allumage des bougies du véhi cule, de contacts électriques, etc. qui, dans les récep teurs connus, produisent de faux déclenchements, la cellule photoélectrique 1 est connectée à un premier tube amplificateur 6 par un circuit très court, de telle sorte que la longueur de la connexion entre cette cellule photoélectrique 1 et la grille du tube 6 soit au maximum de 2 cm.
La tension oscillante obtenue dans le circuit oscillant constitué par la self-induction 7 et le conden sateur 8 est appliquée, par l'intermédiaire d'un con densateur 9, à la grille d'un deuxième tube amplifi cateur 10, qui est polarisé, par l'intermédiaire d'une résistance 11, à une valeur légèrement plus petite que le potentiel de cathode, ce qui contribue à donner une transconductance suffisante, alors même que la tension anodique est seulement de 24 V. Dans le cir cuit de plaque se trouve un autre circuit oscillant constitué par une self-induction 12 et un condensa teur 13, dans lequel se répètent l'amplification et la discrimination de façon analogue à celle du circuit 7 - 8.
La tension oscillante obtenue est appliquée, par l'intermédiaire d'un condensateur 14, à la grille d'une triode 15 et recueillie, un peu amplifiée, dans une résistance 17, de charge de plaque, d'où elle est appliquée; par l'intermédiaire d'un condensateur 18, à la grille d'une seconde triode 16. Les triodes 15 et 16 seront avantageusement constituée par une dou ble triode, polarisée exactement à la tension de coupure, grâce à une résistance de cathode 19, dans laquelle circule le courant de la première triode 15, dont la grille est maintenue plus positive que la grille de la triode 16, au moyen d'un diviseur de tension 20 - 21.
Si la tension appliquée à la grille de la triode 16 est suffisante pour que, dans la demi- période positive du signal, il se produise un courant de cathode appréciable, celui-ci, en circulant dans la résistance 19, rend plus positive la cathode de la première triode 15, par rapport à sa grille. De cette manière, son courant d'anode diminue, ce qui fait augmenter le potentiel positif de plaque de ce tube, et cette augmentation de potentiel positif renforce, grâce à un condensateur 18, l'effet primitif sur la grille du tube 16. Ce processus cumulatif ne se ter mine pas avant que le courant de la triode 15 ne devienne nul et que celui de la triode 16 ne devienne maximum.
Les deux triodes resteraient indéfiniment dans cet état, sans l'intervention d'une résistance 22 qui décharge le condensateur 18, de sorte qu'il arrive un moment où le processus se renverse et où la triode 15 recommence brusquement à drainer tout le courant, si bien que le courant de la triode 16 s'an nule à nouveau, et reste nul jusqu'à la réception d'un nouveau train d'oscillations. Ce montage à deux triodes, connu des électrotechniciens, constitue un multivibrateur monostable à couplage cathodique, désigné également par l'expression flip-flop >>.
Les impulsions de courant de plaque de la triode 16 sont transmises, à travers un câble blindé 24, à un transistor 25, logé dans le corps B du dispositif récepteur, et traversent la base du transistor en pro voquant le passage d'un courant de collecteur, qui, au repos, est à peu près nul. Ce courant de collec teur traverse l'enroulement d'un relais 26 qui est excité et ferme le contact de signalisation. Ce relais peut avoir un effet de retardement, grâce, par exem ple à un enroulement ou à un noyau en court-circuit ou à un condensateur en parallèle, si l'on désire un signal de plus grande durée que celle du train d'im pulsions reçues.
Selon une caractéristique qui se retrouve norma lement dans tous les transistors, le transistor 25 est très sensible à la température, et pour fixer son cou rant à une valeur normale entre zéro degré et 45 C, on utilise la tension de l'émetteur d'un diviseur de tension 27 - 28, ajusté de façon qu'au repos, il cir cule, dans une résistance 23 de la partie A, un cou rant de base qui soit de polarité contraire à celle du courant de commande, c'est-à-dire que l'on main tient l'électrode de commande du transistor légère ment positive par rapport à l'émetteur.
La fermeture du contact indiqué envoie un cou rant de -I- 24 volt au circuit de signalisation qui com prend, comme signal acoustique, un vibreur 29, con tenu dans la partie B, et normalement deux lampes 30 et 31, la lampe 30 étant située à l'intérieur du véhicule et visible du conducteur, et la lampe 31, fixée à la partie arrière du véhicule, visible pour le conducteur de la voiture qui demande le passage, de sorte qu'elle sert d'accusé de réception du signal.
Le filtre servant à éviter l'entrée des parasites électriques est constitué par une inductance 32 et un condensateur 33, ce qui, conjointement avec la divi sion du dispositif en deux parties A et B, permet un antiparasitage total dudit dispositif.
Les valeurs numériques indiquées ci-dessus pour raient être modifiées entre certaines limites, notam ment celles relatives aux fréquences de résonnance des circuits oscillants. D'autre part, les condensateurs 8 et 13 servant à l'accord des self-inductions 7 et 12 respectivement pourraient être constitués totalement ou partiellement par les capacités entre électrodes des tubes 6, 10 et 15, et par les capacités des con ducteurs par rapport à la masse.
En outre, au lieu d'alimenter directement le dispositif récepteur par la tension d'une batterie d'accumulateurs de 24 V, comme c'est le cas dans la forme d'exécution décrite, on pourrait également, pour les véhicules ne dispo sant que d'une batterie de 12 V, obtenir la tension de 24 V en ajoutant à la batterie une source de 12 V, par exemple au moyen d'un oscillateur à transistor, ou d'un appareil équivalent, fournissant 25 mA au maximum.
Le dispositif récepteur décrit est exempt de tous les inconvénients cités ci-dessus et peut fonctionner directement et sans autre élévation de tension sur les 24 V fournis habituellement par la batterie des véhi cules lourds. Par conséquent, ce dispositif récepteur ne nécessite aucun appareillage convertisseur com prenant un vibreur, un transformateur, un redresseur et un filtre. En outre, le courant nécessaire pour actionner le relais de signalisation est fourni par un transistor dont l'avantage essentiel réside précisément dans son alimentation sous basse tension.