Elément d'entrée de circuit électrique, notamment de circuit logique La présente invention a pour objet un élément d'entrée de circuit électrique, permettant de recevoir un signal électrique engendré par l'actionnement d'un contact mécanique (interrupteur, fin de course, bou- ton-poussoir, etc.),
par exemple un contact travail- lant sous une tension relativement élevée et parcouru par un courant suffisant pour éviter les mauvais contacts, et d'abaisser ce signal à un niveau compa tible avec l'attaque d'un circuit électrique tel qu'un circuit logique ou qu'un relais fonctionnant par tout ou rien.
On sait, en .effet, que les éléments logiques à transistors, par exemple, consomment tirés peu de courant et travaillent en basse tension. Un contact mécanique commandant directement un tel élément se trouverait dans de mauvaises conditions de fonc tionnement, le courant ne traversant pas :toujours le contact avec une chute de tension négligeable. Un élément d'entrée doit justement pallier ces inconvé nients.
Une autre fonction de l'élément d'entrée est de court-circuiter des parasites dus aux liaisons capaci- tives entre les câbles ou aux inductions.
Il est déjà connu d'utiliser comme élément d'en trée un pont diviseur de tension constitué par deux résistances en série, l'organe mécanique de com mande étant placé à une extrémité du pont diviseur et le circuit à commander étant relié à la borne mé diane du pont diviseur. L'inconvénient de cette dis position est une grande consommation de courant et une mauvaise protection contre les signaux parasites, même avec un condensateur en :parallèle.
Il est également connu d'utiliser un montage dif férent du précédent en ce que l'une des résistances est remplacée par une diode Zener. Ce montage con somme moins de courant que le précédent, mais la sortie, qu'il y ait ou non un condensateur en paral lèle avec la diode Zener; est mal protégée contre un signal parasite se présentant à l'entrée.
La présente invention a pour objet un nouvel élément d'entrée évitant les inconvénients des dispo sitifs actuellement connus. Cet élément d'entrée est caractérisé en ce que, l'organe mécanique de com mande étant introduit à l'une des extrémités d'un pont diviseur de tension constitué par deux résistan ces en série avec, de préférence, un condensateur en parallèle, la borne médiane du pont diviseur de ten sion est reliée à une borne d'une diode Zener dont l'autre borne constitue la borne de sortie dudit élé ment d'entrée,
tandis que le potentiel de cette borne de sortie est limité inférieurement et supérieurement par le fait qu'elle est connectée, par l'intermédiaire de diodes, à des points dont les potentiels sont égaux aux valeurs limites fixées, à la chute près de ten sion dans les diodes.
Le dessin annexé représente schématiquement .et à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécu tion particulière de l'élément d'entrée faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente l'élément d'entrée selon cette forme d'exécution divisé en quatre parties pour .en analyser le fonctionnement.
Les fig. 2, 3, 4 et 5 représentent successivement les tensions obtenues à la sortie de l'élément d'en trée en fonction de la tension d'entrée lorsqu'il est constitué d'abord de la première partie mise en évi dence à la fig. 1, puis de deux parties, ensuite de trois paies et enfin des quatre parties.
La fig. 6 reconstitue l'élément d'entrée complet. En se reportant à la fig. 1, on voit que les ex trémités 1 et 2 d'un pont diviseur de tension, cons titué par deux résistances 3 et 4, sont reliées respec- tivement à des potentiels - HT et -I- Vp. Le contact mécanique de commande 5 est introduit entre l'ex trémité 1 et la résistance 3. La borne médiane 6 de ce pont diviseur de tension constitue la sortie a de cette première partie d'élément d'entrée.
La seconde partie de l'élément d'entrée est for mée par la diode Zener 7, l'entrée b de cette diode Zener reliée à la sortie a, et la sortie c de cette diode Zener.
La troisième partie de l'élément d'entrée est for mée par la diode 8, dont l'entrée d est reliée à la sortie c et la sortie est mise à la masse.
La quatrième partie est formée par la diode 9 dont l'entrée est mise au potentiel - V,, et la sortie e, reliée à la sortie c, qui est alors reliée à la sortie S de l'élément d'entrée.
La fig. 2 représente les variations du potentiel - Va de la sortie a en fonction du potentiel - HT, variations qui sont proportionnelles. Soit - Vx le po tentiel minimal nécessaire à la sortie du dispositif pour assurer un fonctionnement normal des élé ments logiques qu'il commande et - Vy le potentiel minimal susceptible d'agir sur ces mêmes éléments logiques et de les faire fonctionner.
Pour obtenir une protection efficace contre les parasites, on doit obtenir à la sortie a un potentiel - Vy pour une va leur aussi élevée que possible du potentiel - HTy à l'entrée.
Sur la fig. 2, on peut remarquer que ce seuil - HTy n'est pas très élevé. On pourrait l'augmenter, soit en choisissant un potentiel -f- Vp plus élevé, soit en diminuant la valeur de la résistance 4. Dans les deux cas, cela entraînerait une augmentation notable de la consommation et des difficultés pour obtenir le potentiel - Vx pour une valeur acceptable du poten tiel HTx.
Si on complète le schéma par l'adjonction de la diode Zener 7, on obtient, comme caractéristique de sortie c, la courbe de la fig. 3. En effet, la diode Zener déplace les valeurs du potentiel - HT corres pondant aux potentiels - Vx et - Vy, .sans augmen tation de la puissance dissipée dans le pont diviseur.
Les seuils deviennent respectivement - HT'x et - HT'y. Cette caractéristique est obtenue grâce au fait que la diode Zener 7 présente une impédance très élevée tant qu'elle est parcourue par un cou rant faible ne l'amenant pas dans la région de Ze- ner ; mais dès que la tension de Zener est atteinte, son impédance devient faible et le courant n'est plus limité que par la résistance en série (résistance de charge).
La fig. 4 représente la caractéristique de l'entrée d de la diode 8 reliée à la sortie c. Lorsque le con tact 5 est ouvert, il y a, en effet, circulation de cou rant entre l'extrémité 2 et la masse, à travers la résistance 4 et les diodes 7 et 8 polarisées dans le sens direct. Le potentiel de d est alors égal à celui de la masse (0v en général) plus la chute de tension directe dans la diode 8.
L'adjonction de la diode 9 limite le potentiel de sortie - Vs à une valeur voisine de - V,, (potentiel fixé à priori). De cette manière, le potentiel maximal de sortie sera égal à V,, plus la chute de tension di recte dans la diode 9. La caractéristique réelle <I>Vs ---</I> f (HT) de l'élément devient alors celle de la fig. 5.
La fig. 6 représente l'élément d'entrée avec tous ses éléments. Un condensateur 10, mis en parallèle avec la résistance 4, permet de réduire en 6 l'impé dance alternative (contact 5 ouvert) et court-circuiter les parasites de fréquence élevée. La résistance de charge 11 peut représenter une ou plusieurs entrées de transistors.
Dans l'exemple représenté, les potentiels d'entrée (- HT) et de sortie (- Vs) sont négatifs en vue de l'utilisation de transistors PNP, mais les mêmes dis positions sont valables pour des signaux de polari tés complémentaires.
An electrical circuit input element, in particular a logic circuit input element The present invention relates to an electrical circuit input element, making it possible to receive an electrical signal generated by the actuation of a mechanical contact (switch, limit switch, push-button, etc.),
for example a contact working at a relatively high voltage and carrying sufficient current to avoid bad contacts, and to lower this signal to a level compatible with the attack of an electric circuit such as a logic circuit or that a relay functioning by all or nothing.
It is known, in fact, that logic elements with transistors, for example, draw little current and work at low voltage. A mechanical contact directly controlling such an element would be in poor operating conditions, the current not passing through: always the contact with a negligible voltage drop. An input element must precisely overcome these drawbacks.
Another function of the input element is to short-circuit interference due to capacitive connections between cables or to inductions.
It is already known to use as input element a voltage divider bridge formed by two resistors in series, the mechanical control member being placed at one end of the divider bridge and the circuit to be controlled being connected to the terminal. middle of the dividing bridge. The disadvantage of this arrangement is a large current consumption and poor protection against parasitic signals, even with a capacitor in: parallel.
It is also known to use an assembly different from the previous one in that one of the resistors is replaced by a Zener diode. This assembly consumes less current than the preceding one, but the output, whether or not there is a capacitor in parallel with the Zener diode; is poorly protected against a parasitic signal occurring at the input.
The present invention relates to a new input element avoiding the drawbacks of currently known devices. This input element is characterized in that, the mechanical control member being introduced at one of the ends of a voltage divider bridge formed by two resistors in series with, preferably, a capacitor in parallel, the middle terminal of the voltage divider bridge is connected to a terminal of a Zener diode, the other terminal of which constitutes the output terminal of said input element,
while the potential of this output terminal is limited inferiorly and superiorly by the fact that it is connected, through diodes, to points whose potentials are equal to the fixed limit values, with the drop near voltage in the diodes.
The appended drawing represents schematically .and by way of nonlimiting example, a particular embodiment of the input element which is the subject of the invention.
Fig. 1 shows the input element according to this embodiment divided into four parts in order to analyze its operation.
Figs. 2, 3, 4 and 5 successively represent the voltages obtained at the output of the input element as a function of the input voltage when it consists first of all of the first part highlighted in FIG. . 1, then two parts, then three pays and finally four parts.
Fig. 6 reconstructs the complete input element. Referring to fig. 1, it can be seen that the ends 1 and 2 of a voltage divider bridge, constituted by two resistors 3 and 4, are respectively connected to potentials - HT and -I- Vp. The mechanical control contact 5 is introduced between the end 1 and the resistor 3. The middle terminal 6 of this voltage divider bridge constitutes the output a of this first part of the input element.
The second part of the input element is formed by the Zener diode 7, the input b of this Zener diode connected to the output a, and the output c of this Zener diode.
The third part of the input element is formed by diode 8, whose input d is connected to output c and the output is grounded.
The fourth part is formed by the diode 9, the input of which is put to the potential - V ,, and the output e, connected to the output c, which is then connected to the output S of the input element.
Fig. 2 represents the variations of the potential - Va of the output a as a function of the potential - HT, variations which are proportional. Let - Vx be the minimum potential necessary for the output of the device to ensure normal operation of the logic elements which it controls and - Vy the minimum potential capable of acting on these same logic elements and making them operate.
To obtain effective protection against interference, we must obtain at the output a potential - Vy for a value as high as possible of the potential - HTy at the input.
In fig. 2, we can notice that this threshold - HTy is not very high. It could be increased, either by choosing a higher potential -f- Vp, or by reducing the value of resistor 4. In both cases, this would lead to a notable increase in consumption and difficulties in obtaining the potential - Vx for an acceptable value of the HTx potential.
If we complete the diagram by adding the Zener diode 7, we obtain, as output characteristic c, the curve of fig. 3. In fact, the Zener diode shifts the values of the potential - HT corresponding to the potentials - Vx and - Vy, without increasing the power dissipated in the divider bridge.
The thresholds become respectively - HT'x and - HT'y. This characteristic is obtained thanks to the fact that the Zener diode 7 has a very high impedance as long as it is traversed by a weak current which does not bring it into the Zener region; but as soon as the Zener voltage is reached, its impedance becomes low and the current is no longer limited only by the series resistance (load resistance).
Fig. 4 represents the characteristic of the input d of the diode 8 connected to the output c. When the contact 5 is open, there is, in fact, current flow between the end 2 and the ground, through the resistor 4 and the diodes 7 and 8 polarized in the forward direction. The potential of d is then equal to that of the mass (0v in general) plus the forward voltage drop in diode 8.
The addition of the diode 9 limits the output potential - Vs to a value close to - V ,, (potential fixed a priori). In this way, the maximum output potential will be equal to V ,, plus the direct voltage drop across diode 9. The actual <I> Vs --- </I> f (HT) characteristic of the element becomes then that of FIG. 5.
Fig. 6 represents the input element with all its elements. A capacitor 10, placed in parallel with the resistor 4, makes it possible to reduce to 6 the alternating impedance (contact 5 open) and to short-circuit the high frequency parasites. The load resistor 11 can represent one or more transistor inputs.
In the example shown, the input (- HT) and output (- Vs) potentials are negative for the use of PNP transistors, but the same arrangements are valid for signals of complementary polarity.