FR2760168A1 - Dispositif de detection de defaut de lampes a filament et de leur circuit d'alimentation avec indication de l'organe defectueux, notamment pour les feux de stop de vehicules automobiles - Google Patents

Abstract

Dispositif de détection de défaut de lampes à filament et de leur circuit d'alimentation avec indication de l'organe défectueux, notamment pour les feux de stop de véhicules automobiles.Ce dispositif permet un renforcement de la sécurité routière en signalant un certain nombre d'anomalies, comme la rupture du filament d'une lampe ou de son câble d'alimentation, la rupture du fusible qui alimente les lampes ou bien un défaut de la masse connectant une lampe.Le présent dispositif est conçu de telle façon qu'il peut être monté de la même manière sur un véhicule en cours d'usinage ou déjà mis en circulation, et il est globalement indépendant des caractéristiques ohmiques des lampes à tester. Il peut être alimenté sous 12 ou 24 volts, et les variations d'alimentation n'affectent pas les circuits détecteurs de défauts. Une rupture de filament d'une lampe ne sera pas signalée pendant le freinage, mais après, pour que l'attention du conducteur ne soit sollicitée par le dispositif pendant la manoeuvre de décélération.

Description

La présente invention est un dispositif électronique de contrôle, conçu pour détecter une défaillance dans un circuit électrique qui alimente en courant continu une ou plusieurs lampes à filament connectées en parallèle, ainsi que la rupture dudit filament de celles-ci, en particulier pour les feux de stop des véhicules automobiles qu'ils soient de type léger ou lourd.

Il est regrettable de constater que les accidents routiers sont très fréquents, et sont dans certains cas dus à un mauvais fonctionnement des feux arrières de signalisation, comme les feux de stop.

Une solution qui peut permettre la diminution des accidents consiste donc à trouver un moyen qui contrôle l'état de ces lampes et de leur circuit d'alimentation, qui puisse être facilement installé, à un prix modique, tout en répondant à certaines conditions de l'environnement d'utilisation, comme les vibrations, secousses et chocs occasionnés par le véhicule, les différences de température, les fuites de courant, les perturbations magnétiques, la résistance variable des conducteurs électriques du véhicule due aux connexions plus ou moins rouillées.

Le présent dispositif répond à ces conditions et a l'avantage d'indiquer le type de l'anomalie détectée, ainsi que l'organe considéré comme défectueux. De même, il n' exige pas d'adaptation particulière du circuit électrique ou du système d'éclairage existants. De plus, la conception de ce dispositif permet de rendre son installation simple, pouvant s'effectuer en usine lors de la fabrication du véhicule, ou de la même manière sur un véhicule qui est déjà en circulation. Aucun réglage de mise au point n'est nécessaire lors de l'installation, le dispositif est opérationnel dès que ses branchements électriques sont effectués. Le dispositif selon l'invention est aussi caractérisé par le fait que les variations de la tension d'alimentation ne gênent pas son fonctionnement. En effet, le dispositif peut être alimenté sous 12 ou 24 volts, sans changer de composants, ce qui ajoute la souplesse d'utilisation et la simplicité de fabrication.

Une caractéristique technique de cette invention est qu'elle utilise une diode de redressement (5) par lampe (1) à tester, chacune montée en série entre l'interrupteur (2) et (1). La chute de tension provoquée par (5) est très faible, environ 0,525 volt maximum pour le type utilisé, ce qui n' occasionne qu'une baisse de 4,37E environ de l'intensité parcourant (1), mais ce principe a surtout l'avantage d'isoler les lampes les unes des autres lors d'une distribution électrique parallèle, et d'être indépendant des caractéristiques ohmiques des lampes utilisées.

Une seconde caractéristique technique du dispositif est d'utiliser un circuit condensateur-résistance, R-C, qui permet de mémoriser certaines anomalies pendant une durée prédéterminée. Ce circuit R-C est constitué par la lampe (1), le condensateur (6) et (7) en série avec (9), comme indiqué sur la figure 2. A titre d'exemple précis mais non limitatif, le fait de mémoriser permet, lorsqu'un filament se rompt, de n'alerter l'utilisateur qu'après utilisation de l'interrupteur de commande (2) des feux. Donc, si une lampe est défectueuse, car présentant un circuit ouvert, le conducteur n'en est pas averti pendant le freinage, puisque son attention est fixée sur la route et non sur son tableau de bord, mais lorsque la pédale de frein est relâchée, c'est-à-dire lorsque la tension nerveuse s'est abaissée.

En annexe se trouvent des figures qui illustrent un exemple à caractère non limitatif de forme de réalisation du dispositif selon 1' invention.

La figure 1 est un schéma de base du circuit électrique d'origine pour la commande d'une lampe (1), ou plusieurs lampes branchées en parallèle.

La figure 2 représente le circuit de détection d'anomalie d'une lampe ou de son circuit électrique. Ce circuit étant propre à chaque lampe, il n'est représenté que pour une d'entre elles afin d'en simplifier la compréhension. Dans la pratique, les véhicules de type léger possèdent de deux à trois lampes de stop, et les véhicules lourds possèdent au moins deux lampes de stop.

La figure 3 représente une forme de réalisation du circuit d'interface lumineuse et sonore pour annoncer la présence d'une anomalie.

La figure 4 représente le principe de détection de la rupture du fusible (3) qui alimente les lampes.

La figure 5 représente le circuit qui alimente les composants actifs du dispositif selon l'invention.

La figure 6 représente l'ensemble du dispositif selon l'invention concernant un nombre n de lampes connectées en parallèle.

En se reportant à la figure 1, le circuit de base d'une commande de feux est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une lampe (1), ou
n 1' plusieurs lampes notées (1'), (1'') jusqu' (1 - ) branchées en parallèle, n étant le nombre de lampes impliquées dans ledit circuit électrique de base. Soit (A) le point commun qui relie le côté positif des lampes (1), (1'), jusqu'à (1"1). Tous les côtés négatifs sont communément reliés à la masse du véhicule qui est elle-même reliée au pôle négatif de la batterie (4) dudit véhicule. Le côté positif de (1) est branché à l'interrupteur d'allumage (2) de ces feux, de telle façon que (A) soit placé entre (1) et (2). Notons (B) le point qui se trouve sur le côté négatif de (2), en amont de (A), et notons (C) le point situé sur le côté positif de (2). Dans certains véhicules, le point (A) peut être relié à un relais, mais comme ceci n'affecte pas le présent dispositif, ledit relais n'est pas représenté. Le côté positif de (2) est connecté au côté négatif d'un fusible (3) dont le côté positif est branché au côté positif de la source d'alimentation (4).

En se référant à la fois à la figure 1 et à la figure 2, nous allons expliquer le principe de base de détection de défaut de lampe. Dans un premier temps, imaginons que le circuit de la figure 1 ne comporte qu'une seule lampe (1), et aucune autre. Si on branche un condensateur électrochimique (6) aux bornes de (1), il se charge instantanément quand (2) est fermé. Lorsque (2) est ouvert après avoir été fermé, si la lampe (1) fonctionne correctement, le condensateur se décharge très rapidement à travers (1), mais si le filament de (1) est cassé, alors le condensateur reste chargé. C'est cette charge qui permet de déceler l'anomalie. En considérant le même scénario avec cette fois-ci plusieurs lampes branchées en parallèle comme le montre la figure 1, chaque lampe possédant son propre condensateur, l'idée de décharge du condensateur n'est plus applicable. En effet, un condensateur lié à une lampe défectueuse se déchargera toujours à travers une lampe qui fonctionnera normalement, car elles sont toutes en parallèle. Afin d'éviter ceci, nous plaçons une diode de redressement (5) en amont de chaque lampe (1). Ainsi, le condensateur associé à une lampe donnée ne peut se décharger qu'au travers de la lampe à laquelle il est lié, car la diode fonctionne comme une valve anti-retour. Dans le dispositif présent, chaque condensateur est lié à une résistance (9) afin qu'il ne reste pas chargé indéfiniment en cas de défaut de lampe. De plus, afin de conserver un coût modique, ledit condensateur doit avoir une valeur de charge (exprimée en Farad) très faible. C'est pour cette raison que nous utilisons un amplificateur opérationnel (11) dont la consommation en intensité est négligeable, et qui permet d'activer le témoin lumineux (15) lorsqu'il y a une tension présente aux bornes du condensateur. Donc, le témoin lumineux (15) associé à une lampe est allumé en cas de freinage, et pendant une certaine durée à chaque fois que (2) est ouvert après avoir été fermé en cas de lampe défectueuse. Dans ce dernier cas, le conducteur risque de ne pas remarquer (15). Nous allons ainsi ajouter un étage supplémentaire qui permet de déclencher un autre moyen d'avertissement lumineux et sonore, dans le cas ou une anomalie est constatée. Il y a anomalie si
(15) est allumée et (2) est ouvert. De même il y a anomalie si (2) est fermé et (15) est éteinte. Donc, nous ajoutons une porte logique
OU EXCLUSIF (19) à deux entrées, dont la première est liée à la tension de (15), en fait le point (F), et dont la seconde entrée est liée à la tension en aval de (2), soit le point (B) ou le point (E) car les composants (16), (17) et (18) ne servent qu'à protéger l'entrée de la porte logique, et n'interviennent pas dans le principe de fonctionnement : une tension existe en (E) si (2) est fermé. La sortie de la porte logique OU EXCLUSIF (19) est au niveau logique 1 lorsqu'une anomalie est détectée. Comme décrit ultérieurement, cette sortie est reliée à l'interface sonore et lumineuse d'avertissement de présence d'anomalie.

Les prochains paragraphes décrivent plus en détail les connexions et le fonctionnement du circuit représenté sur la figure 2.

En se reportant à la figure 2, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il implique l'insertion d'une diode de puissance
(5) entre (A) et (1), montée de telle façon que son côté négatif soit lié au côté positif de (1). Le côté négatif de (5) est relié au côté positif d'un condensateur polarisé (6) et d'une résistance (7). Aux bornes de (7) se trouve un interrupteur (8) placé en parallèle, mis en position ouverte lorsque le dispositif est utilisé dans un véhicule dont (4) délivre une tension de 24 volts, ou mis en position fermée lorsque (4) délivre 12 volts. Une résistance (9) est branchée de telle façon que son côté positif soit commun avec le côté négatif de (7) et de (8), et son côté négatif soit connecté à celui de (6) et à la masse du véhicule. (1), (6), (7) et (9) forment le circuit R-C.

Le coté positif de (9) est mis au côté positif d'une résistance (10), dont le côté négatif est connecté à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel (11). L'entrée négative de (11) est reliée à la masse via une résistance (12). (10) et (12) sont des protections d'entrée pour (11). La sortie de (11) est liée au côté positif d'une résistance (13) dont le côté négatif est lié au côté positif d'une résistance (14), dont le côté négatif est lié au côté positif d'une diode électroluminescente - DEL - (15). Le côté négatif de (15) est lié à la masse. (16) est une résistance dont le côté positif est connecté à (B), et dont le côté négatif est connecté au côté positif d'une résistance (17). Le côté négatif de (17) est connecté au côté positif de la résistance (18), dont le côté négatif est lié à la masse. Le côté positif de (18) est connecté à une entrée d'une porte logique OU EXCLUSIF (19) qui possède deux entrées. La deuxième entrée de (19) est connectée au côté négatif de (13). Soit (D) le point placé à la sortie de (19). La tension électrique de (D) est au niveau logique 1 lorsqu'une anomalie est constatée, sinon au niveau 0. Notons respectivement (E) et (F) les points reliés au côté positif de (18) et au côté négatif de (13). Notons (20) l'ensemble contenant les entités numérotées de (6) à (19) inclus. Il y a donc autant de blocs (20) et de diodes (5) qu'il y a de lampes (1) à tester. S'il y a n ensembles (20) dans le dispositif, alors il y aura n points (D) notés de (D) à (D ll-l )
Premier cas traité : (2) est fermé, indépendamment de l'état de (1).

Alors, un courant circule dans (5), dans (1) si (1) fonctionne normalement, et ce courant charge (6) instantanément avec une tension dont la valeur est celle délivrée par (4) moins celle consommée par
(5). L'entrée positive de (11) ayant une tension supérieure à son entrée négative, car cette dernière est toujours maintenue à zéro volt, la sortie de (11) est une tension qui, à travers le pont diviseur formé par (13), (14) et (15) donne à (F) le niveau logique 1, et (15) est allumée. Alors, (E) est aussi au niveau logique 1 et
(D) est au niveau 0 : pas d'anomalie. Si le circuit est ouvert quelque part entre (A) et le côté positif de (4), (15) sera éteinte, signalant le problème. De même, si une ouverture se produit entre (A) et le côté positif de (5), (F) sera au niveau 0 mais (E) étant alors au niveau 1, la sortie de (19) sera également au niveau 1 annonçant le problème, (15) restant éteinte. Pareil si (1) présente un courtcircuit, mais ce fait ne devra être que de courte durée sinon (3) fondra et présentera un circuit ouvert.

Deuxième cas traité : (2) est ouvert après avoir été fermé pendant au moins un instant suffisant pour que (6) soit complètement chargé. Si
(1) fonctionne normalement, une fois que (2) est ouvert, (6) va se décharger presque instantanément , puisque la constante de temps du circuit R-C est alors très petite. (F) passe donc tout aussi rapidement au niveau 0, (15) est éteinte, et, (F) et (E) étant à 0 volt, (D) sera aussi au niveau 0, donc pas d'anomalie. En revanche, si (1) est défectueuse et présente un circuit ouvert, la constante de temps formée par (6) en parallèle avec (9) en série avec (7) si (8) est fermé, est très grande et l'entrée positive de (11) sera maintenue à une tension positive pendant une certaine durée préalablement calculée. Pendant cette durée, (F) sera au niveau 1,
(15) sera par conséquent allumée et (D) sera aussi au niveau 1, (E) étant repassé au niveau 0, le niveau à 1 de (D) annoncera le défaut de (1).

Troisième cas traité : (2) est ouvert. Comme précédemment signalé, la masse reliée à (1) est souvent commune à d'autres lampes, comme un feu de nuit et un feu d'indication de direction clignotant. Si cette masse est flottante, c'est-à-dire non reliée au côté négatif de (4), alors l'utilisation d'un ou plusieurs de ces autres feux fera que (1) s'allumera, et par conséquent (15) sera allumée aussi et (D) sera au niveau 1, signalant l'anomalie.

Traitement du niveau logique de (D), en se reportant à la figure 3
Soit (21) une porte logique OU, possédant un nombre d'entrées égale à n, le nombre de lampes à tester. Les points (D), (D'), jusqu'à (D fl') seront respectivement branchés aux entrées de (21). La sortie de (21) est au niveau 1 si au moins une de ses entrées est au niveau 1. Cette sortie de (21) est liée au côté positif d'une résistance (22) ainsi qu'au côté négatif d'une résistance (23). Le côté positif de (23) est connectée à l'entrée positive d'un amplificateur opérationnel (24).

Le côté négatif de (22) est lié à la masse du véhicule, et au côté négatif d'une résistance (25). Le côté positif de (25) est branché à l'entrée négative de (24). La sortie de (24) est liée au côté positif d'un ronfleur (26) qui fonctionne en courant continu, et au côté positif de l'interrupteur (27). Les côtés négatifs de (26) et (27) sont communs avec le côté positif de la DEL de technologie clignotante (28). Le côté négatif de (28) est lié à la masse.

Appelons (29) l'ensemble des entités numérotées de (21) à (28) inclus. Lorsque (D) est au niveau 0, la sortie de (24) est à zéro volt aussi, et donc (26) et (28) ne sont activés : aucun signal lumineux ou sonore n'est émis. Par contre, si (D) est au niveau 1,
(28) s'allume en clignotant, car le micro circuit de clignotement est contenu par usinage dans (28), et (26) émet des impulsions sonores par intermittence si (27) est fermé. Donc, (26) et (28) indiquent la présence d'une anomalie , mais celle-ci est précisée via l'état allumé ou non de (15).

En se reportant à la figure 4, soit (30) une résistance dont le côté positif est relié à (C) et dont le côté négatif est relié au côté positif de la résistance (31). Le côté négatif de (31) est connecté au côté positif de (32), dont le côté négatif est relié à la masse.

Le côté positif de (32) est connecté à l'entrée d'une porte logique
NON (33). La sortie de (33) est branchée au côté positif d'une DEL de technologie clignotante (34). Le côté négatif de (34) est lié à la masse. Appelons (35) l'ensemble qui contient les entités numérotées de (30) à (34) inclus. Toujours en se reportant à cette figure, nous observons que si (3) présente un circuit fermé, alors l'entrée de (33) étant maintenue au niveau 1, la sortie de (33) est par conséquent au niveau 0 et (34) est éteinte. Par contre, si (3) est ouvert, alors le point (C) passe au niveau logique 0, la sortie de (33) passe au niveau 1 et (34) se met à clignoter, indiquant que le fusible qui alimente les feux vient de se rompre. (34) clignotera en permanence lorsque le dispositif sera sous tension, jusqu' à ce que le fusible fondu (3) soit remplacé. Cette panne étant importante, il est préférable que l'indication attire l'attention du conducteur, d'où l'action d'un clignotement.

La figure 5 représente les composants qui alimentent (11), (19), (21), (24) et (33). Afin de simplifier la figure, ces derniers composants ne sont pas dessinés. Soit (36) l'interrupteur lié à la clé de contact du véhicule. (36) est un composant dudit véhicule, et est en position fermée lorsque le véhicule est en cours d'utilisation. Le côté positif de (36) est lié au côté positif de (4), éventuellement via un fusible (42). Soit (H) le point relié au côté négatif de (36). En effet, (H) est le point d'alimentation électrique du dispositif selon l'invention. Si ledit dispositif n'est pas utilisé dans un véhicule, alors le point (H) devra être connecté à un point délivrant une tension lorsque le dispositif sera en cours d'utilisation. (H) est lié au côté positif d'un fusible (37) qui est propre au dispositif selon l'invention. Le côté négatif de (37) est connecté au côté positif de la résistance (38) et au côté positif de la résistance (40). Le côté négatif de (38) est lié au coté positif de la diode zener (39), dont le côté négatif est lié à la masse. Le côté négatif de (40) est lié au côté positif de la diode zener (41), dont le côté négatif est lié à la masse. Soit (I) le point situé entre (38) et (39), et soit (J) le point situé entre (40) et (41).

(I) est lié aux entrées d'alimentation des circuits intégrés (19), (21) et (33), et (J) est connecté aux entrées d'alimentation des amplificateurs opérationnels (11) et (24) . Le côté négatif d'alimentation des composants (11), (19), (21), (24), et (33) est lié à la masse.

Nous appellerons (43) l'ensemble qui contient les éléments (37), (38), (39), (40) et (41). En fait, (43) représente un circuit de stabilisation d'alimentation, destiné à alimenter les composants dudit dispositif.

Notons (K) un point quelconque lié à (I), et (L) un autre point quelconque lié à (J). Ces deux points sont représentés sur la figure 6, qui rassemble les figures précédentes en un seul schéma afin d'illustrer les diverses connexions du dispositif de la présente invention pour un nombre de lampes compris entre 1 et n.

Enfin, nous pensons utile de préciser quelques renseignements technologiques concernant les éléments (26) et (28) : le ronfleur
(26) émet un signal sonore quand sa tension d'alimentation est comprise entre 3 et 18 volts. De plus il est possible de le connecter en sortie d'un circuit TTL. La diode (28) émet un clignotement de fréquence comprise entre 1 et 2Hz lorsque sa tension d'alimentation varie entre 3 et 12 volts.

Finalement, nous avons vu tout au long de cette description que le présent dispositif n'est pas sensible aux variations de tension d'alimentation, et la détection d'anomalie de lampes ne dépend pas des caractéristiques ohmiques de ces lampes.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif détecteur de défaut d'une ou plusieurs lampes à filament connectées en parallèle et alimentées en courant continu, et de leur circuit d'alimentation, en particulier pour les feux de stop de véhicules roulants, du type utilisant des informations sur l'existence d'une tension aux bornes de l'interrupteur de commande (2) et de chaque lampe (1) à tester, caractérisé en ce qu'il comprend une diode de redressement (5) montée en série avec chaque lampe à tester, un circuit détecteur (20) associé à chaque diode (5), un détecteur d'état (35) du fusible d'alimentation (3) desdites lampes, une interface lumineuse et sonore (29) d'indication d'anomalie reliée à tous les détecteurs de type (20) et au détecteur (35) dudit dispositif, et un circuit de stabilisation d'alimentation (43) qui alimente tous les composants actifs dudit dispositif.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il indique le type de l'anomalie détectée ainsi que l'organe considéré comme défectueux, après une durée prédéterminée.

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la diode (5) est un moyen d'isoler le pôle positif de la lampe

(1) par rapport aux autres lampes branchées en parallèle, et que la chute de tension provoquée par la diode (5) est très faible afin de ne diminuer que de très peu l'intensité parcourant la lampe (1) lorsque l'interrupteur

(2) est fermé.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit (35) de détection de défaut du fusible (3) comporte une porte logique NON dont l'entrée est liée au pôle négatif dudit fusible (3) via un pont diviseur de tension matérialisé par des résistances1 et dont la sortie, qui indique l'état fermé ou ouvert dudit fusible (3), est liée à un témoin lumineux matérialisé par une diode électroluminescente clignotante par fabrication.

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le principe de mémorisation de chaque détecteur (20) associé à une lampe comporte un circuit R-C et un comparateur de tension qui permet au condensateur d'avoir une valeur faible pour maintenir un faible coût.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit interface d'indication lumineuse et sonore comporte un amplificateur opérationnel, dont la sortie relie en série un ronfleur et une diode électroluminescente.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit ronfleur émet un bruit sonore lorsqu'il est parcouru par une tension continue de 3 à 18 volts compatible sortie TTL, et que la diode est de technologie clignotante, dont la tension d'alimentation peut varier de 3 à 12 volts et dont la fréquence de clignotement est de 1 à 2 Hz.

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les variations de la tension d'alimentation du véhicule n'affectent pas la détection d'anomalie, et que les circuits détecteurs (20) associés aux lampes ne dépendent pas des caractéristiques ohmiques desdites lampes (1).

9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il peut être indifféremment alimenté par une source de 12 ou 24 volts continus, et que les variations de la source d'alimentation n'affectent pas la détection de défauts.

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est concu de telle manière à pouvoir être installé sur un véhicule en cours de fabrication ou tout aussi facilement sur un véhicule déjà en circulation.