Brevet FR2054655A1 — publié le 19710423

t. - . " / - ; La présente invention est relative à un relais de fréquences, ;; dans lequel on compare une fréquence contrôlée et une fréquence normale. î On utilise des relais de fréquences lorsque l'on surveille les conditions de fonctionnement des réseaux à courant fort. Lorsqu'il 5 apparaît un court-circuit dans le réseau, la fréquence diminue, tandis qu'elle augmente lorsque le réseau est alimenté par une trop forte puissance. Il est donc possible, lorsque l'on surveille des réseaux en ce f qui concerne les perturbations de fonctionnement pouvant apparaître, de 1 comparer-la valeur-momentanée de la fréquence du réseau à sa valeur- ! 10 normale. Lorsque la fréquence s'éloigne d'une quantité déterminée de J la valeur normale, un signal-ou une commande de déconnexion- est délivré au réseau ou à une partie de celui-ci. ] Une caractéristique importante de ces relais consiste en ce \ qu'ils réagissent vite et sélectivement, de sorte que l'on peut s'aper-15 cevoir aussi vite qu'il est possible de l'apparition d'une perturbation de fonctionnement et prendre les mesures nécessaires avant que ladite perturbation ait des conséquences trop sérieuses. Ils doivent présenter une bonne stabilité à la .température et leurs, composants ne doivent pas vieillir assez pour que les pro'priétés des relais s'en ressen- j 20 tent. Un relais Un autre relais de fréquences connu s'appuie sur le principe de l'induction. Il comprend un noyau de fer sous forme d'un châssis rectangulaire comportant quatre noyaux centraux disposés de la même 40 façon, s'étendant au centre du châssis présentant chacun une bobine. COPY BAD ORIGINAL 70 27801 ' 2 2054655 Deux "bobines opposées constituent avec un condensateur et un inducteur i variable un circuit de résonance série0 Les deux autres bobines sont j i montées en série entre elles et avec un condensateur et constituent un I second circuit résonant. Les deux circuits sont en parallèle et ajustés 5 de façon qu'ils présentent la même phase pour une fréquence normale. Au centre du noyau de fer se trouve un tambour en aluminium . . i rotatif dont l'arbre porte un contact mobile qui coopère, lorsque le tambour tourne dans un sens ou dans l'autre, avec l'un ou l'autre de • • j deux contacte fixes, de façon à fermer un circuit. Les courants des 10 deux circuits résonants exercent un couple rotatif sur le tambour. La t grandeur et -le sens du moment de ce côuple dépendent des déphasages en- / tre les courants, et il est nul lorsque les courants ont la même phase. Ces deux relais comportent des circuits résonants comprenant des condensateurs» Le point faible de ces relais est le risque que le 15 condensateur vieillisse ou dépendé de telle façon de la température que ■la stabilité du relais varie-avec le temps, ou bien la température est si élevée que l'on doit contrôler le relais à intervalles réguliers, pour s'assurer qu'il réagit correctement lorsqu'apparaissent des défauts, 20 Dans le relais conforme à l'invention, on produit un signal à • la fréquence contrôlée, et un second signal à fréquence normale, qui sont tous les deux transformés en signaux sous forme dé tensions rectangulaires d'amplitude élevée, représentant logiquement un U3J, pendant une demi-période et d'amplitude plus faible, représentant logiquement un 25 ZERO pendant l'autre deni-période. Le relais est caractérisé par un circuit logique aux deux entrées duquel sont envoyée les deux tensions rectangulaires, le circuit logique délivrant un signal de sortie d'une certaine amplitude lorsque les' deux signaux qu'il reçoit sont dans le : même état, et d'une amplitude différente s'ils sont dans des états dif-30 férents, un circuit différenôiateur étant relié par l'intermédiaire d' un filtre passe-bas à la sortie du circuit logique, tandis que le niveau du signal de sortie du circuit différenciateur est une mesure de l'écaît de la fréquence contrôlée par rapport à la fréquence normale. Selon l'invention, un dispositif de mesure du niveau est mon-35 té à la sortie du cirouit différenciateur, dispositif qui met en circuit un appareil de transmission de signaux ou un appareil de commande pour un niveau déterminé du signal de sortie du circuit différenciateur. On peut également brancher à la sortie du circuit différenciateur un second circuit différenciateur indiquant les dérivés par rapport au temps 40 de l'écart de fréquence. COPY • » * r 70 27801 5 ' 2054655 En commandant par cristal la fréquence normale,- on obtient la meilleure stabilité de fréquence et de température.possible et, comme les signaux sont rectangulaires, le relais est indépendant de la tension. Le fait que l'amplitude du signal, reçu.du ..circuit différencia-ej teur,est-proportionnel à la différence de. fréquences..permet, de distin--, . guer des différences de fréquence de différentes, grandeurs en montant différents appareils de signaux,.ou indicateurs pour les.différents niveaux du signal. , • - j - .. •: .. ,. La description détaillée qui va suivre, et_.les dessins anne-xés donnés uniquement à titre, d'exemples non limitatifs, .feront bien -comprendre .comment 1* invention peut, être réalisée^ - -\-.-r. / La figure 1 est un schéma de montage d'urt, relais-de fréquences selon l'invention, et les figures 2a à 2f montrent llallure des tensions qui appa-15 raissent aux points a à f du relais. . L .On utilise, comme fréquence normale, fn,-,la. fréquence du signal de sortie d'un oscillateur à cristal. Le cristal a une fréquence fondamentale de 10^ Hz, qui est constante avec une sécurité-aussi grande que passible et qui délivre, par division de fréquence, :1a-.-fréquence nor-20 maie de 50 Hz ou, si on-le souhaite, la fréquence.:.de 60 Hz. L'allure du signal, est ..représentée sur. la -figure. 2a et on l'obtient à la sortie a de l'oscillateur 1. ... La tension dont on veut surveiller la fréquence ;est appli- .. quée à la borne de connexion 2. La tension a une amplitude..limitée 25.. et est transformée én tension rectangulaire dans le dispositif 3-, de s or te que l'on obtient, à sa sortie b., un signal qui est éventuellement indépendant des variations de tension du signal d'entrée. Le signal rectangulaire est représenté sur la figure 2b. „ .. ..- Un circuit logique 4 comprend un circuit ET 5, un. circuit OU 30 6 à sortie inversée ainsi qu'un autre circuit OU 7. O" Le signal de sortie du cristal 1 tout comme celui.du dispositif à signaux rectangulaires 3 est envoyé aux entrées des circuits 5 et. 6. La sortie ç du circuit ET délivre un signal dont l'allure est représentée sur la figure 2ç, et ce signal est envoyé à une entrée du 35 circuit 7. Il apparaît, à la sortie d du circuit 6,. un ,signal selon la figure 2d,. et. ce signal, est envoyé à la secondçfentrée du circuit 7. Le signal sortant de la sortie e_ di circuit 7 présente .l'allure représentée sur la figure 2e et est donc également le signal; de sortie du circuit logique., ... •- COPY 70 27801 4 2054655 Comme il ressort des figures 2a, 2b et 3e, il apparaît à la sortie e du circuit logique un signal de sortie d'amplitude élevée si les signaux 2a et 2b présentent le même état, tandis que le signal 2e a une amplitude inférieure si les deux signaux d'entrée 2a et 2b 5 ont un état différent» Le signal 2e_ est envoyé à un filtre passe-bas 8 et le signal basse fréquence apparaissant à la sortie f du filtre passe-bas a l'allure représentée sur la figure 2f„ On peut ne pas tenir compte d'une atténuation dufxi&re jusqu'à la différence de fréquence maximale que le relais peut présenter, qui peut être de 7 Hz. Au-delà 10 de cette limite, l'atténuation doit être aussi forte que possible, le si gnal de sortie du filtre est une onde en dents de scie et ses dérivés une mesure de la différence de fréquence. On utilises, pour déterminer les dérivés , un circuit différenciateur 9 qui comporte une branche RG, et on obtient les dérivés par 15 l'intermédiaire d'une résistance dans 1' élément. Pour faciliter la mesure suivante du niveau absolu du signal, la résistance comprend deux résistances partielles 10 et 11, dont l'une, la résistance 10, est re-liéeau condensateur 13 de la branche RG par une soupape électronique 12. La résistance partielle 11 est reliée au condensateur par l'inter-20 médiaire d'une soupape électronique 14. Ce montage permet de séparer les signaux positifs et négatifs et, par la sortie g du circuit différenciateur, on obtient un signal rectangulaire conforme à la figure 2. L'amplitude de ce signal constitue une mesure pour les dérivés du signal de la figure 2f. 25 Un amplificateur différentiel 15 présente une entrée inver sée et une entrée non inversée et chacune de ces entrées est reliée à l'une des sortie du circuit différenciateur 9. Celui-ci donne un signal conforme à la figure 2K par la sortie h de l'amplificateur différentiel. Ce signal présente la forme d'une tension continue dont 1' 30 amplitude est proportionnelle à l'écart de fréquence. Les petites encoches de la courbe de signal, qui apparaissent aux passages par zéro de la courbe 2g, sont si petites que leur action sur le résultat de la mesure est pratiquement nulle. On évalue le signal 2h délivré par l'amplificateur différen-35 tiel dans un détecteur de niveau 6. Celui-ci peut être réalisé, dans sa forme la plus simple, de façon à détecter un seul niveau du signal, ou "bien deux ou plusieurs niveaux. BAD ORIGINAL 70 27801 5 2054655/..- le relais selon l'invention peut également comporter 1223. second circuit différenciateur 17, qui est monté au mieux à la sortie de l'amplificateur différentiel 15 et détecte la vitesse de variation, de l'amplitude lu signal, par lequel est ali&anté un détecteur de n±-5 veau 6. Ce dispositif additionnel permet d°avoir certaines indications sur "la grandeur de l'erreur, etc. qui peuvent être précieuses pour décider des mesures à prendre. Il va de soi que l'on peut apporter de nombreuses modifications au mode de réalisation de l'invention représenté à titre d8exem-10 pie non limitatif, sans sortir pour cela du ordre de l'invention. On peut, en particulier, modifier le circuit logxque 4. Les figures 2a, 2b et 2e montrent, par exemple, que le signal de sortie du circuit logique a une amplitude élevée si les deux signaur d'entrée ont une amplitude élevée, mais on peut modifier de nombreuses façons, par le choix des 15 éléments, la relation entre les.valeurs instantanées des signaux d'entrée et de sùrtie, sans pour cela sortir du cadre de 1;invention. 70 27801 e 2054655 - KBVEimiCATIOHS - lo— Relais de fréquence, dans lequel on compare une fréquence contrôlée à une fréquence normale, et dans lequel on produit un signal à la fréquence contrôlée et un second signal à fréquence normale, qui sont tous les deux transformés en signaux soos forme de tensions 5 rectangulaires d'amplitude élevée, représentant logiquement un UN, pendant une demi-période, et d'amplitude plus faible, représentant logiquement un ZERO pendant l'autre demi-période, ledit relais étant caractérisé en ce qu'il comporte un circuit logique aux deux entrées auquel sont envoyées les deux tensions rectangulaires et qui délivre un signal de 10 sortie d'une certaine amplitude lorsque les deux signaux qu'il reçoit sont dans le même état, et d'une amplitude différente s'ils sont dans des états différents, un circuit différenciateur étant relié par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas à la sortie du circuit logique, tandis que le niveau du signal de sortie du circuit différenciateur 15 est une mesure de 11 écart de la fréquence contrôlée par rapport à la fréquence normaleo 2.- Relais de fréquences selon la revendication 1, caractérisé en ee que le circuit logique comprend un premier et un second circuilsaux entrées desquels sont envoyés -les deux signaux et dont les 20 sorties sont reliées aux entrées d'un troisième circuit, dont la sortie constitue la sortie du. circuit logique. 3.- Relais.de fréquence^selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit est un circuit ET, le second circuit un circuit OU à sortie inversée, et le; troisième circuit un circuit OU. 25 4.- Relais de fréquences selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'à la sortie du circuit différenciateur est monté un détecteur de niveau qui met en circuit un dispositif délivrant des signaux ou de commande pour un niveau choisi du signal de sortie. 5.- Relais de fréquences selon la revendication 4» carac-30 térisé en ce qu'un amplificateur est monté entre le circuit différenciateur et le détecteur de niveau. 6.- Relais de fréquences selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un second circuit différenciateur destiné à indiqué les dérivés par rapport au temps de l'écart de fréquence est branché à la 35 sortie de l'amplificateur cité. bad original