Brevet FR2061547A1 — publié le 19710625

L'invention concerne la transnission d'inòrmations sous fox; ne de signaux électriques ou électronagnétiques à travers la paroS d'une enceinte nétallique tout en conservant l'étanchéité de la dite paroi. Plus particulièrenent la présente invention se rapporte aux procédé et dispositif pour mettre en conzunication un milieu protégé par une enceinte métallique avec le milieu extérieur industriel d'un chantier ou d'une usine particulièrement riche en pa- rasites électromagnétiques en tous genres, produits notamment par le fonctionnement1 le démarrage et l'arrêt de moteurs électriques divers. La traversée de la paroi séparant lMs deux milieux doit alors s'effectuer en empêchant la pénétration des courants et des champs parasites à l'intérieur de l'enceinte . Dans la technique anté- rieure, on a déjà proposé à cet effet de prolonger le milieu de l'enceinte jusqu'aux machines à commander grâce à un blindage entourant les câbles de commande et maintenu soigneusement à la masse. Les résultats ainsi obtenus ne sont réellement satisfaisants qu'au prix de soins particulièrement attentifs, et par conséquent assez onéreux. On sait en cutre que, dans le cas où les organes placés à l'intérieur de l'enceinte protégée sont des dispositifs électroniques d'analyse de données recueillies à l'extérieur, de calcul ou de commande de machines situées en milieu industriel à l'extérieur de l'enceinte, l'échange d'informations entre les deux milieux s'effectue à vitesse relativenent lente, alors que les opérations poursuivies dans l'enceinte peuvent s'exécuter à un rythme er- nement élevé. Un procédé utilisé assez fréquemment est basé sur le fait que, si les informations s'échangent entre les deux milieux à vitesse lente, par contre, les parasites présentent un spectre de fréquence en général beaucoup plus élevée. Il en résulte que l'insertion dans le circuit d'un filtre passe-bas suffisamment abrupt permet l'éli@ination des parasites indésirables. Un tel dispositif préson@ te cependant quelques inconvénients: prix assez élevé, absence d'étanchéité à l'air ou à tout fluide agressif. L'invention propose de réaliser un dispositif susceptible d'être rendu parfaitement étanche aux fluides tout en assurant une protection complète de l'intérieur d'une enceinte métallique vis à-vis des perturbations électromagnétiques de fréquence radio du milieu extérieur, et en-étant d'un prix de-revient très réduit en raison de sa grande simplicité. L'invention concerne donc un procédé pour faire passer des informations sous forne de signaux entre au moins deux appareilla gvs situés respectivement dans deux milieux séparés par une, paroi métallique , ledit procédé mettant en oeuvre un champ d'induction magnétique en conservant, de façon absolue l'-étanchéité de ladite paroi et étant caractérisé en ce-qu'on dispose sur une face de ladite paroi un demi-transformateur comportant un enroulement relié à l'un desdits appareillages, en appliquant les colonnes dudit demi-transformateur contre la paroi , et qu'on dispose sur l'autre face de la paroi un autre demi-transformateur dont au moins une colonne est en vis-à-vis d'une colonne correspondante du premier demi-transformateur et qui comporte un enroulement relié à l'autre appareillage. Ainsi, le procédé de l'invention 'peut autre appliqué à la transmission d'informations par traversée de façon étanche d'une paroi métallique d'un coffret ou d'une armoire contenant des circuits électroniques l'un des demi-transformateurs étant alors disposé à l'extérieur de l'armoire et relié aux appareillages à conmander, tandis que l'autre demi-transformateur est disposé à l'intérieur de l'armoire et relié auxdits circuits électroniques de commande. Un premier dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé en ce qutil conprend essentiellement deux demi-transformateurs identiques appliqués de façon synétrique de part et d'autre de la paroi conductrice non magnétique,chaque colonne d'un demi-transformateur étant prolongée par une co lionne correspondante de l'autre demi-transformateur. Un deuxième dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention,qui permet notamment de recueillir à grande vitesse d'un c8te de la paroi des données provenant du milieu situé de autre côté de la paroi, telles que des informations sur le dé- marnage ou l'arrêt en fin de course d'un appareillage à organes électriques mobiles, par exemple un moteur électrique, est carac térise en ce qu'il comprend un demi-transformateur appliqué par ses colonnes contre la paroi et relié à l'appareillage et un demitransformateur saturable, disposé de l'autre coté de la paroi, l'une de ses colonnes étant appliquée en vis-à-vis d'une colonne correspondante du premier demi-transformateur. L'invention permet le passage de signaux relativement lents à travers une paroi métallique mince, non magnétique de préférencee Un tel passage entraîne des pertes relativement faibles par courant de Foucault, lorsque la fréquence est peu élevée,nais ces pertes croissent très rapidement lorsque la fréquence à transnettre devient grande. La paroi se comporte donc comme un filtre efficace et arrente les fréquences des parasites, tandis que l'atténuation des fréquences correspondant aux signaux utiles, de ltor- dre de 50 à 100 hertz demeure dans des limites tout c fait admissi- bles.L'invention procure donc un moyen assurant par exemple une protection totale du coffret ou de l'armoire contenant un calculateur ou un automatisme. Par ailleurs, l'invention assure une protection totale des circuits électroniques se trouvant dtun côté de la paroi ,dans le cas où une surcharge accidentelle ou un claquage intervient dans les circuits industriels se trouvant de l'autre coté de la paroi, ladite protection résultant de la mise à la nasse de la paroi nétallique ainsi que de la saturation du circuit magnétique et du filtrage des hautes fréquences. En outre les dispositifs dé l'invention peuvent être très aisément adaptés à tous les niveaux dtinpedance internes ou externes, la seule modification à effectuer consistant simplement à procèder au changement de la bobine correspondante. Le procédé selon l'invention assure également une totale séparation galvanique entre les circuits places de chaque côté de la paroi qui par exemple contribue à renforcer la protection des organes parfois délicats des circuits intérieurs renfermés dans une armoire. On aura noté que la paroi ne présente pas d'ouvertures et assure une étanchéité totale vis-a-vis de toute pénetration de gaz, aérosols ou liquides indésirables, agressifs ou toxiques. Le volune constitué par l'enceinte peut alors facilement 8tre protégé de façon en soi connue contre tout rayonnement per turbateur. L'invention sera illustrée sans être limitée par la description ci-après faite en référence aux dessins annexés pour lesquels: Fig.l est un schéma d'un premier mode de réalisation de l'invention; Fig.2 montre en perspective et en coupe partielle un dispositif utilisable dans la pratique et conforme au schéma de la figure 1. Fig.3 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation de l'in Invention. A la figure l,on a représenté schématiquement une paroi conductrice 1 délimitant deux milieu, d'une part, le milieu industriel 2 dans lequel sont disposés les appareils à commander, non représentés, tels que moteurs, ponts roulants, machines-outils ou autres, et d'autre@part, le milieu de commande 3 renfermant les organes de commande tels que calculateurs, ou automatismes, ces organes n'étant également pa représentés sur la figure. Le dispositif conforme au premier mode de réalisation selon l'invention comprend deux demi-transformateurs R et 5 identiques entre eux, disposés symétriquement de part et d'autre de la paroi l. Ainsi, les colonnes 4a, 4b, 4c du demi-transformateur 4 sont disposées, de l'autre côté de la paroi 1, dans le prolongement respectif des colonnes 5a, 5b et 5c du demi-transforsateur 5. Un enroulement 6 est associé à la colonne 4b du demi-transfor- mateur 4 , tandis qu'un enroulement sensiblenent identique 7 est associé à la colonne 5b du demi-transformateur 5 , le nombre de spires de part et d'autre étant déterminé de faon en soi connue pour réaliser l'adaptation d'impédance désirée. L'enroulement 6 est relié à la machine à commander, tandis que l'enroulement 7 est connecté à l'organe de commande. Tout signal de commande appliqué aux bornes de l'enroulement 7 est transmis par induction à l'enroulement 6, et en conséquence à la machine devant ôtro commandée. La fréquence de tels signaux étant de l'ordre de 50 à 100 Hertz environ, les pertes entraînées par-courants de Foucault sont très faibles, car elles sont sensiblement proportionnelles à la racine carrée de la fréquence. En revanche, les signaux parasites engendrés par les appareils de l'enceinte 2 présentent une fréquence beaucoup plus élevée, pouvant même atteindre plusieurs dizaines de kilohertz. I1 en résulte dans ce cas, des pertes proportionnelles au carré de la fréquence, ce qui se traduit par leur dissipation dans la paroi 1 qui se comporte ainsi comme un filtre passe-bas efficace, assurant la protection des organes délicats de l'enceinte 3. La figure 2 montre une réalisation pratique du dispositif représenté schématiquement à la figure 1. La paroi 1 est une feuille conductrice, non magnétique de préférence, qui est repré sentée dans un plan horizontal. Le milieu 2 se trouve au-dessous de la paroi 1 et le milieu 3 au-dessus. Les organes du dispositif sont affectés des mêmes chiffres de référence qu'à la figure 2. On notera le montage particulièrement simple des deux demi-transformateurs en vis à vis 4 Ct 5 qui peuvent être fixés sur la paroi 1 par des vis et des écrous tels que 8 . Dans l'application pratique envisagée, le circuit magnétique secondaire est constitué par les colonnes 4a, 4b, 4c avec la bobine secondaire 6, tandis que le circuit magnétique primaire est constitué par les colonnes 5a, 5b, 5c avec la bobine primaire 7. On a représenté à la figure 3 un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention qui permet en particulier une vérification rapide, à vitesse électronique, notamment du démarrage ou de l'arrêt en fin de course d'un moteur électrique.Ce dispositif comprend essentiellement deux demi-transformateurs 11 et 12 disposés respectivement dans le milieu industriel 2 et dans le milieu de commande 3, de part et d'autre de la paroi l. Le demi-transformateur 11 comprend trois colonnes lla , llb et llc parallèles entre elles et perpendiculaires a la paroi 1;la colonne llb est associée à l'enroulement 13 connecté au moteur électrique non représenté. Le demi-transformateur 12 du type "saturable" est constitué par trois colonnes 12a, 12b et 12c, les colonnes 12a et 12c étant parallèles entre elles et disposées respectivement en vis à vis des colonnes lla et llc du demi-transformateur TT tandis que la colonne 12b est sensiblement perpendiculaire auxdites colonnes 12a et 12c. La colonne 12b reçoit un earoulement 14,tandis que la ce- lonne 12a est associée à deux demi-enroulements identiques 15a et 15b disposés de part et d'autre de la colonne 12b, , interconnectés en série, et reliés à un dispositif détecteur non représenté. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Si l'on applique une impulsion électrique aux bornes de l'enroulement 14 du demi-transformateur 12, on crée dans les enroulements 15a et 15b des inductions magnétiques B1 et B2 égales nais de sens opposé. I1 en résulte que le dispositif détecteur ne recueille aucun courant, lorsque l'enroulement 13 du transforma- teur 11 n'est parcouru par aucun courant. On supposera, maintenant que l'enroulement 13 est relié au circuit d'alimentation d'un moteur@@u moment de l'arrêt du moteur, il apparaît dans le circuit, pendant quelques millisecondes, une force électromotrice de selfinduction qui tend à sgopposer à l'ouverture du circuit. Pendant ce temps l'enroulement 13 est donc le siège d'un couran électrique (Is) il en résulte l'apparition d'une induction B dans la colonne 12a, et en conséquence la création d'une force électromotrice dans les enroulements 15a et 15b. Le dispositif détecteur émet alors une information. On voit donc que le dispositif de la figure 3 permet de rendre compte à très grande vitesse si un organe donné tel qu'un moteur électrique démarre ou cesse de fonctionner. Dans ces conditions, il est possible de grouper sur un meme tableau l'ensemble des enroulements tels que 13, rcliés chacun à un circuit industriel. Des enroulements, tels que 14 montés sur des transformateurs, tels que 12, permettent dtinterroger les divers circuits industriels à grande vitesse, en envoyant pendant quelques microsecondes un créneau de tension dans lesdits enroulements 14. Les lectures seeffectuent sur des circuits tels que 15a, 15b. On peut ainsi vérifier l'execution des ordres (arrêt, ralentissement etc) transmis à partir d'un coffret contenant les composants électriques et électroniques de commande. -REVENDICATIONS 1. Procédé pour faire passer des informations sous formes de signaux entre au noirs deux appareillages situés respectivement dans deux milieux, séparés par une paroi métallique , ledit procédé mettant en oeuvre un champ d'inductionmagnétique en conservant de façon absolue l'étanchéité a ladite paroi et étant caractérisé en ce qu'on dispose sur une face de ladite paroi un demi-transformateur comportant un enroulement relié à l'un desdits appareillages, en appliquant les colonnes dudit demi-transformateur contre la paroi, et qu'on dispose sur l'autre face de la paroi un autre demi-transformateur dont au moins une colonne est en vis à vis d'une colonne correspondante du premier demi-transformateur et qui comporte un enroulement relié à l'autre appareillage. 2. Application du procédé selon la revendication 1 à la trans mission d'informations par traversée de façon @tanche d'une paroi métallique d'un coffret ou d'une armoire contenant des circuits électroniques caractérisée en ce que l'un des demi-transformateur# est alors disposé à l'extérieur de l'armoire et relié aux appa reillages à commandes tandis que l'autre demi-transformateur est disposé à l'intérieur de l'armoire dt relié auxdits circuits électroniques de commande. 3.Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement deux demi-transformateurs identiques appliqués de façon symétrique de part Ct d'autre de la paroi conductrice, non magnétique de préférence , chaque colonne d'un demi-transformateur étant prolongée par une colonnc correspondante de l'autre demi-transformateur. 4.Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revondication 1 qui pormet notamment de recueillir à grande vitesse d'un côté de la paroi des données provenant du milieu situé de l'autre côté de la paroi, telles que des informations sur le démarrage ou l'arrêt en fin de course d'un appareillage à organes électriques mobiles, par exemple un moteur électrique,ledit dispositif étant caractérisé on ce qu'il comprend mi demi-transforma- teur appliqué par ses colonnes contre la paroi ct relié à l'appa treillage et un demi-transformateur saturable, disposé de l'autre côté de la paroi, l'une de ses colonnes étant appliquée en vis à vis d'une colonne correspondante du pre@ier demi-transformateur. 5. Dispositif selon la revendication 4 > caractérisé en ce que le premier demi-transformateur comporte trois colonnes parallèles entre elles et perpendiculaires à la paroi, l'une des colonnes étant associée à 11 enroulement relié à l'appareillage à contrôler, tel un moteur électrique et que l'autre demi-transformateur est de type saturablc et comprend trois colonnes, doux desdites colonnes étant parallèles entre elles et disposées respectivement en vis à vis dc deux colonnes correspondantes du premier transfornateur et la troisième colonne étant porpendiculaire aux deux autres, un enroulement tant associé å cette trois colonne et recevant les impulsions de commande, tandis que l'une des deux colonnes est associée à deux demi-enroulements identiques, disposés de part et d'autre de la troisième colonne connectés on série et reliés à des moyens détecteurs de courant.