Brevet FR2119031A1 — publié le 19720804

La présente invention concerne un temporisa teur électrique de l'actionnement d'un commutateur. On connaîtun temporisateur électrique dans lequel le commutateur est actionné par un train d'engrenages acouplé à srl moteur s-ymc;Srone et étar;=issanA un temps de retard qui est fqnction de son rapport de réduction. L'ensemble d'un tel train réducteur et d'un moteur synchrone est coûteux et encombrant. Pour couvrir avec ce temporisateur une gamme de temps déterminée, il faut modifier le rapport de réduction par adjonction ou suppression de certains engrenages. On connatt aussi des temporisateurs électroniques commandant un dispositif électromagnétique, mais l'actionnement de ce dernier absorbe une énergie électrique qu'il faut souvent emprunter à une source séparée. L'invention a pour objet un temporisateur électrique qui parvienne à retarder l'actionnement d'un commutateur sans nécessiter pour cela ni train réducteur entraSné par un moteur ni dispositif électromagnétique. Ce temporisateur est caractérisé par le fait qu'il est constitué par un corps piézo-électrique se déformant sous une tension électrique, lequel est relié à un circuit électrique de commande et placé entre un organe d'actionnement du commutateur et un contre-appui, lesdits commutateur et contreappui étant fixés à l'appareil. Dans une forme de réalisation préférée, le temporisateur est constitué par un corps piézo-électrique flexible ayant la forme d'une bande. Son réglage et son montage se trouvent simplifiés Si les extrémités du corps en forme de bande sont logées dans des entailles du contre-appui, rendu déplaçable pour ajustage,et de l'organe d'actionnement du commutateur. I1 peut aussi y avoir avantage à appliquer le corps en forme de bande contre deux contre-appuis fixés à l'appareil et placer en face de sa partie comprise entre lesdits contreappuis l'organe d'actionnement du commutateur. On obtient une réalisation particulièrement simple en prenant comme corps en forme de bande un élément flexible piézo-céramique en bilame dont on relie les électrodes à un circuit de commande de type RC alimenté par une source de tension continue. Suivant une autre extension de l'invention, on obtient au choix un temporisateur de reltchement par le fait que l'élément flexible soit branché en parallèle sur un circuit RC de type parallèle ou un temporisateur d'appui par le fait que l'élément flexible soit branché en parallèle sur un condensateur et que le montage en parallèle ainsi obtenu soit relié , d'une part directement au premier pole de la source de tension continue, d'autre part en série avec une résistance commune au second pôle de cette même source, le circuit collecteur-émetteur d'un transistor dont la base est reliée, d'une part audit premier pôle par une résistance de base, d'autre part directement au second, étant en outre branché en parallèle sur le montage précité de l'élément flexible et du condensateur.Un autre temporisateur d'appui se caractérise par le branchement en parallèle , sur une résistance fixe reliée à l'un des deux piles de la source de tension continue, d'un circuit RC de type série sur la résistance et le condensateur duquel sont respectivement branchés en parallèle une diode, en sens inverse, et l'élément flexible, la résistance de ce circuit RC ayant en outre une valeur très supérieure à celle de la résistance fixe. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non-limitatif s et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 définit la structure mécanique d'un temporisateur comportant un corps piézo-électrique en forme de bande placé entre l'organe d'actionnement d'un commutateur et un contre-appui fixé à l'appareil la figure 2 représente de la même façon un temporisateur dont le corps piézo-électrique en forme de bande est appliqué contre deux contre-appuis fixés à l'appareil la figure 3 est le schéma de montage électrique d'un temporisateur de relâchement selon l'invention la figure 4 est le schéma de montage électrique d'un temporisateur d'appui la figure 5 est le schéma de montage électrique d'un autre temporisateur d'appui. Sur le bottier 1 selon la figure 1 est fixé un commutateur 3 muni d'un organe d'actionnement 2 Du côté opposé à ce commutateur, le.boîtier présente une partie en saillie 4 dans laquelle est monté un contre-appui 5 réglable en position axiale, lequel est formé d'une vis d'ajustage 6 et d'un organe intermédiaire 6a.Cet organe intermédiaire 6a porte se erail'a 7 sur sa face la pulls éloignée de la vis de réglage Une autre entaille 8 est ménagée dans l'organe d'ac actionnement 2 Un élément flexible piézo-zéramique en bilame dont les électrodes 10 et 11 sont reliées à des bornes appropriées d'une plaquette à circuits imprimés 12 , non représentée en détail, fixée au boîtier et renfermant les éléments de branchement électrique est placé entre l'organe intermédiaire 6a et l'organe d'actionnement 2 du commutateur 3. Un tel élément flexible bilame se compose de deux bandes de polarités opposées qui, sous l'application d'une tension continue, se déforment en sens contraires, si bien que ledit élément flexible subit une forte déviation. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 2, l'élément flexible 9 est appliqué contre deux contreappuis 5a, 5b fixés à l'appareil, et l'organe d'actionnement 2 du commutateur 3 est placé en face de la partie de cet élément 9 comprise entre lesdits contre-appuis 5a et 5b. Les électrodes 10 et 11 sont reliées, dans ce cas aussi, aux bornes appropriées de la plaquette à circuits imprimés 12.L'un des deux contre-appuis est avantageusement déplaçable parallèlement à l'élément flexible afin de faciliter le réglage du point de commutation. La figure 3 représente un montage électrique de temporisateur de relâchement. L'élément flexible 9 y est relié par ses électrodes 10 et 11 aux pôles de tension continue d'un pont redresseur G1 alimenté en courant alternatif par l'intermédiaire d'un diviseur de tension R1, R2. Un circuit RC parallèle composé d'un condensateur C2 et d'une résistance réglable R3 est en outre branché en parallèle sur l'élément flexible piézo-céramique 9. Dans le montage selon la figure 4, un pont redresseur G2 est de meme relié du coté alternatif à un diviseur de tension composé des résistances R10 et R11, Le pole positif de ce pont redresseur est relié directement à l'électrode 10 de l'élément flexible 9 et à l'une des bornes du condensateur ClOptandis que l'électrode 11 de l'élément flexible 9 est reliée à l'autre borne de ce meme condensateur C10 et, en série avec la même résistance R12 que celui-ci, au p81e négatif du pont redresseur G2.Sur le montage en parallèle de l'élément flexible 9 et du condensateur C10 est en outre en parallèle le circuit collecteur-émetteur d'un transistor Tl dont la base est reliée par sa résistance Rl3 au p31e positif s et directement au pole négatif, du pont redresseur G2. Autre variante le montage selon la figure 5 comporte entre les deux piles d'une source de tension continue une résistance fixe R20 sur laquelle est branché en parallèle un circuit RC série R30, C20 avec montage en parallèle d'une diode D sur la résistance R30 et de l'élément flexible 9 sur le condensateur C20. Ce dernier montage offre l'avantage d'une même structure de principe, que le temporisateur retarde le relâchement ou la mise en appui. La figure 5 est particulière à un temporisateur d'appui. Pour faire fonctionner celui-ci dans le sens ce retard du relachement, il suffit de permuter la résistance fixe R20 et la résistance R30. On peut par exemple utiliser à cet effet un commutateur à deux directions le rendant utilisable à volonté dans un sens ou dans l'autre ou bien relier respectivement la résistance fixe R20 et la résistance R30 au pôle négatif et au condensateur C2O au moyen de jonctions volantes permutables entre elles. Le temporisateur selon l'invention fonctionne comme suit. Si l'on applique aux électrodes 10 et 11 de l'élément flexible 9 une tension continue, celui-ci se déforme et agit de ce fait sur le commutateur 3 par l'organe d'actionnement 2. A la mise hors circuit de la tension continue, ledit élément flexible 9 reprend sa forme initiale et cette déformation inverse déclenche également un ordre dans le cas avantageux où le commutateur 3 agit dans deux directions. Dans le montage selon la figure 3, on part d'une tension alternative appliquée au diviseur de tension R1, R2. Sous celle-ci,'l'élément flexible 9 agissant en outre en condensateur, se charge, et il se déforme en conséquence. Le condensateur C2 du circuit RC parallèle se charge aussi en même temps. A la mise hors circuit de la tension alternative, l'élément flexible et le condensateur C2 se déchargent sur la résistance réglable R3 selon la constante de temps du circuit. Avec la décharge de l'élément flexible commence également sa déformation inverse. Dès que celle-ci atteint une amplitude déterminée, le commutateur 3 se trcuve actionné et déclenche un ordre. Le retard de relSchement est réglable au moyen de la résistance R3. Dans le cas de la figure 4, l'élément flexible 9 et le condensateur ClO se chargent selon la constante de temps déterminée par la résistance R12 en série avec leur montage en parallèle. L'élément flexible 9, se déformant là aussi conformément à sa charge, déclenche un ordre au bout d'un temps déterminé.Le niveau de la tension et, par conséquant , le retard d'appui établi par le temporisateur sont réglables au moyen de la résistance partielle R10 du diviseur de tension R10, Roll. A la mise hors circuit du temporLsateur) l'élément flexible et le condensateur C10 se déchargent sur la résistance de base R13 et la résistance série R12. La chute de tension engendrée dans cette dernière par le courant de décharge élève le potentiel de la base du transistor Tl, qui, devenant ainsi conducteur, court-circuite l'élément flexible et le condensateur ClO;si bien que le temporisateur est rapidement réarmé. Enfin, dans le temporisateur selon la figure 5, le condensateur C20 et 1' élément flexible 9 se chargent à travers la résistance R30. Lorsque cette charge atteint un niveau déterminé, l'élément flexible s'est déformé suffisamment pour déclencher un ordre à travers le commutateur 3. A la mise hors circuit du temporisateur, le condensateur C20 et l'élément flexible 9 se déchargent sur la diode D et la résistance fixe R20. Cette résistance R20 ayant une valeur très inférieure à celle de la résistance R30, la décharge s' effectue avec une constante de temps d'autant plus faible. Si l'on permute la résistance fixe R20 et la résistance R30, on obtient-une constante de temps faible pour la charge, mais d'autant plus forte pour la décharge, d'où un relachement retardé. Un temporisateur ainsi monté peut donc passer facilement du fonctionnement en retardateur d'appui à celui de relâchement retardé. De la condition d'une supériorité très ran- de de la résistance R30 par rapport à la résistance fixe R20 il résulte que les constantes de temps de la charge et de la décharge de l'ensemble du condensateur et de l'étament flexible diffèrent dans la meme proportion. Dans un temporisateur d'appui, la constante de charge T1, produit des valeurs de la résistance RfO et de la capacité du condensateur 525, est par conséquent beaucoup plus forte que la constante de décharge T2, produit des valeurs de la résistance fixe R20 et de cette meme capacité C20. Lorsque le temporisateur fonctionne en retardateur de relachement, T1 devient la constante de temps de la décharge et T2 la constante de temps de la charge. Si le montage selon la figure 5 est relié aux pôles de tension continue d'un pont redresseur alimenté par une tension alternative, il faut en outre que la constante de temps T2 soit très supérieure à l'inverse du double de la fréquence de cette tension alternative, cela afin d'éviter une trop forte décharge du condensateur C20 et de l'élément flexible 9 lorsque la valeur de la tension à leurs bornes est supérieure à la valeur instantanée de la tension continue ondu lée. Le temporisateur selon l'invention estnotam- ment utilisable en relais temporisé dans les montages électriques de commande. R E V E N D I C ç T I O N S 1. Temporisateur électrique de 1' action- nement d'un commutateur caractérisé par le fait qu'il est constitué par un corps piézo-électrique se déformant sous une tension électrique, lequel est relié à un circuit électrique de commande et placé entre un organe d'actionnement du commutateur et un contre-appui, lesdits commutateur et contre-appui étant fixés à l'appareil. 2. Temporisateur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le corps piézo-électrique a la forme d'une bande et est flexible. 3. Temporisateur selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les extrémités du corps en forme de bande sont logées dans des entailles du contre-appui, rendu ajustable, et de l'organe d'actionnement du commutateur. 4. Temporisateur selon la revendication 2 caractarisé par le fait que le corps en forme de bande est appliqué contre deux contre-appuis fixés à l'appareil et l'organe d'actionnement du commutateur est placé en face de la partie de ce meme corps comprise entre lesdits contre-appuis. 5. Temporisateur selon l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4 caractérisé par le fait que le corps en forme de bande est un élément flexible piézo-électrique en bilame dont les électrodes sont reliées à un circuit de commande de type RC alimenté par une source de tension continue 6. Temporisateur selon la revendication 5 caractérisé par le fait que l'élément flexible est branché en parallèle sur un circuit RC de type parallèle. 7. Temporisateur selon la revendication 6 caractérisé par le fait que la résistance du circuit RC est réglable. 8. Temporisateur selon la revendication 5 caractérisé par le fait que l'élément flexible est branché en parallèle sur un condensateur et que le montage en parallèle ainsi obtenu est relié, d'une part directement au premier pôle de la source de tension continue, d'autre part en série avec une résistance commune au second p81e de cette meme source, le circuit collecteur-émetteur d'un transistor, dont la base est reliée,d'une part audit premier p81e par une résistance de base, d'autre part directement au second, étant en outre branché en parallèle sur le montage précité de l'élément flexible et du ccndensateiir. 9. Temporisateur: selon la revcndicatnon 8 caraztérisé par le fat que le montage en parallèle de l'élé- ment flexible et du condensateur est relié, à travers la résistance série, aux pôles de tension continue d'un pont redresseur relié lui-mêmesdu côté alternatif, à un diviseur de tension. 10. Temporisateur selon la revendication 9 caractérisé par le fait que le diviseur de tension est réglable. 11. Temporisateur selon la revendication 5 caractérisé par le fait que sur une résistance fixe reliée à l'un des deux piles de la source de tension continue est branché en parallèle un circuit RC de type série sur la résistance et le condensateur duquel sont respectivement branchés en parallèle une diode, en sens inverse, et l'élément flexible, la résistance de ce circuit RC ayant en outre une valeur très, supérieure à celle de la résistance fixe.