Brevet FR2130035A1 — publié le 19721103

La présente invention concerne un dispositif de détection de la mise sous tension d'un conducteur. On connait déjà des détecteurs de tension portatifs comportant une lampe au néon qui s'allume lorsque l'opérateur touche un conducteur sous tension au moyen d'une pointe reliée à une électrode de ladite lampe. Toutefois, l'emploi de ces détecteurs connu exige la création d'une fuite à la terre à travers l'opérateur qui touche l'extrémité d'une résistance de protection de la lampe au néon. I1 s'agit là évidemment d'un inconvénient notable que vise à pallier la pré sente invention en procurant un dispositif grâce auquel la sécurité de ltopéraz teur est totale. A cet effet, ce dispositif de détection de la mise sous tension d'un conduc- teur comprenant une lampe à gaz rare, tel que néon, dont une électrode est reliée à un élément métallique mis en contact avec le conducteur ou placé à proximité de ce dernier, est caractérisé en ce qu'il comporte un boftier opaque à l'intérieur duquel sont logées, d'une part la lampe à gaz rare et, d'autre parut, une cellule photowélectrique pouvant être éclairée par cette lampe, et un amplificateur dont l'entrée est connectée à ladite cellule photo-électrique et dont la sortie est reliée à un organe de signalisation lumineuse et/ou sono. re. Le dispositif de détection portatif suivant l'invention, à alimentation par piles, permet de déceler la présence d'une tension alternative sur un conducteur quelconque ,non mis à la terre. Par exemple, dans le cas de lignes triphasées à sortie sur quatre broches dont l'une est à la masse, le dispositif réagit positivement sur trois des broches. Pour les lignes domestiques à sortie sur deux broches, le dispositif peut réagir sur les deux broches, si celleswei sont, par exemple, à une différence de potentiel de 110 volts par rapport au sol, ou bien encore sur une seule broche, si I'un des conducteurs est mis à la terre et l'autre est porté à un potentiel de 220 volts. Le dispositif selon l'invention offre l'avantage qu'il est totalement isolé de l'opérateur et de la masse. I1 peut étre utilisé pour la vérification des réseaux de distribution de tensions alternatives, la manipulation de câbles à l'aide de perches munies du dispositif, la vérification de la mise à la terre des machines électriques, le contrôle des installations de courant domestique, etc.... Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, le boftier opaque contient une lampe à incandescence disposée de manière à pouvoir éclairer la cellule photo-électrique et connectée à une pile par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé par un bouton. La lampe à incandescence permet d'effectuer un test de bon fonctionnement par action sur le bouton. La pointe de touche métallique peut être réalisée sous la forme d'un crochet pour la manipulation de câbles sous tension. Elle peut être également re- couverte d'un capuchon isolant : dans ce cas, le dispositif peut réagir au voisinage d'un conducteur sous tension sans contact direct de la pointe de touche avec ce conducteur. Le dispositif selon l'invention peut être fixé à l'extrémité d'une perche iso lante de longueur convenable pour la détection de très hautes tensions. Le dispositif peut comporter, en série et/ou en parallèle, des résistances reliées aux bornes de la lampe à gaz rare, de manière à ajuster le seuil inférieur de fonctionnement du dispositif. Le domaine dans lequel peut être assurée la détection de la tension, au moyen du dispositif selon l'invention, va de 110 volts à 500 000 volts environ. Chaque dispositif de détection est caractérisé par son seuil inférieur, c'est à-dire la tension auwdessous de laquelle le dispositif ne réagit pas, et son seuil supérieur c'est-à-dire la tension au-dessus de laquelle le dispositif est sensible aux tensions voisines. On décrira ciaprès, à titre d' exemple non limitatif, diverses formes d'exécution de la présente invention, en se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe axiale schématique du dispositif de détection de tension, suivant l'invention - la figure 2 est un schéma d'une forme d'exécution du détecteur - la figure 3 est un schéma électrique du circuit de détection et d'amplification - la figure 4 est un schéma d'une variante d'exécution du détecteur - la figure 5 est un schéma électrique d'une autre variante d'exécution du dé~ tecteur. Le dispositif de détection de tension représenté schématiquement sur la figure 1, est monté dans une perchette constituée essentiellement par un tube isolant 1 dont la paroi est en totalité ou en partie transparente. Ce tube peut avoir par exemple une longueur de 800 mm et un diamètre de 30 à 35 mm. A l'une de ses extrémités, le tube 1 est obturé par un bouchon isolant la dans lequel est logée une pointe de touche métallique 2 faisant saillie axiale. ment hors du tube. Cette pointe de touche 2 est reliée à un détecteur 3 logé à l'intérieur du tube, lequel est connecté à un circuit d'amplification 4 qui sera décrit en détail plus loin en référence à la figure 3. La sortie du circuit d'amplification 4 est reliée à une lampe témoin 5 qui est visible à travers une partie transparente lb du tube 1. Le tube isolant 1 contient, dans sa partie opposée à celle recevant le détec- teur 3 et l'amplificateur 4, un dispositif d'alimentation électrique à courant continu constitué en l'occurrence par deux piles 6 et 7 de tensions respectives 4, 5 et 9 volts par exemple. Enfin, le tube 1 porte, à l'extrémité opposée à celle dans laquelle est logée la pointe de touche 2, un bouton -8 qui sert à vérifier le bon fonctionnement de l'ensemble du circuit. Les piles 6 et 7 sont brans chées en permanence, la consommation du courant au repos étant toutefois très faible puisqu'elle est inférieure à 10"6 ampère. On décrira maintenant d'une matière détaillée le détecteur 3, en se référant à la figure 2. Ce détecteur comprend une lampe au néon 9 (ou à tout autre gaz rare), une résistance photo-électrique 10 et une lampe à incandescence basse tension sous-voltée 11. Ces trois éléments sont groupés dans un même boftier opaque 12 et ils sont disposés de telle manière que la résistance photo-électri- que 10 puisse être éclairée soit par la lampe au néon 9, soit par la lampe à incandescence 11. Les connexions de ces divers éléments apparaissent sur le schéma électri- que de la figure 3. L'une des électrodes de la lampe au néon 9 est reliée au châssis du circuit d'amplification, autrement dit à la masse, tandis que l'autre électrode est connectée à la pointe de touche 2. Par ailleurs, la lampe 11 est branchée en série avec un interrupteur 8a commandé par le bouton 8, aux bor- nes de la pile 7 dont le pôle positif est relié à la masse, de même que le pôle négatif de l'autre pile 6. Le pôle négatif de la pile 7 est relié, par l'intermédiaire d'une résistance 16, à la base d'un transistor à effet de champ 13 dont la source est connectée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 18 et le drain est relié au pôle positif de la pile 6. La résistance photowélectrique 10 est branchée en dé- rivation entre la base et la source du transistor à effet de champ 13. La source du transistor à effet de champ 13 est connectée à la base d'un premier transistor 14 du type NPN dont le collecteur est relié-au pale positif de la pile 6 et l'émetteur est connecté, par l'intermédiaire d'une résistance 17, à la base d'un second transistor 15 du type NPN. Le circuit-émetteurcollecteur de ce transistor dans lequel est branchée la lampe témoin 5, est connecté aux bornes de la pile6. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant : pour vérifier que le dispositif de détection est en état de marche, l'utilisateur ap- puie sur le bouton 8, ce qui a pour effet de provoquer, par suite de la ferme ture de l'interrupteur 8a, l'allumage de la lampe 11 qui éclaire alors la résistance photoélectrique 10. La valeur de cette résistance diminue alors, ce qui provoque le passage du transistor 13 à l'état conducteur et par conséquent la conduction des deux transistors suivants 14 et 15. La lampe témoin 5 s'allume donc, ce qui indique le bon fonctionnement du dispositif. Pour détecter l'existence d'une tension alternative sur un conducteur, l'utilisateur amène la pointe 2 en contact avec ce conducteur. Si la tension alternative détectée est supérieure à la tension d'allumage de la lampe au néon 9 (70 volts par exemple) cette dernière s'allume faiblement par suite de la capacité existant entre le châssis du dispositif et le sol. La résistance photo-élec- trique 10 qui est alors éclairée par la lampe au néon 9, diminue de valeur et ceci provoque, comme dans le cas précédent, l'allumage de la lampe témoin 5. L'utilisateur peut ainsi constater, envoyant la lampe 5 s'allumer à travers la partie transparente lb du tube 1, qu'une tension alternative est bien présent te sur le conducteur contrôlé. Dans une forme d'exécution non limitative du dispositif suivant l'invention, les éléments suivants ont été utilisés - lampe au néon 9 : du type Midget à sortie sur fils, fabriquée par la Société DYNA, sensibilisée par une trace de vernis luminescent au tritium - résistance photo-électrique 10 : du type ORP 60, fabriquée par la Société Radiotechnique lampe à incandescence 11 : lampe du type Midget à sortie sur fils, fabriquée par la Société DYNA ; cette lampe est sous-voltée d'un facteur de deux et a de ce fait une très longue durée de vie - transistor à effet de champ 13 : type TIS 34 de la Société TEXAS ~ transistors NPN 14 et 15 : type 2N/3706 de la Société TEXAS - résistance 16 : 108 ohms environ - résistance 17 : 200 ohms - résistance 18 1000 ohms - pile 6 : 9 volts - pile 7 : 4, 5 volts Dans la variante d'exécution représentée sur la figure 4, la lampe au néon 9 comporte deux électrodes coaxiales allongées 9a et 9b se faisant face et elle tubulaire est disposée parallèlement à un écran optique 19 percé d'une ouverture/Lu.'En regard de cette ouverture est disposée la cellule photo-électrique 10 faisant partie du détecteur. Lorsque la pointe de touche 2 qui est reliée à l'électrode 9a, est mise en contact avec un conducteur porté à une tension alternative, une décharge s'a- morce entre les électrodes 9a et 9b et la zone dans laquelle se forme la dé- charge entre ces deux électrodes varie en fonction de la tension détectée. Plus cette tension est élevée, plus la zone de décharge est allongée. Lorsque la zone de décharge arrive en regard de l'ouverture 20, la cellule photo-électrique 10 est alors éclairée et ceci provoque l'allumage de la lampe témoin 5 comme précédemment. Par conséquent, ce dispositif permet d'obtenir une détection, par l'allumage de la lampe témoin 5, pour un seuil déterminé de la tension alternative.En-dessous de ce seuil de tension, la zone de décharge est insuffisamment allongée pour provoquer l'éclairement de la cellule photon électrique 10 et la lampe 5 reste éteinte. Si l'on veut faire varier le seuil de détection, il suffit de prévoir des mo- yens permettant de modifier la position relative de l'ouverture 20 par rapport à l'électrode 9a, de manière à la rapprocher ou à l'éloigner de la pointe de cette électrode. On peut alors prévoir un organe de réglage externe permet. tant de déplacer l'écran optique 19 et d'afficher corrélativement le seuil de tension contrôlé. Pour les détections de tension élevée (supérieure à 1000 volts) il y a lieu d'utiliser le montage représenté sur la figure 5 Le dispositif comporte alors un éclateur 21, dont l'un des éléments est relié à la pointe 2 et l'autre est connecté d'une part, à l'électrode 9a de la lampe au néon 9 et, d'autre part, est relié à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 21 ayant une valeur de l'ordre de 1 à 10 kilo /ohms pour un détecteur de 100 000 volts. Cette résistance permet de définir la gamme des tensions détectées. L'autre électrode 9b de la lampe au néon 9 est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance de protection 23 ayant une valeur élevée de quelques millions d' ohms. Dans toutes les formes d'exécution du dispositif selon l'invention qui ont été décrites précédemment, la lampe témoin 5 peut être remplacée ou complue tée par un dispositif avertisseur sonore. Suivant une autre variante d'exécution, le dispositif peut être adapté de manière à détecter, par l'allumage de la lampe témoin 5, l'absence d'une tension sur un conducteur. Dans ce cas, il suffit de placer la résistance 18 (figure 3) en série avec le drain du transistor 13 à effet de champ au lieu d'etre connectée à la source ainsi qu'il est illustré sur la figure 3. Suivant une autre variante d'exécution, on peut réaliser le test interne de bon fonctionnement par un dispositif qui produit une tension suffisante pour allumer le tube au néon 9. Il s'agit d'un relais fonctionnant en sonnette qui développe entre ses deux bornes une tension de quelques centaines de volts que l'on peut appliquer directement sur le tube au néon 9. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes et de matériaux sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1) Dispositif de détection de la mise sous tension d'un conducteur, comparez nant une lampe à gaz rare, tel que néon, dont une électrode est reliée saune pointe métallique mise en contact avec le conducteur ou placée à proximité de ce dernier, caractérisé en ce qu'il comporte un boftier opaque 12 à l'intéw rieur duquel sont logées, d'une part, la lampe à gaz rare 9 et, d'autre part, une cellule photo-électrique 10 pouvant être éclairée par ladite lampe 9, et un amplificateur dont l'entrée est connectée à la cellule photo~électrique 10 et dont la sortie est reliée à un organe de signalisation lumineuse et/ou sonore. 2) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le boftier 12 contient une lampe à incandescence 11 placée de manière à pouvoir éclairer la cellule photo-électrique 10 et pouvant être connectée à une pile d'alimentation électrique 7 par l'intermédiaire d'un interrupteur 8a actionné par un bouton 8. 3) Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend un tube isolant 1 à l'intérieur duquel sont disposés le boitier opaque 12, l'am- plificateur 4 et une lampe témoin 5 placée devant une partie transparente lb du tube 1, ce tube présentant, à l'une de ses extrémités, une pointe de touche métallique 2 reliée à une électrode de 1a lampe à gaz rare 9 dont l'autre élec- trode est connectée à la masse du dispositif, et, à son autre extrémité, le bouton 8 de test de bon fonctionnement, le tube 1 contenant également la ou les piles d'alimentation électriques. 4) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la lampe à gaz rare 9 comprend deux électrodes allongées coaxiales 9a, 9b se faisant face et en ce qu'un écran optique 19 est placé le long de la lampe, cet écran étant percé d'une ouverture 20 en regard de laquelle se trouvent, d'un côté, une portion de l'une des électrodes 9a de la lampe 9 et, de l'autre côté, la cellule photowélectrique 10. 5 > Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'un éclateur 21 est disposé entre la pointe de touche 2 et l'une des électrodes 9a de la lampe 9, l'élément de l'éclateur relié à l'électrode 9a étant mis à la masse par l'inter médire d'une première résistance 22 tandis que l'autre électrode 9b est mise à la masse par l'intermédiaire d'une seconde résistance de protection 23. 6) Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comporte un relais fonctionnant en sonnette qui développe entre ses deux bornes une tension suffisante pour allumer la lampe 9 et ainsi réaliser un test interne de bon fonctionnement du dispositif.