Brevet FR2110315A1 — publié le 19720602

la présente invention se rapporte généralement à des dispositifs de sécurité ou de sûreté poux1 appareillage électrique ou analogue ; plus particulièrement, elle concerne et a essentiellement pour objet un dispositif indicateur pour déterminer quand 5 un châssis conducteur d'un appareil électrique est connecté au conducteur de mise à la masse ou à la terre d'une ligne de puissance ou d'énergie électrique à courant alternatif, ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de sa mise en oeuvre et les systèmes, ensembles, équipements et installe lations pourvus de tels dispositifs. Il existe un certain nombre de produits de consommation ou d'usage,tels que des postes récepteurs de télévision, des appareils de radiodiffusion , des appareils d'enregistrement sur bande ou ruban magnétique ou magnétophones, et ainsi de suite, qui utilisent 55 un châssis conducteur comme retour conducteur commun pour le système de circuit employé dans celui-ci« Le châssis, qui est appelé châssis formant masse, peut être employé pour supporter les éléments composants de circuit0 Un bouchon ou organe mâlç/de prise de courant électrique ou 20 d'alimentation d'énergie, associé à l'appareil, est destiné à établir la connexion avec des lignes d'énergie électrique à courant alternatif, dont un conducteur est connecté à la masse ou à la terreo Quand l'un des conducteurs des lignes de transport ou de distribution d'énergie est connecté par l'intermédiaire du 25 bouchon de prise de courant électrique ou d'alimentation d'énergie à la masse formée . par le châssis, l'appareil est dit comporter un "châssis chaud"0 Comme le bouchon de prise de courant électrique est non polarisé, il est possible de l'insérer dans une douille murale 20 prise de courant électrique femelle, de sorte que le châssis n'est pas connecté au conducteur de mise à la masse ou à la terre de la ligne de transport d'énergie électrique à courant alternatif» Bans ce cas, le châssis entier de l'appareil électrique est à un potentiel élevé par rapport à la masse formant terre» Par y; conséquent, une personne, qui entre en contact avec le châssis métallique, est soumis.à un risque de chocc. Malgré le fait que le danger de choc existe, l'appareil 71 35801 2 2110315 électrique fonctionne correctement car la tension électrique, fournie par les lignes à courant alternatif, est toujours appliquée entre le châssis et la borne d'utilisation d'énergie de l'appareil électrique» 5 II est par conséquent désirable de prévoir des moyens pour contrôler ou surveiller la connexion entre le bouchon de prise de courant électrique mâle et les lignes à courant alternatif pour engendrer une indication de sécurité quand le châssis de l'appareil n'est pan connecté à la ligne de masse formant terre ÎO à cause d'ane insertion incorrecte du bouchon de prise de courant électrique mâle» -Dans an mode de réalisation de l'invention, un indicateur de sûreté ou de sécurité est prévu pour l'appareil électrique Clll "bjTjp0 et *" châssis chaud''oappareil utilise un organe conduc-15 teur monté sire l'appareil électrique et isolé électriquement du châssis» Des moyens, comprenant un dispositif détecteur ou capteur,sont montés entre le châssis et l'organe conducteur pour procurer une première indication en réponse à la liaison en retour dudlt organe au point précité de potentiel de 20 référence, ledit châssis n'étant pas audit point de potentiel de référence en raison d'une connexion incorrecte du bouchon de prise de courant électrique mâle associé audit appareil électrique quand il coopère avec les lignes précitées de distribution d'énergie électrique à courant alternatif. 25 l'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caracté ristiques ^détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés,donnés uniquement à titre d'exemple illustrant divers modes de 30 réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure t représente une vue arrière en plan d'un poste récepteur de télévision employant un châssis chaud avec un appareil indicateur de sécurité conforme à cette invention ; - la figure 2 représente un schéma de circuit de l'indicateur 35 de sécurité conforme à cette invention ; ~ la figure 3 représente un schéma partiellement sous forme synoptique fonctionnelle dfme variante d'exécution ; et 71 35801 3 2110315 10 - la figure 4 représente un schéma de circuit partiellement sous forme synoptique fonctionnelle d'an indicateur de sécurité employant un circuit commutateur automatique conforme à cette invention. En se référant à la figure 1,il y est représenté une vue de derrière d'un poste récepteur de télévision 10 employant un châssis métallique 11. la fonction du châssis 11 est de supporter les divers éléments composants associés au poste récepteur, comme des tubes à vide tels que 12, le tube oscillographique ou à rayons cathodiques formant tube à images dit kinescope 15 et ainsi de suite. Dans le but de cette invention, le poste récepteur de télévision 10 est du type précité à châssis chaud» Oeci signifie que le châssis 11 est fabriqué à partir d'une matière conductrice telle que l'acier ou l'aluminium, le châssis 11 ^ supporte donc les éléments composants tout en assurant en outre la fonction de réaliser un trajet de retour parla masse pour les sytèmes d'alimentation ou de distribution d'énergie inclus dans le poste récepteur 10. D'une façon classique, un bouchon mâle de prise d'énergie 2q électrique à courant alternatif 16, comprenant deux conducteurs, est connecté -au poste récepteur de télévision comme suit. Une borne du bouchon mâle de prise d'énergie électrique à courant alternatif est connectésde façon classique à des moyens dutilisation de puissance ou d'énergie tels que des circuits 2P- d'alimentation d'énergie utilisés pour alimenter ou exciter les divers circuits inclus dans le poste ré œpteur de télévision 10. If autre borne ou ligne du bouchon de prise d'énergie électrique 16 est connectée au châssis conducteur 11, par exemple, à une borne 17 formant cosse de mise à la masse, le bouchon mâle de prise d'éner-^0 gie électrique 16 est e nsuite inséré dans un organe de sortie murale 18 que l'on trouve normalement à la maison et sur lequel sont montées typiquement deux douilles de prise de courant électrique femelle telles que 19 et 20„ A chaque borne des douilles de prise de courant électrique femelle 19 et 20 sont connectés des conducteurs électriques respectifs des lignes de distribution d'énergie électrique à courant laternatif. Dans un système de câblage usuel pour de telles douilles de prise de courant électrique 71 35801 4 2H0315 femelle telles que 18, une ligne des lignes distribution d'énergie électrique à courant alternatif est connectée en retour à une masse principale également appelée communément terre. Cependant, le bouchon de prise de courant électrique mâle , qui termine le câble ou cordon d'alimentation d'énergie 16, n'est pas polarisé et par conséquent on peut raccorder l'appareil électrique ou le poste récepteur de télévision 10 par enfichage dans la douille murale de prise de courant électrique femelle 18, de façon que le côté masse ou le châssis ne soit pas connecté au côté masse respectif des lignes de distribution d'énergie électrique à courant alternatif. De cette manière, le châssis est placé sous un potentiel élevé par rapport à la masse principale de la ligne de distribution d'énergie électrique à courant alternatif. Par conséquent si un consommateur, usager ou utilisateur touchait le châssis et la ligne de mise à la masse principale, telle qu'un tuyauterie d'eau froide et ainsi de suite, son corps fournirait un trajet de retour allant du côté chaud de la ligne de distribution d'énergie électrique à courant alternatif jusqu'à la masse. Ceci pourrait avoir pour résultat un choc à cause du trajet de retour et par conséquent causer une blessure subséquente à l'usager ou à l'utilisateur de l'appareil» Afin d'indiquer l'insertion incorrecte du bouchon de prise de courant électrique mêle 16 dans la douille murale de prise de courant électrique femelle 18, le poste récepteur de télévision 10 comprend une plaque ou un élément conducteur 22 monté sur une surface appropriée du coffret» La plaque ou l'élément 22 est électriquement isolé du châssis 11 » Entre cet élément et le châssis est connecté un ensemble de lampe indicatrice ou de signalisation et de condensateur désigné par le chiffre de référence 23» Comme cela sera expliqué subséquemment, ,1a fonction de la plaque conductrice 22 et du système indicateur 23 est de fournir une indication d'une insertion incorrecte du bouchon.de prise de courant électrique mâle à l'usager. Si le bouchon de prise de courant électrique mâle 16 est inséré incorrectement, quand l'usager touche la plaque 22, la capacité de son corps forme un trajet de retour à la masse qui provoque l'activation de 71 35801 2110315 l'ensemble indicateur 23. l'activatic-a de l'ensemble indicateur 23 produit un avertissement ou alarme audible ou visuel signalant une insertion incorrecte du bouchon de prise de courant électrique .mâle» Quand un tel avertissement est reçu, l'usager agit alors de façon à inverser la polarité du bouchon de prise de courant électrique mâle 16 et par suite est maintenant assuré que le châssis est en fait connecté au côté de mise à la masse formant terre de la ligne à courant électrique alternatif. Après l'inversion ou le renversement du bouchon de prise de courant électrique mâle, si l'on entrait en contact avec la plaque 22, le moyen indicateur 23 ne fonctionnerait pas en assurant ainsi l'usager d'une insertion correcte du bouchon de prise de courant électrique mâle» la figure 2 représente une douille de prise de courant électrique femelle 25 ayant deux bornes, dont l'une est connectée au côté chaud de la ligne de distribution d'énergie électrique à courant alternatif et dont l'autre est connectée au côté de mise à la masse ou au côté à potentiel de référence de la ligne de distribution d'énergie électrique à courant alternatif» Un connecteur ou bouchon de prise de courant électrique mâle 24 est représenté au voisinage de celle-ci et constitue ce bouchon de prise de courant électrique mâle 16 associé à l'appareil électrique tel que le poste récepteur de télévision 11. de la figure 1. Une borne du connecteur mâle 24 est connectée par l'intermédiaire d'une bobine d'inductance 26 à l'appareil d'utilisation d'énergie ou à 1'ensemble d'alimentation d'énergie d'un appareil électrique typique» L'autre conducteur du bouchon de prise de courant électrique mâle 24 est connecté par l'intermédiaire d'une bobine d'inductance 27 au châssis qui est représenté symboliquement comme étant.au potentiel de la masse. Au châssis est également connectée une borne d'un tube à gaz 28 qui peut-être un tube à néon» L'autre borne du tube 28 est connectée à une électrode d'un condensateur 29 ayant son autre électrode connectéeà une plaque conductrice, telle que la plaque 22 de la figure 1 » Le fonctionnement du circuit est le suivant» D'abord, on supposera que le bouchon de prise de courant électrique' mâle 24 71 35801 6 2110315 est inséré dans la douille de prise de courant électrique femelle 25, do façon que le châssis soit connecté au coté chaud ou au côté non e.±s à la nasse de la Ix.sne de distribution d'énergie électrique à courant alternatif. Dans ce cas, le châssis sera xj à un potentiel élevé par rapport au potentiel de la masse principale oa de la terre associé au côté mis à la masse de la ligne de distribution d'énergie électrique à courant alternatif» Dans ces circonstances, un risque de choc existe pour l'usager si lfusager touche directement en même temps le châssis métallo lique et un, retour de mise à la masse principale. Cependant dans le circuit représenté sur la figure 2, si l'usager.touche d'abord la partie métallique extérieure exposée de l'appareil, telle que la plaque 22 de la figure 1 qui est connectée au condensateur 29, le côté chaud de la ligne à courant électrique alter-15 natif sera connecté en retour à travers la capacité de son corps par l'intermédiaire du trajet de circuit formé par le tube à gaz 28 et le condensateur 29. De tube à néon 28 est choisi de façon à avoir une tension électrique disruptive, de claquage ou de décharge inférieure à la valeur de la tension électrique entre 20 les lignes de courant électrique alternatif. Le condensateur 29 est d'une valeur relativement faible quand il est comparé à la capacitance offerte par un corps humain typique. En conséquence, quand une personne place sa main près de la plaque métallique, la capacitance de son corps réalise un trajet 25 de retour à la masse * Ceci force le potentiel chaud du côté châssis.de l'appareil à produire un faible écoulement ou débit de courant électrique déterminé parlîimpédance de la lampe 28, le condensateur 29 et la capacitance du corps» La majeure portion de la tension électrique de ligne est dirigée à travers le tube 30 à néon 28 qui s'allume ou s'éclaire. En raison du fait que le tube à néon 28 peut être vu de l'extérieur de l'appareil comme cela est indiqué sur la figure 1, le tube à néon produit une indication visuelle pour l'usager, montrant que la polarité du bouchon de prise de courant électrique mâle, tel que coopérant 35 avec la ligne de courant électrique alternatif, est mauvaise et par suite qu'uneinversion s'impose ou est de règle» Quand le bouchon de prise de courant électrique mâle 23 coopère correctement 71 358C1 7 -2110315 avec la douille de prise de courant électrique femelle 25, le châssis est au potentiel de la masse ou terre et par conséquent, quand la plaque est touchée comme ci-dessus, il n'y aura aucune tension électrique développée et aucun écoulement de courant électrique» Sous cette condition, le tube à néon 28 restera éteint ou hors circuit en indiquant une polarité correcte» - En se référant à la figure 3, il y est de nouveau représenté un connecteur mâle 30 qui a une borne connectée à la section d'alimentation d'énergie d'un appareil électrique 31 et l'autre borne connectée à un châssis chaud 32 associé à l'appareil électrique 31 . Une lampe ou ampoule à néon 34 est connectée en série avec un condensateur 35 ayant une borne de celui-ci connectés à une plaque métallique 36» la plaque 36 est isolée électriquement du châssis 32. le circuit, représenté sur la figure 3, est semblable au circuit représenté sur la figure 2 à l'exception qu'une borne du tube à néon 34 est connectée à une électrode d'entrée d'un amplificateur à basse fréquence ou à fréquence acoustique , sonore, audible ou vocale 37 qui existe de façon appropriée dans l'appareil électrique décrit ci-dessus» L'entrée est connectée de façon classique en retour au châssis formant masse par l'intermédiaire d'une résistance 40» Par exemple, il est bien connu qu'un appareillage tel qu'un équipement à haute fidélité et stéréophonique ainsi que le poste récepteur de télévision possèdent des étages amplificateurs à basse fréquence ou à fréquence acoustique . l'amplificateur à basse fréquence 37 a son électrode de sortie connectée à l'enroulement primaire d'un transformateur à basse fréquence 38 qui a un enroulement secondaire connecté à un haut-parleur 39= Le haufe-parleur 39 sert à convertir les variations électriques, produites par l'équipement amplificateur à basse fréquence, en son. Le fonctionnement du circuit, décrit sur la figure 3, est semblable au fonctionnement du système de circuit décrit sur la figure 2 avec l'exception que, si une personne entre en contact avec la plaque de métal 36 et établitle trajet de retour à la masse par l'intermédiaire de la capacitance de son corps, le tube à néon 34 s'allume en produisant une indication visuelle» En outre, en raison du changement de tension électrique à la jonction entre le tube 71 35801 8 ?11031!5 à néon 34 et le condensateur 35, un. son audible est produit par l'intermédiaire du haut-parleur à cause ae ±a normexion à l'entrée de l'amplificateur à basse fréquence 37» Le trajet de courant électrique, représenté sur la figure 3, est un trajet 5 passant par la résistance 40 ayant une borne mise à la masse du châssis qui, à cause de la connexion incorrecte du bouchon de prise de courant électrique mâle,n'est pas au potentiel de la terre. En entendant ce son audible produit dans la section à basse fréquence ou acoustique , l'usager possède alors une autre 10. indication que la polarité de la connexion du bouchon de prise de courant électrique mâle est incorrecte et que par suite une inversion s'impose» En se référant à la figure 4,il y est représenté un appareil indicateur de sécurité conforme à l'invention, utilisant un 15 circuit commutateur automatique qui inversera automatiquement la polarité de la ligne de distribution d'énergie électrique quand un^plaque conductrice est touchée» Un bouchon de prise mâle d'énergie électrique 50, associé à l'appareil électrique, comporte deux bornes, broches ou fiches» Chaque borne est 20 connectée à un contact séparé tel que 51 et 52 d'un relais bipolaire à deux directions ou voies 65» le relais 65 comporte un bras mobile associé à chaque contact 51 et 52» Le bras mobile peut connecter le contact 51 au contact 53 ou 54 tandis que l'autre bras mobile peut connecter le contact 52 soit au contact 25 55 ou au contact 56» Les contacts 54 et 55 sont connectés ensemble comme le sont les contacts 53 et 56» Gomme cela est indiqué,le contact 54 est également connecté à la section d'alimentation d'énergie d'un appareil électrique approprié 58 et le contact 56 est connecté au châssis 59 associé à l'appareil 30 électrique 58» Un dispositif indicateur à tube à gaz 60 est monté en série avec un condensateur 61 qui a une borne connectée à une plaque métallique 62» La plaque 62 est électriquement isolée du ""châssis chaud" 59» Dans le circuit représenté, 1 » tube à néon 60, monté en série avec le condensateur 61 et avec 35 la plaque 62, a une borne connectée à l'électrode d'entrée d'un amplificateur 63 par l'intermédiaire d'une résistance 64. L'amplificateur est d'un type classique et reçoit un potentiel 71 35801 9 211031) de fonctionnement ou actif à partir des systèmes d'alimentation d'énergie associés à l'appareil électrique 58 et généralement désignés par le repère B+» Un retour d'électrode d'entrée pour l'amplificateur est réalisé par la résistance 67 ayant une 5 borne connectée à l'électrode d'entrée et une autre borne connectée au châssis formant masse, la sortie de l'amplificateur 63 est connectée à l'alimentation B+ par l'intermédiaire d'une bobine de relais 66 associée au relais précité .65 et aux contacts de relais 51 à 56. 10 Le fonctionnement du circuit est le suivant. Si le bouchon de prise de courant électrique mâle 50 coopère incorrectement avec une douille murale de prise de courant électrique alternatif femelle, le châssis ne sera pas au potentiel de la masse formant terre comme cela a été décrit ci-dessus» Par conséquent, si 15 quelqu'un touche la plaque métallique 62, l'impédance de son corps réalise un trajet de retour à la masse formant terre, ce qui provoque à son tour un écoulement de courant électrique à travers le circuit, suffisant pour allumer le tube à néon 60 et pour forcer un courant électrique à s'écouler dans l'électrode 20 d'entrée de l'amplificateur 63. L'amplificateur 63 est mis en circuit en fprçant ainsi un courant électrique à s'écouler à travers la bobine de relais 65, ce qui provoque à son tour l'excitation du relais. Cette excitation du relais force les bras mobiles, représentés suivant une configuration en traits 25. pleins, à se déplacer jusqu'aux positions représentées en traits interrompus» Cette action inverse la connexion de lignes comme cela est visible et force les lignes associées au bouchon de prise de courant électrique mâle 50 à inverser leur polarité en plaçant ainsi le châssis 59 de l'appareil électrique 58 au poten-30 tiel de la masse formant paire. Le relais 65, comprenant la bobine 66, peut être d'un type à verrouillage mécanique et par conséquent, après excitation, le relais 65 restera dans la dernière position de façon classique» Le circuit décrit ci-dessus réalise par conséquent une inversion automatique de la polarité du 35 bouchon de prise de courant électrique mâle en raison d'une connexion incorrecte, comme cela a été indiqué ci-dessus, du bouchon de prise de courant électrique mâle 50 avec une douille 71 35801 10 2110315 murale de prise de courant électrique alternatif femelle» la plaque métallique 62 peut être située près de l'interrupteur marclie-arrêt, non représenté , mais est incluse de façon classique dans l'appareil électrique- Par conséquent, quand une personne cherche à exciter ou à alimenter en énergie l'appareil par intermédiaire de cette interrupteur, sa main, étant proche de la plaque 62 ou touchant celle-ci, réalisera le trajet de retour à la masse par l'intermédiaire de son corps, de façon à forcer le relais à être excité et à commuter automatiquement les connexions en raison d'une insertion incorrecte du bouchon de prise de courant électrique mâle. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d1exemple » En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon 1 ' espril/de 11 invention „ 71 35801 11 2110315 REVENDICATIONS 1.Dispositif indicateur de sécurité destiné à être utilisé avec un appareil électrique du type employant un châssis électriquement conducteur qui est à connecter de façon désirable à un point de potentiel de référence à une borne prédéterminée 5 de lignes de distribution d'énergie électrique à courant alter-- natif par l'intermédiaire d'un bouchon de prise de courant électrique mâle dont unie borne est connectée audit châssis, les-dites lignes de distribution d'énergie électrique à courant alternatif servant à exciter ledit appareil quand ledit bouchon 10 de prise de courant électrique mâle coopère avec celles-ci, caractérisé en ce qu'il comprend un élément conducteur monté sur ledit appareil électrique et électriquement isolé dudit châssis ; et un agencement indicateur connecté entre ledit châssis et ledit élément pour réaliser une première indication en réponse au fait 15 que ledit élément est connecté en retour audit point de potentiel de référence quand ledit bouchon de prise de courant électrique mâle coopère avec lesdites lignes de distribution énergie, lorsque ledit châssis n'est pas audit point de potentiel de référence et une seconde indication différente quand ledit 20 bouchon de prise de courant électrique mâle coopère avec lesdites lignes de distribution d'énergie lorsque ledit châssis est audit point à potentiel de référence. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y est également inclusdes moyens commutateurs connectés au 25 bouchon précité de prise de courant électrique mâle et audit indicateur et susceptibles de réagir ou sensibles à la première indication précitée pour inverser automatiquement la connexion précitée dudit bouchon de prise de courant électrique mâle pour placer le châssis précité au point précité à potentiel de référence. 30 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'indicateur précité, connecté entre le châssis précité et l'élément précité, comprend un condensateur et une ampoule ou lampe au néon connectés en série. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce 71 358C1 2110315 que l'appareil électrique précité comprend en outre un étage amplificateur à basse fréquence ayant une électrode de sortie connectée à un haut-parleur et une électrode d'entrée, et un agencement de circuit connectant ladite électrode d'entrée dudit étage d'amplificateur audit agencement indicateur pour forcer un son à être produit dans ledit haut-parleur conformément à la présence de la première indication précitée„