Brevet FR2155866A1 — publié le 19730525

La présente invention se rapporte à un appareil simple, peu encombrant, et économique permettant d'alerter l'utilisateur d'une machine tournante, lorsque cette dernière dépasse un régime déterminé, en général le régime maximum admissible en fonctionnement normal. On sait que cette fonction est importante, tout particulièrement sur les moteurs à combustion interne; où, au-delà des régimes maximaux admissibles, les forces d'inertie qui croissent comme le carré dudit régime, engendrent des fatigues préfudiciables à l'endurance et même à la sécurité du matériel. En outre, les combustions n'ayant plus le temps de s'accomplir complètement, donnent lieu à des impuretés qui augmentent la pollution des gaz d'échappement et la consommation de carburant. De nombreux appareils existant peuvent assurer une telle fonction de sécurité Ce peuvent être par exemple, outre les compte-tours divers aux informations peu voyantes, des détecteurs mécaniques qui mettent en jeu des masses centrifuges enfermées dans un boitier. Ils se composent tous de pièces précises, encombrantes et chères. Les détecteurs hydrauliques partent d'une pression donnée par une pompe comparée à des pressions de références; ils présentent les mêmes défauts. Enfin, les appareils électroniques habituels comparent la tension donnée par une génératrice tachymètrique couplée à la machine, avec une ou des valeurs de référence pour déclencher une alarme quand le régime est atteint ou dépassé. 1l est clair que ces moyens qui sont parfois associés à des systèmes d'alertes complémentaires pouvant être sonores, donnant le ou les signaux mentionnés, ont les mêmes défauts. La présente invention porte sur un matériel, qui suppose sur la machine à surveiller une alimentation en courant continu pouvant être une batterie, et un signal électrique modulé dont la fréquence est liée au régime. C'est le cas des moteurs diésels comportant un alternateur de charge, lequel se généralise. La tension de l'alternateur permet en effet de prélever un signal au prix d'une détection sommaire et peu coûteuse, ce signal convient par faitement. La grande majorité des moteurs de travaux publics, des machines de traction et maintenant de voiture automobile, possèdent un alternateur. ll reste qu'en son absence un tel signal peut être aisément fourni par un capteur magnétique excité par un linguet porté par un élément tournant de la machine, ou un capteur piezo-électrique sensible aux vibrations dûes au fonctionnement du moteur. Un autre signal proportionnel conviendrait également, il pourrait être fourni par un des nombreux dispositifs connus. Utilisant le signal électrique mentionné ci-dessus et présent dans l'immense majorité des appareils mus par un moteur thermique, le dispositif de l'invention se présente comme un composant électronique ajustable, de faible encombrement et bon marché dont l'essentiel peut être groupé dans un circuit intégré ayant l'encombrement d'un transistor moyen. Il peut être installé à tout moment choisi de façon aisée. Il est caractérisé par l'emploi des combinaisons de dispositifs connus sui vant I - Une bascule électronique classique monostable à transistor, commandée par les impulsions du signal modulé mentionné ci-dessus. Cette bascule est polarisée sous la tension disponible de l'installation. 2 - Un convertisseur classique de la tension rectangulaire fourni par une des branches de la bascule générant la fréquence du signal à analyser, en une tension variant avec cette dernière. Une solution habituelle est un condensateur polarisé sous la tension disponible et alternativement chargé et déchargé par les deux états successifs. L'exemple montré comprend deux transistors commandés en même temps par les tensions du créneau de la bascule, leurscaractéristiques par exemple opposées (N. P. N. -P. N. P. ) font que la même tension rend l'un partiellement passant avec une intensité constante, alors qu'elle bloque l'autre et inversement. Le système des pompes à diodes donne aussi des résultats satisfaisants. 3 - La tension du convertisseur (2) attaque un circuit classique à seuil de tension, qui assure l'alimentation d'une lampe de visualisation du sur régime ; on verra qu'elle clignote dans l'exemple donné. Un transistor de puissance associé à un petit transistor de commande monté en bascule, base et collecteur croisés est un exemple de dispositif. Le transistor de puissance a un fonctionnement en commutation permettant d'en déduire l'information. La lampe de signalisation peut être une lampe déjà installée sur la machine et destinée à un tout autre usage, témoin de pression d'huile, de charge de batterie etc... toute visualisation inutile en service continu ou plein régime. Il reste que, comme il apparaitra plus loin, la priorité de la fonction initiale est assurée à tout moment. Dans certaines utilisations particulières du dispositif, on peut envisager de remplacer la lampe par une résistance passive ou active au fin d'assurer l'asservissement d'un autre dispositif (électro-vanne, frein etc... ) extérieur au système breveté. 4 - La dernière caractéristique fondamentale de la combinaison est que la polarisation de la bascule (I) est assurée avec interposition en série de la lampe indiquée ou de l'organe de charge, cette réaction conduisant à son clignotement. A titre d'exemple non limitatif, la figure I donne le plan schématique et non limitatif d'une application de l'invention, où seuls les composants essentiels sont figurés, étant entendu qu'un schéma pratique comprend le plus souvent des composants divers ajoutés, concourant à la sécurité et au réglage, dont l'installation est le problème d'un homme d'art. Cette application de l'invention permettra d'exposer son fonctionnement, ses caractéristiques et son emploi. La figure 2 représente le même matériel monté sur une machine comprenant dans sa structure, une lampe destinée à visualiser par tout ou rien une autre fonction ; cette machine fournissant également le signal modulé à la cadence du régime surveillé (ou à un de ses harmoniques ou sous harmoniques). Sur cette figure apparaît un compteur de la durée des surrégimes, figuré par exemple de la sorte à électrolyse, le niveau du dépôt dans un tube mesurant le temps cherché. Outre qu'il permet d'annoncer l'apparition du sur régime, l'appareil de l'invention peut aisément fournir un signal permettant de déclencher toute fonction cherchée au meme moment ; ce peut être l'arrêt de la machine, la réduction de l'accélération etc... A cette fin, une énergie minime est prélevée sur l'alimentation modulée de la lampe clignotante, cette énergie est amplifiée puis, simultanément à l'apparition du sur régime, déclenche l'opération voulue. La meme liaison peut conduire de façon simple à comptabiliser le temps pendant lequel s'est manifesté le sur-régime ; il suffit pour se faire, de mesurer l'énergie ainsi prélevée par un appareil qui prenne en mémoire la mesure de cette valeur et l'image du temps cherché. Outre les nombreux moyens connus, compteurs classiques, compteurs à électrolyse etc... systèmes simples donnant une visualisation rapide du résultat, ce peuvent être des Corps qui changent de couleurs dans une zone proportionnelle à la quantité de chaleur reçue où des gaines rétractiles progressivement contractées autour d'une résistance chauffante convenablement disposée etc... Sur la figure 1 la résistance I et la capacité Z appliquent le signal modulé à la cadence du régime à la bascule monostable 3 du dispositif de l'invention. A chaque impulsion la branche gauche de cette bascule devient passante pendant un temps constant et c'est l'inverse pour la branche droite. Ainsi plus la fréquence est grande, et moins la branche droite donne lieu à une conduction relative importante en fonction du temps. Sur cette dernière branche droite en amont de la résistance insérée dans le collecteur de ce transistor se trouve prélevée la commande en tension des transistors de caractéristiques opposées assurant charges et décharges du condensateur formant le convertisseur de fréquence (4). La conduction relative de la voie I au moment de la conduction favorise la charge du condensateur dans une proportion règlable par le jeu des résistances de bases des transistors du convertisseur 4, le potentiomètre 5, pouvant être le commutateur d'une résistance ballast, permet les ajustements. La tension du condensateur, donc liée à la bascule 3 par sa fréquence, commande le relais à seuil 6, ici figuré par deux transistors en bascule, l'un accélérant la commutation de l'autre lorsque la tension du condensateur est suffisante. Le transistor de puissance devient passant et alimente la lampe extérieure au dispositif de l'invention, visualisant l'apparition du sur-régime. La lampe étant placée en série sur l'alimentation 7 de la bascule 3, son allumage annule la polarisation de ladite bascule qui s'arrête ralentissant la décharge du condensateur de faible capacité, ce qui est d'un grand intérêt pour permettre une réalisation en circuit intégré. On peut utiliser l'écroulement de la bascule dans un autre ordre d'idée et de schéma pour le convertisseur (4) (pompe à diodes par exemple) pour produire le clignotement. Il faut noter que si ladite lampe est alimentée par le jeu d'une autre fonction (8) le dispositif de l'invention est désemparé, la bascule 3 n'étant pas polarisée, d'où la priorité laissée à la fonction d'origine de la lampe. Mais il est évident qu'un témoin de batterie ou de pression d'huile agit d'une façon extrêmement rare à plein régime. Il va sans dire que la disposition des polarités plus et moins, n'est ici donnée que pour exemple et que chaque machine peut présenter un cas particulier ; le dispositif de l'invention peut être présenté si besoin sous deux types de polarité. Sur la figure 2 les éléments de dispositif sont figurés par des rectangles sans détails, le potentiomètre 5 ne pouvant être groupé dans un même circuit intégré étant dessiné extérieurement. Les raccordements à la machine sont figurés par des croix en traits forts qui montrent la facilité de l'installation, ce qui joint à l'absence de toute génératrice tachymétrique montre la simplicité du matériel. La fonction originelle de la lampe est indiquée pour mémoire, ainsi que le faible prélèvement de 1 anergie de clignotement qui alimente après amplification un compteur du temps d'apparition de sur-régime, figuré ici à électrolyse ; le niveau du dépôt dans le tube en étant la mesure. Dans certaines applications, l'automobile en particulier, on peut prévoir 2 potentiomètres ajustables mis en parallèles par l'intermédiaire d'un fil qui pourra être sectionné après rodage. Ces potentiomètres dont l'un se trouvera hors service après que le fil aura été sectionné détermineront les deux régimes maximums autorisés. RE iZENDICATIONS I - Dispositif électronique peu encombrant, ajustable, bon marché et facile à installer, visualisant par clignotement d'une lampe l'apparition des sur-régimes, adaptable sur toutes machines présentant un ou des régimes normaux de fonctionnement, une source de tension, un signal électrique modulé à une cadence proportionnelle audit régime et une lampe visualisant par tout ou rien tout autre caractéristique habituellement absente pendant les sur-régimes ; la machine peut être si besoin équipée en conséquence. Dispositif caractérisé par la combinaison des différents composants connus suivants Ja. Une bascule électronique monostable commutée par le signal électrique modulé fourni par la machine, et polarisée sous la tension disponible de la machine. Jb. Un convertisseur de la conduction relative, fonction de la fréquence- du signal de commande d'une branche de la bascule (A) en une tension variant avec elle - un condensateur alternativement chargé et déchargé en est l'exemple le plus classique. J Un relais de puissance à seuil, interposé sur l'alimentation, la lampe, une solution classique consiste en deux transistors montés en bascule base et collecteur croisés, leurs états étant opposés, et l'un accélérant l'autre pendant leur commutation de façon à produire un allumage franc du témoin indiqué précédemment. 4/. Une liaison mettant en série la polarisation de la bascule A avec la lampe ou produisant une réaction sur l'entrée du convertisseur de façon à retarder la décharge du condensateur de ce dernier à travers l'étage de puissance 6 de façon à équilibrer le temps "lampe allumée", "lampe éteinte'l pour obtenir une information suffisamment nette, sans faire appel à un condensateur (ou sa charge complète suivant le montage choisi) permettant au relais 6 (étage de puissance) de reprendre sa position de repos. Dans certains systèmes de convertisseurs (pompes à diodes), cette réaction assure le clignotement. Dans tous les cas, la priorité de la fonction d'origine pour laquelle la lampe pouvait être installée, est assurée. II - Dispositif selon I présenté sous deux polarités possibles afin de s'adapter aux branchements des batteries équipant la machine à surveiller. III - Dispositif selon 1 ou 2 comportant un commutateur en série avec une résistance pouvant etre mise hors circuit afin de détecter les régimes correspondant au rodage puis à la marche d'un moteur automobile par exemple. Iv Dispositif selon l'ensemble des revendications précédentes dans lequel un prélévement de puissance sur la tension modulée de la lampe pendant le clignotement commande une fonction associée au sur régime - cette fonction peut être un comptage du temps gardé en mémoire dans un compteur fonctionnant selon un moyen connu. V Dispositif selon I, II, III, IV dont les composants sauf éventuellement l'organe de réglage sont groupés dans un ou des circuits intégrés, la présente revendication devant être prise isolément par rapport aux combinaisons précédentes, elle peut en satisfaire plusieurs simultanément.