Brevet FR2246100A1 — publié le 19750425

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Pierre VINC 7t, se rapporte à un circuit d'inhibition destiné plus particulièrement à la commande sélective de mises sous tension de charges d'une installation électrique, interdisant la mise sous tension simultanée de plusieurs charges0 On sait que la mise en service simultanée de plusieurs appareils électriques nécessitant un fort appel de courant au moment de leur mise en service, tels que, par exemple, des moteurs asynchrones, des radiateurs électriques ou toute autre charge ou tout appareil récepteur à fort courant initial qui augmentent sérieusement les pointes de courant dans les distributions électriques, grèvent fortement le coût de la distribution et obligent meme les distributeurs à limiter la puissance autorisée, à moins que les utilisateurs ne puissent régulariser leur demande. On connaît déåà des dispositifs de délestage permettant la coupure automatique d'un circuit d'une installation en cas de dépassement d'une puissance totale admise. L'inconvénient de ces dispositifs est d'apporter une certaine gêne aux utilisateurs et on n'y peut avoir recours que lorsque le circuit d'utilisation peut être arrêté sans trop gêner l'intéresséO La présente invention a donc pour objet un dispositif qui permet d'éviter l'inconvénient ci-dessus en faisant appel à un circuit d'inhibition qui, au lieu de procédér à des délestages, empêche la mise sous tension simultanée de plusieurs charges et n'autorise que l'alimentation successive de chacune des charges en fonction de I'originede la commande et en espaçant dans le temps de façon déterminée les mises sous tension successives. Un tel circuit électronique d'inhibition est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comprend un nombre de voies de réception de signaux de commande correspondant au nombre de charges, chaque voie comprenant une première porte réalisée par un circuit logique recevant les signaux de commande à 1 'une de ses entrées, suivie d'un basculeur bistable qui reçoit les si zonaux de la porte et transmet d'une part des signaux de commande d'alimentation de la charge et d'autre part des impulsions complémentaires lors de son basculement, un basculeur monostable à temporisation réglable relié par des condensateurs de liaison aux sorties complémentaires des basculeurs bistables, et un système d'exploration englobant une horloge synchronisée en basse fréquence industrielle, un système de comptage et un décodeur relié à une autre entrée desdites portes des voies de commande, l'horloge transmettant ses signaux au système de comptage et le décodeur transmettant des signaux d'exploration aux voies de commande dans un ordre de préséance établi, les signaux reçus par ledit basculeur monostable de l'une des voies provoquant l'arrêt des signaux de l'horloge, l'arrêt du comptage pendant une durée de temporisation déterminée du basculeur monostable et le blocage consécutif des autres voies. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci-après faite d'un mode de réalisation du circuit inhibiteur, donné à titre d'exemple en regard des dessins annexés, dans lesquels - la figure I représente un schéma synoptique d'un circuit d'inhibition - la figure 2 est un diagramme des signaux reçus et émis par le circuit inhibiteur - la figure 3 montre un schéma de montage du circuit d'inhibition. En se rapportant à la figure 1, on voit un circuit d'inhibition qui comprend des portes de commande P1, P > , P3, P4 constituant quatre voies I, II, III, IV recevant des signaux de commande respectifs E1, E2, E3, B4, ces voies et ces portes étant à titre d'exemple au nombre de quatre, mais pouvant être en un nombre quelconque correspondant au nombre de charges. Les charges dont l'alimentation est à assurer peuvent être constituées, à titre d'exemple, par quatre radiateurs électriques qui ne doivent pas être allumés simultanément pour éviter la surintensité due à leur faible résistance à froid. Le signal de commande est, dans ce cas de contrôle de chauffage, une tension continue de quelques volts, provenant d'un régulateur de température ou d'un thermostat, non représentés sur le dessin. Bien entendu, l'invention est valable pour la commande de tout autre réseau de charges électriques différentes. Les portes P1 à P4 reçoivent également des signaux respectifs a1, a;-, a3 54 provenant d'un système d'exploration dont il sera question plus loin. Un signal de sortie de chaque porte P existera seulement lorsque sur la voie correspondante il y aura simultanément les deux signaux d'entrée, par exemple e1 et a1 pour la voie I. Ce signal de sortie est reçu à l'entrée d'un basculeur bistable correspondant B1, B2, B) ou B4, qui délivrera à son tour sur l'une de ses sorties un signal de commande positif S1 action zialit l'appareil de puissance de mise sous tension du radiateur. Un deuxième signal S1' est délivré sur la deuxième sortie du basculeur bistable. Les signaux négatifs S1', S2', S3', S4' émis sur la deuxième sortie des basculeurs bistables B1, B2, B3, B4 sont reçus par un basculeur mono stable M à temporisation réglable par un dispositif RC. Le signal de sortie de ce dernier basculeur commande le fonctionnement d'une horloge H qui est synchronisée sur la fréquence de 50 Hz du secteur électrique. Les signaux de l'horloge sont envoyés sur un compteur GB qui, par l'intermédiaire d'un décodeur D, dirige les signaux successivement en a1, , a3, et a aux entrées respectives des portes P1 à P4. L'ensemble horloge-compteur-décodeur forme le système d'exploration. Tant que le basculeur mono stable N n'a pas reçu de signal d'un des basculeurs B, les signaux de l'horloge sont transmis par le compteur CB et le décodeur D; la porte, par exemple P1 de la voie I, ayant reçu un signal de demande de chauffe peut diriger un signal sur le basculeur bistable B1 correspondant et lui faire émettre un signal de commande S1 correspondant, ainsi qu'un signal négatif S'1 qui déclenche le basculeur monostable M4 Ce dernier interrompt alors, pendant une période de temps T prédéterminée, l'émission vers l'horloge H, ce qui arrête l'ex- ploration des voies par des signaux a. Si un signal de demande de chauffe se produit pendant cette période T sur une autre voie, par exemple II, il reste sans effet car, la porte Â2 ne recevant de signal d'exploration a2, il n'y aura pas de signal de sortie 82 du basculeur bistable B2. Lorsque la temporisation du basculeur monostable M a pris fin, l'horloge se remet en marche et l'exploration reprend. La voie Il reçoit alors le signal , ce qui, conjointement avec le signal de demande e2, déclenche la sortie du signal de commande S2 et de l'impulsion S2'. L'horloge est alors de nouveau bloquée par le signal B'2 transmis au basculeur monostable M et ainsi de suite. Dans le cas de demande simultanée be chauffe par toutes les voies I & IV, par exemple & la suite d'une coupure prolon- gRe de l'alimentation par le secteur électrique, à la remise du courant les demandes de chauffe seront satisfaites dans l'ordre prédéterminé de sortie des signaux a1, a2, a3, a4, du décodeur D, ces sorties étant séparées par le temps de temporisation T du basculeur monostable N. Il en sera de m8me en cas d'arrivée simultanée de plusieurs demandes. La figure 2 représente un diagramme d' émission de signaux dans de dernier cas, l'abscisse y représentant le temps et l'or- donnée l'amplitude des signaux. On y voit les signaux d'entrée à à E4 émis simultanément à un moment initial 20. Le signal de commande de sortie Si de la voie I est émis au même moment T0; le signal de sortie S@ de voie II est émis aveo un décalage T par rapport à à S1, le signal de sortie 53 est émis avec un déca- lage T par rapport à S2 et le signal de sortie S4 avec un décalage T par rapport à S3. La figure 3 montre schématiquement une réalisation pratique du circuit d'inhibition de la figure 1. Les portes P1, P2, 23 P4 y sont réalisées sous forne d'une porte quadruple formée de quatre circuits logiques du type ET (complément de circuit d'intersection ET). Chaque porte reçoit à une première entrée e1, 22, e3 ou e4 les signaux de commande E1, E2, E3 ou E4 et à une deuxième porte d'entrée e1', e2', e'3 ou e'4 les signaux d'exploration a1, a2, a3, ou a4. Les basculeurs bistables B1 à B4 sont réalisés chacun avec deux éléments d'une porte de type SI (circuit logique complé- mentaire du circuit mélangeur OU). La première entrée S du Premier élément du basculeur bistable est reliée à la sortie de la @porte P correspondante, la deuxième entrée du même élément du basculeur est reliée à la sortie 4 du deuxième élément.De même, la première entrée du deuxième élément du basculeur bistable est reliée à la sortie Q du premier élément, et la deuxième entrée est reliée à l'entrée e1 de la porte P correspondante0 Chaque sortie Q d'un basculeur bistable est raccordée à l'élément de puissance de commande de l'alimentation du radiateur (non représenté), tandis que chaque sortie 4 est reliée par une diode D1 montée en inverse à un condensateur de liaison C1; une résistance R1 raccorde la sortie de la diode D au pôle "plus" d'une source de tension V. L'ensemble des condensateurs de liaison C1 est relié du côté opposé aux diodes D1 à la base d'un transistor T1 du type NPN dont le collecteur est relié par une résistance de charge R2 au "plus" de la tension V et l'émetteur est relié à la masse. Une résistance de polarisation R3 relie également la base au "plus" de la tension V. Le collecteur du transistor T1 est relié aux entrées B1, B2 du basculeur monostable N, dont les deux autres bornes dten- trée A1, A2 sont reliées à la massez Un système RC de temporisation du basculeur M comprend un potentiomètre P dont la résistance est reliée par une diode D2 à la borne R du basculeur, tandis que le curseur du potentiomètre est relié par un condensateur C2 à la borne C. Un système de remise à séro, RAZ est incorporé dans le basculeur. La borne de sortie Q du basculeur M est reliée à l'émetteur d'un transistor T2 dost le gain est supérieur à 50 et qui constitue lthDrloge H . Ce transistor reçoit sur sa base une tension alternative fournie par un transformateur TR branché sur le secteur ayant une fréquence de 50 Hz, une résistance R3 et une diode Zener Z écrêtant cette tension à environ 3 volts. Un côté de la diode Z est relié à la masse et l'autre côté par Une résistance R5 à la base du transistor T2; le collecteur du transistor est relié à l'entrée du compteur binaire CB qui est commandé par les signaux crénelés émis par le transistor. Le compteur binaire est réalisé de façon classique avec un double circuit basculeur maître-esclave et raccordé par deux résistances R6 et R6' au pôle "plus" de la tension V. Les sorties Q, Q, Q' et Q' du compteur sont reliées à une quadruple porte constituée par des circuits logiques inhibiteurs NI et utilisée en décodeur. Les sorties al, a2, a3 et a4 de ce décodeur sont reliées respectivement aux deuxièmes entrées e1', e2', e3', e4' des portes P1, P2, P3 et P4 et leur transmettent lesssignaux d'exploration de niveau 1. Le circuit d'inhibition ci-dessus fonctionne comme suit sans demande de chauffe en el, on a un niveau 1 à l'entrée S de chaque basculeur bistable B, le niveau 0 à l'entre R, un niveau 0 à la premier sortie Q - donc pas de signal de commande en sortie S1' de la voie I. Quand une demande de chauffage se produit sur la voie I, un signal de niveau 1 apparaît à l'entrée el de la porte P1. Lorsque l'exploration fait apparaître le signal de niveau 1 à l'autre entrée e'l, on obtient, comme indiqué à la figure 3, un niveau 0 à la sortie de la porte P1 qu produit le même niveau 0 à l'entrée S du basculeur B@. un niveau l à l'entrée R, un niveau 1 à la sortie Q et un niveau 0 à la sortie Q. Le basculeur bistable est alors à l'état de travail e-t le signal 1 de la sortie Q est uilis en S1 pour commander l'élément de puissance de la voie I. Le niveau Q = O donne, après passage par la diode D1 et la capacité C1, une impulsion négative envoyée sur la base du transistor saturé T1 qui à son tour émet alors à son collecteur une impulsion dirigée vers le basculeur monostable M. Ce dernier est déclenché dès qu'apparaît un niveau logique 0 à l'entrée de son circuit différenciateur (non représenté); il est donc déclenché par l'impulsion en provenance du transistor T1, pendant un temps déterminé par la constante RC du circuit potentiomètre P - capacité C2. L'horloge H se trouve alors bloquée et ne fournit plus de signaux au compteur CB. Pendant la temporisation les entrées e1', e2', e3', e4' des portes P1 à P4 ne sont plus explorées et une demande de chauffe sur l'une quelconque de ces voies resterait sans effet. A la fin de la temporisation, l'norloge H revoit de nouveau le signal venant du basculeur M et repart, et un signal de niveau l est appliqué aux deuxièmes entrées e' des portes P; lorsque la demande de chauffe a déjà eu lieu au cycle précédent, elle redonnerait en S du basculeur bistable B1 un niveau logique O qui serait sans effet. La disparition du signal en e de la porte P1 applique un niveau O en E du basculeur bistable B1 et la sortie Q passe en O, ce qui coupe le chauffage du radiateur de la voie I. À l'apparition d'une nouvelle demande de chauffage, en e3 de la porte P3 par exemple, il y a chauffage dès que l'explora- tion de l'horloge a envoyé un niveau 1 en a3 (par l'intermédiaire du compteur binaire(C3 et du décodeur D), pour arriver à l'entrée e') de la porte P3. L'horloge se bloque alors de nouveau pendant la temporisation du basculeur monostable et interdit pendant ce temps la mise en route des autres voies de chauffage. Tous les éléments d'ensemble constitués avec des circuits logiques et mentionnés plus haut sont exécutés sous forme de circuits intégrés du type TTL bien connus à l'heure actuelle et existent dans le commerce. ltLVLNDICAT IONS 1. Circuit électronique d'inhibition pour la commande de mise sous tension de charges à courant d'alimentation initial d'intensité élevée, comprenant un nombre de voies de réception de signaux de commande de mise sous tension correspondant au nombre de charges et chaque voie comprenant une porte d'entrée recevant ledit signal de commande à l'une de ses entrées et un signal d'ex exploration à sa deuxième entrée, caractérisé par le fait que la porte d'entrée (P1, P2... Pn) de chaque voie de réception de signaux est constituée per un circuit logique intersecteur de complément ET et est suivie d'un basculeur bistable (B1, B2... B n > qui reçoit d'une part le signal de sortie de ladite porte et d'autre part ledit signal de commande et transmet à une première sortie-un signal (S1, S2...Sn) de commande d'allimentation de la charge et à une sortie complémentaire des impulsions complémentaires (Q) lors de son basculement, le circuit d'inhibition comprenant ensuite un basculeur monostable (M) 'a temporisation réglable relié par des condensateurs de liaison (C1) aux sorties complémentaires (Q) des basculeurs bistables, et un système d'exploration englobant une horloge (H) synchronisée en basse fréquence industrielle, un système de comptage d'impulsions (CB) et un ensemble (D) de circuits logiques inhibiteurs NI en nombre égal à celui du nombre de voies de réception et relié chacun à la deuxième entrée (e'1, e'2... e' desdites portes d'entrée (P1, P2...P ) de ces voies, l'horloge (if) transmettant ses signaux au système de comptage et lesdits circuits logiques inhibiteurs transmettant des signaux d'exploration du niveau 1 aux voies de réception dans un ordre de préséance établi, les signaux reçus par ledit basculeur monostable (M) à partir de l'une des voies lors d'une demande de mise sous tension provoquant l'arrêt de l'émission de signaux par l'horloge (H) et du comptage pendant une durée déterminfe de temporisation du basculeur monostable, ainsi que l'arrêt de l'émission de signaux d'exploration et le blocage consécutif des autres voies. 2. Circuit électronique d'inhibition selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une diode (D1) est montée en sens inverse entre la sortie complémentaire (Q) de chaque basculeur bistable (B1, B2... Bn) et le condansateur de liaison (C1), et que l'ensemble de ces condensateurs est relié à l'opposé de la diode à la base d'un transistor anplificateur (T ) saturé en l'absence d'impulsion transmise par l'un des condensateurs de liaison et ayant sa sortie reliée au basculeur monostable (M) pour lui transmettre une impulsion amplifiée provoquant son déclenchement temporisé. 3. Circuit électronique d'inhibition selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le système de comptage (CBY est un compteur binaire réalisé de façon connue avec un double circuit basculeur maitre-esclave.