Brevet FR2265168A1 — publié le 19751017

La présente invention se rapporte à un dispositif de commande automatique pour l'alimentationdeune charge électrique. I1 est connu de commander l'alimentation d'un éclairage artificiel en fonction de la lumière ambiante qui agit sur une cellule photoélectrique. La commande et le contrôle de l'alimenté tation de la charge constituée ici par les lampes d'éclairage sont réalisés au moyen de circuits électriques et électroniques qui, bien entendu, demandent à être eux-mêmes alimentés en permanence, même quand la charge n'est pas parcourue par un courant. Les circuits électriques et électroniques de commande peuven être alimentés indépendamment de la charge, mais il est alors nécessaire de prévoir des fils supplémentaires ou une source d'énergie électrique autonome. Pour remédier à ces inconvénients, on a déjà songé à alimenter ces circuits de commande à partir de la tension du réseau. Une solution utilisée à l'heure actuelle consiste à alimenter ainsi les circuits de commande en courant redressé au moyen d'un transformateur associé à un pont de diodes, Dans une réalisation d'un type particulier, l'alimentation de la charge est autorisée ou interrompue par au moins un contact d'un relais électromagnétique commandé au moyen d'un circuit électronique alimenté en courant redressé et comprenant deux transistors montés en bascule bistable associés à une cellule photoélectriqueO Un dispositif de ce type, alimenté à partir de la tension du réseau au moyen d'un transformateur et agissant directement sur le relais, possède un certain nombre d'inconvénients : consommation d'énergie importante, coût élevé et complexité de l'alimentation par transformateur, absence de protection contre les surtensions. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de commande automatique du m8me type ne présentant plus ces inconvénients. Dans le dispositif selon l'invention, la commande du relais à partir du circuit électronique est réalisée par l'intermédiaire d'un circuit de puissance parcouru par un courant redressé, comprenant un premier thyristor monté en série avec le relais, un second thyristor monté en parallèle avec le relais et un contàct de ce relais monté en parallèle avec le premier thyristor les gâchettes respectives des deux thyristors étant reliées aux transistors du circuit électronique de commande, lequel est alimenté à partir de la même tension redressée que le relais. Le relais est ainsi auto-alimenté par son contact ; l'agencement du circuit de puissance est tel que les deux thyristors ne sont parcourus par un courant que pendant des durées très brèves, correspondant au temps de réponse du contact précité à l'ouverture et à la fermeture0 Suivant une forme préférée de réalisation de ce dispositif, le courant alimentant le relais et le circuit électronique de commande est obtenu par simple redressement, au moyen d'une diode, de la tension alternative du réseau, sans utilisation d'aucun transformateur0 Les circuits sont donc extrêmement simples. Avantageusement, il est prévu une résistance montée en série avec le relais, cette résistance ayant notamment pour rôle de limiter le courant dans le second thyristor lors de la retombée du relais. Cette résistance est par exemple choisie de telle façon que la tension à ses bornes soit sensiblement égale à celle présente aux bornes du relais lorsque ce dernier est alimenté. Suivant une autre caractéristique analogue, le circuit électronique de commande est alimenté à travers une résistance ayant pour rôle d'abaisser à une valeur convenable la tension redressée apparaissant à la sortie de la diode. L'emploi de ces résistances chutrices permet de réaliser simplement la protection contre les surtensions pouvant apparature sur le réseau. Par exemple, la résistance à travers laquelle est alimenté le circuit électronique de commande est associée à un composant, tel qu'un condensateur ou une inductance, de manière à réaliser un filtre. Dans une forme de réalisation intéressante, une résistance relie le collecteur d'un transistor du circuit électronique de commande à la base de l'autre transistor du même circuit, ce qui a pour effet d'introduire un écart du courant de commande entre la saturation et le blocage du-premier transistor.Il en résulte un décalage entre le seuil d'enclenchement et le seuil de déclenchement du relais0 De toute façon, l'invention sera mieux comprise, et ses avantages seront mis en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de ce dispositif de commande automatique pour l'alimentation d'une charge, dans le cas où cette charge est constituée par une lampe d'éclairage0 Figure 1 est une vue d'ensemble des circuits électriques de ce dispositif Figure 2 est une vue montrant le détail du circuit électronique de commande0 Le dispositif selon l'invention désigné par la référence d'ensemble 1 est alimenté par la tension alternative V du réseau, présente à ses bornes d'entrée 2 et 3, qui est par exemple la tension entre phase et neutre.Il permet l'alimentation d'une lampe d'éclairage 4 disposée sur un troisième fil 5, qui entre dans le dispositif 1 par une troisième borne 6. Le dispositif 1 est constitué essentiellement par un relais électromagnétique 2, par deux thyristors 8 et 2 assurant la commande du relais 2, par un circuit électronique 10 de commande des gftchettes des thyristors 8 et 9, et par une cellule photoélectrique 11 o Le rôle des circuits qui seront décrits plus en détails ci-dessous est de commander automatiquement la lampe 4 en fonction de la lumière ambiante reçue par la cellule photoélectrique Ilo Le relais électromagnétique 7 est disposé sur un premier circuit, dit circuit de puissance, reliant les bornes 2 et 3, et comprenant successivement une diode 12, une résistance 13, le relais 7 et le thyristor 8o Ce circuit est complété par une branche de dérivation, montée en parallèle avec le relais 7, qui comprend le second thyristor 9. Un premier contact 14 du relais 7 est monté en parallèle avec le premier thyristor 8* Le relais 7 possède encore un second contact 15 disposé sur le fil 5 alimentant la lampe 40 Le circuit électronique 10 est alimenté à travers une résistance 16. Il commande les thyristors 8 et 9 par leurs gâchettes respectives 17 et 18o Le détail du circuit électronique de commande 10 est indi qué à la figure 2o Ce circuit comprend notamment un condensateur en en série avec la résistance 16, un potentiomètre 20, et deux transistors 21 et 22 avec leurs résistances de charge respecti verso -Une résistance 23 relie le collecteur du transistor 22 à la base du transistor 21 ; une autre résistance 24 assure la liaison entre le collecteur du transistor 21 et la base du transistor 22. Le collecteur du transistor 21 est relié à la gâchette 22 du premier thyristor 8, tandis que le collecteur du transistor 22 est relié à la gâchette 18 du second thyristor 9. La cellule photo-électrique 11 est intercalée entre le curseur du potentiomètre 20 et la base du transistor 21. De la disposition de la figure 1, il ressort que, lorsqu'un courant est appliqué à la gtchette 17 du thyristor 8, ce dernier est rendu conducteur, ce qui provoque le collage du relais 2, d'où la fermeture de ses deux contacts 14 et 15. La fermeture du contact 44 maintient le relais 7 collé et annule la tension aux bornes du thyristor 8. En fait, le thyrîs tor 8 n'est conducteur que durant le temps de réponse du contact 14 à la fermeture, soit environ 10 à 15 millisecondes. Le relais 2, qui est ainsi maintenu en position de travail, auto-aiimenté par son contact 14, entrain également l'alimentation de la lampe 4 par l'intermédiaire de la fermeture du contact 150 On suppose maintenant que le courant appliqué à la cette 17 est annulé, et qu'inversement c'est la gâchette 18 du second thyristor 9 qui est excitée. Le thyristor 9 est rendu conducteur et par suite annule la tension aux bornes du relais 2. Ce relais, en retombant, provoque l'ouverture du contact 14, ce qui interdit le passage du courant à travers le thyristor 2. L'ouverture simultanée du contact 15 interrompt l'alimentation de la lampe 4. Comme précédemment, le thyristor 9 n'est donc conducteur que durant le temps de réponse du contact 14 à l'ouverture La résistance 13 a pour r81e de limiter le courant dans le thyristor 9 lors de la retombée du relais 7. On peut prévoir que la tension aux bornes de la résistance 13 est égale à celle présente aux bornes du relais 7, en temps normal, c'est-à-dire lorsque ce dernier est alimenté ; autrement dit la tension aux bornes de la résistance Il est égale-à laXmoitié de la tension V du réseau0 La diode 12 a pour rôle de supprimer l'alternance négative du courant circulant entre les bornes 2 et 3, alternance qui maintiendrait collé le relais 7 lorsque le contact 14 est fermé, bien que le thyristor 9 soit conducteur. L fl aln mentation ou la non-alimentation de la lampe 4 est ainsi commandée par 11 application d'un courant soit sur la g chette 17 du thyristor 8, soit sur la gâchette 18 du thyristor 2. La commande de ces deux gâchettes est obtenue au moyen du circuit électronique 10 représenté de façon détaillée à la figure 2, en fonction de la valeur de résistance de la cellule photo-. électrique 11. La résistance 16 abaisse la tension redressée apparaissant à la sortie de la diode 12, par exemple à une valeur d'environ 24 volts. Le condensateur 19 filtre cette tension redressée. Lorsque la résistance de la cellule photoélectrique 11 augmente, le transistor 21 est bloqué ; le potentiel sur le collecteur de ce transistor augmente et assure le passage d'un courant dans la gtchette 17 du premier thyristor 8. Le relais 2 "colle" et provoque l'alimentation de la lampe 4. Le potentiel du collecteur du transistor 21 fournit.égale ment, à travers la résistance 24, un courant dans la base du transistor 22 qui se trouve ainsi saturé. Lagâchette 18 du second thyristor 9 n'est donc parcourue par aucun courant. Lorsque la résistance de la cellule photoélectrique Il diminue, le transistor 21 peut devenir passant ; le potentiel sur le collecteur de ce transistor est tel qu'aucun courant ne parcourt la gâchette 17 du premier thyristor 8 ; à l'inverse du cas précédemment examiné, le transistor 22 est bloqué et la gâchette 18 du second thyristor 2 reçoit par suite un courant. Le relais 2 retombe et interrompt l'alimentation de la lampe 4. Le fonctionnement d'ensemble,du circuit électronique 10 est donc celui d'une bascule bistableO La résistance 523 a pour relie d'injecter du courant dans la base du transistor 21 lorsque ce transistor est saturé, ce qui a pour effet d'introduire un écart du courant de commande entre la saturation et le blocage du transistor 21. Il en résulte un décalage entre le seuil d'enclenchement et celui de déclenchement du relais 7. Le potentiomètre 20 permet, en outre, d'ajuster le relais 7 à une valeur déterminée d'éclairement0 Le dispositif précédemment décrit permet de commander ou d'interrompre automatiquement l'alimentation de la lampe 4 ou d'un ensemble de lampes d'éclairage, ou encore de toute autre charge, en fonction de la lumière ambiante reçue par la cellule photoélectrique Ilo En effet, la commande d'un éclairage n'est pas la seule application à envisager pour le dispositif selon 1' invention0 Ce dispositif présente les avantages suivants - Contrairement à la majorité des circuits connus ayant la même utilisation, il n'exige ni fils supplémentaires, ni transformateur pour son alimentation. - Sa simplicité permet de le fabriquer pour un prix de revient très bas, d'autant plus que les éléments des circuits sont tous des composants standard très courants : relais, thyristors, etc..0 - Les thyristors 8 et 2 permettant la commande statique du relais 7 ne sont parcourus par un courant que pendant des durées très brèves, à la fermeture et à l'ouverture du relais, d'où une durée de vie considérablement accrue. - La faible consommation des gâchettes 17 et 18 des thyristors, et de leur circuit de commande 10, permet d'abaisser la tension d'entrée V simplement par l'utilisation d'une résistance 16, sans avoir recours à un transformateur. - L'emploi des résistances chutrices 16 et 13, aussi bien pour l'alimentation du circuit de commande 10 que pour celle du relais , permet de réaliser de manière simple une protection contre les surtensions pouvant apparattre sur le réseau1 par l'emploi de filtres RC ou LC. - La simplicité du schéma électrique et du circuit imprimé qui le réalise rend l'ensemble du dispositif aisément montable dans un bottier plastique étanche à l'eau de ruissellement. - La puissance absorbée de jour sur le réseau est très faible, de l'ordre de 0,6 wattO Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas au seul mode de réalisation de ce dispositif de commande automatique qui a été décrit ci-dessus à titre d'exemple non limitatif , dans le cas de la commande d'une lampe d'éclairage à partir d'une cellule photoélectrique. Elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation, quelle que soit notamment leur application qui peut concerner l'alimentation de toute charge électrique. - REVENDICATIONS 1. - Dispositif de commande automatique pour l'alimentation d'une charge électrique (4), du type de ceux dans lesquels cette alimentation est autorisée ou interrompue par au moins un contact (15) d'un relais électromagnétique (7) commandé au moyen d'un circuit électronique (10) alimenté à partir de la tension alternative (V) du réseau et comprenant deùx transistors (21, 22:: montés en bascule bistable associés à une cellule photoélectri que (11), caractérisé en ce que la commande du relais (7) à partir du circuit électronique (10) est réalisée par l'intermé diaire d'un circuit de puissance parcouru par un courant redressé comprenant un premier thyristor (8) monté en série avec le relais (7), un second thyristor (9) monté en parallèle avec le relais (7), et un contact (14) de ce relais monté en parallèle avec le premier thyristor (8), les gâchettes respectives (179 18: des deux thyristors (8, 9) étant reliées aux transistors (21, 22: du circuit électronique (10) de commande, lequel est alimenté à partir de la même tension redressée que le relais (7). 2. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le courant alimentant le relais (7) et le circuit électroni que (10) de commande est obtenu par simple redressement au moyen d'une diode (12), de la tension alternative (V) du réseau, sans utilisation d'aucun transformateur0 3. - Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu une résistance (13) montée en série avec le relais (7), cette résistance ayant notamment pour rale de limiter le courant dans le second thyristor (9) lors de la retombée du relais (7)o 4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que qu la résistance (13) est choisie de telle façon que la tension à ses bornes soit sensiblement égale à celle présente aux bornes du relais (7) lorsque ce dernier est alimenté, 5. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le circuit électronique (10) de commande est alimenté à travers-une résistance (16) ayant pour rôle d'abaisser à une valeur convenable la tension redressée apparaissant à la sortie de la diode (12). 6.'- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la résistance (16) à travers laquelle est alimenté le circuit électronique (10) de commande est associée à un composanl tel qu'un condensateur (19) ou une inductance, de manière à réaliser un filtre. - - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une résistance (23) relie le collecteur d'un transistor (22) du circuit électronique -(10) de commande à la base de l'autre transistor (21) du mme- circuit, ce qui a pour effet d'introduire un écart du courant de commande entre la saturation-et le blocage du premier transistor (22),- d'où un. décalage entre le seuil d'enclenchement et le seuil de déclenchement du relais (7). 8. - Dispositif selon la revendication .7, caractérisé en ce que la cellule phôtoélectrique (11) est associée à un potentio mètre (20) permettant d'ajuster le relais (7) à une valeur déterminée d'éclairezent.