Brevet FR2250218A1 — publié le 19750530

invention concerne un mon tage pour un appareil utilisateur tel que moteur à courant continu auquel peut être amenée une tension de fonctionnement obéissant à une grandeur de guidage, avec un dispositif de sécurité pour la protection de l'appareil utilisateur, dispo- sitif qu peut être déclenché par un signal dépendant du courant de fonctionnement. Dans le cas des montages de ce genre, dans lesquels peut être amenée à un moteur une ten sion de fonctionnement obéissant à une grandeur de guidage9 ie courant de court1-circuit qui est possible dans chaque cas quand le moteur est bloqué, est fonction de la grandeur de guidage réglée. Il est possible en outre que la valeur du courant de court-circuit possible soit plus faible dans le fonctionnement à charge partielle que le courant de fonction- nement à pleine charge.Avec les moyens de sécurité ordinaires qui entrent en jeu seulement en fonction du courant de fonc- tionnement, 11 appareil utilisateur ne peut pas par conséquent être protégé d'une manière suffisante. I1 faut en effet que le moyen de sécurité dépendant d'une valeur constante du cou rant de fonctionnement soit constitué d'une manière telle qu'il n'entre pas encore en jeu lors du courant de fonctionnement possible à pleine charge.Mais quand dans le fonctionnement à charge partielle le courant de court-circuit le moteur étant bloqué, est plus petit que ce courant de fonctionnement à pleine charge, le moyen de sécurité n'entre pas en jeu malgré le moteur bloqué, de sorte qu'il ne résulte une destruction du moiteur. l'invention a donc pour but de créer un moyen de sécurité plus efficace pour la protection de lappareil utilisateur dans le cas du montage cité au début. l'invention concerne à cet effet un montage du type ci-dessus caractérisé en ce que la grandeur du signal dépend en outre d'un courant préliminaire qui est inversement proportionnel à la tension de fonctionnement ou à la grandeur de guidage c Le point d'utilisation ou le seuil de couplage du moyen de sécurité est par conséquent programmé par l'intermédiaire de la grandeur de guidage9 car la grandeur du signal est fonction de la somme du courant de fonctionnement et du courant préliminaire. Dans le cas du fonctionnement à charge partielle c' est-à-dire par conséF quent pour une tension de fonctionnement inférieure à la tension nominale, la grandeur du signal est déterminée par un courant préliminaire relativement grand, de sorte qu'un petit courant de fonctionnement suffit déjà pour le déclenchement du moyen de sécurité. Dans le fonctionnement à pleine charge et par conséquent pour la tension nominale, la grandeur du signal dépend par contre d'un courant préliminaire relativement petit, de sorte que le moyen de sécurité est déclenché seulement pour un grand courant de fonctionnement. En principe, cette idée peut entre mise en application aussi au moyen d'un dispositif de sécurité constitué par un fusible qui est parcouru non seulement par le courant de fonctionnement, mais aussi par un courant préliminaire dépendant de la grandeur de guidage. Il existe alors, il est vrai, cet inconvénient que pour un faible dépassement du courant de fonctionnementS admissible, ce fusible brayes ce qui rend nécessaire un remplacement, prenant du temps, de ce fusible. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, il est prévu, pour éviter cet in convénient que le signal soit amené, en tant que tension baseémetteur à un transistor d'entrée d'un étage de relaxation, la grandeur de guidage pouvant outre influencée par l'intermé- diaire du transistor de sortie. Dans un premier exemple de réalisation, l'étage de relaxation présente deux états de couplage stables Dans l'un de ces états de couplage, la tension de fonctionnement réglée est présente aux bornes du moteur, tandis que dans l'autre état de couplage, le moteur est sans tension. Il est avantageux dans cette réalisation9 qu' après l'entrée en jeu du moyen de sécurité par coupure de la tension de fonctionnement, l'étage de relaxation bas cule de nouveau pour venir dansson autre état de couplage, de sorte que, si le dérangement a été supprimé entre temps,le moteur se trouve de nouveau sous tension. Dans un autre exemple de réalisation, l'étage de relaxation a seulement un état de couplage stable, il a par conséquent un comportement monostable. Dans 1'état de couplage stable, la tension de fonctionnement est présente aux bornes du moteur, tandis que dans l'état de couplage instable, le moteur ne se trouve pas sous tension. Apyres le déclenchement du moyen de sécurité, le moteur est par conséquent toujours mis de nouveau sous tension pendant un court intervalle de temps et par suite du courant est amené par impulsions au moteur. Ainsi donc9 tandis que dans le premier exemple de réalisation, le moteur est mis hors circuit, dans le second exemple de réalisation, le courant de fonctionnement du moteur est limité. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - la figure 1 représente un montage en exécution de coupure - la figur-e 2 représente un montage en exéeution de limitation du courant. Ua potentiomètre lO est monté en parallèle avec une source de tension 11 et il sert au réglage de la tension de fonctionnement pour le moteur 12 à courant continu, qui est attaqué par un étage Darlington connu, désigné dans son ensemble par le repère 13. Cet étage de sortie Darlington se compose des deux transistors pilotes 14 et 15 et des transistors de sortie 16 et 17 qui sont complémentaires des précédents, qui sont montés en parallèle et qui présentent chacun dans son circuit émetteur une résistance de symétrie 18 ou 19. L'émetteur du transistor pilote 15 est relié aux deux collecteurs des transistors de sortie 16 et 17 et il est raccordé à l'enroulement d'induit du moteur électrique 12. Il est prévus montée en parallèle avec le moteur 12, une diode 20 de mise hors circuit. Le collecteur du transistor pilote 15 est relié par l'intermédiaire deun diviseur de tension formé par les résistances 21 et 22 au potentiel de référence du montage et il est relié, d'autre part, à la base du transistor de sortie 16 et à la base du transistor de sortie 17. Le courant de fonctionnement du moteur s'écoule par con- séquent, d'une part, par l'intermédiaire du trajet collecteur- émetteur des deux transistors de sortie 16 et 17 et, d'autre part aussi, pour une partie qui est de beaucoup la plus faible, par 1 'intermédiaire du trajet collecteur-émetteur du transistor pilote 15 et par l'intermédiaire des résistances 21 et 22. La base du transistor pilote 14 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 23 et d'une ligne de commande 24 à la prise du potentiomètre 10. La commande du moteur fonctionne de la manière suivante X Quand la prise 25 du potentiomètre 10 est reliée au pQle plus de la source de tension 11, il nwy a pas de différence de tension entre l'émetteur et la base du transistor pilote 14, de sorte que ce transistor est bloqué. Par suite, le transistor pilote 15 ne reçoit pas de courant de base et il est pareillement bloqué. La base du transistor de sortie 16 et la base du transistor de sortie 17 se trouvent alors par l'intermédiaire des résistances 21 et 22 au potentiel de référence du montage, de sorte que ces transistors sont pareillement bloqués. Lorsque la prise 25 du potentiomètre 10 se trouve dans cette position, il n'est pas amené de tension de sortie au moteur à courant continu.Lorsqu'en partant de cette position hors circuit, on déplace la prise du potentiomètre pour l'amener sur le potentiel de référence du montage, les transistors 14,15, 16 et 17 sont commandés d'une manière croissante, de sorte qu'est amenée au moteur à courant continu 12 une tension de fonctionnement qui devient toujours plus grande. Cette tension de service suit par conséquent la modification de la prise 25 au potentiomètre 10. Pour la protection du moteur à courant continu, on se sert d'un dispositif de sécurité qui est désigné dans son ensemble par le repère 30 et qui se présente sous la forme d'un étage de balayage. Cet étage de balayage 30 est constitué par les deux, transistors complémentaires 31 et 32 et par une branche de réaction 73 qui relie le collecteur 34 du transistor 31 à la base 35 du transistor 32. Le transistor 32 doit 8trie considéré comme transistor d'entrée de l'étage de balayage, car à sa base 35 est amenée par ltin- termédiaire de la résistance 36 la tension de signal prise à la résistance 22. Le collecteur 34 da transistor de sortie 31 est relié par l'intermédiaire d'une diode 37 à la ligne de commande 24, de sorte que par l'intermédiaire de cette diode 37, le transistor de sortie 31 étant conducteur la ligne de commande 24 est à un potentiel positif. Par conséquent, la gran denr de guidage peut entre influencée par l'intermédiaire de cette diode 37. Pour la programmation du seuil de montage un courant préliminaire est amené à la résistance 22 par l'intermédiaire de la ligne 40, de la résistance 41 et de la prise 25 du potentiomètre 10, ce courant préliminaire étant fonction de la position du potentiomètre. Ce courant preliminaire est d'autant plus faible que la prise 25 du potentiomètre a été poussée plus loin sur le potentiel de réfé- rence du montage. Ce courant préliminaire est par conséquent inversement proportionnel à la tension de service ou à la grandeur de guidage qui peut titre réglée par l'intermédiaire du potentiomètre 10. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 1, la branche de réaction 33 contient les résistances 50, 51 et 52 et la diode 53. Il s'agit par con- séquent d'une réaction statique, de sorte que cet étage de balayage a un comportement bistable. Dans l'un des états de montage stables, c'est-à-dire pendant le fonctionnement normal du moteur à courant continu, les deux transistors sont bloqués. Mais dès que la grandeur du signal pris à la résistance 22 (signal qui est amené au transistor 32 en tant que tension base émetteur) dépasse une valeur de seuil déterminée, les deux transistors 31 et 32 basculent pour venir dans leur autre état de montage stable et ils sont alors conducteurs. Le potentiel à la ligne de commande 24 et par suite à la base du transistor pilote 14 devient alors positif d'une manière telle que les transistors 14, 159 16 et 17 de l'étage de sortie Darlington 13 se bloquent et que par conséquent le circuit de charge se trouve interrompu.Bien que désormais, il ne s'écoule plus de courant de fonctionnement par l'intermédiaire des résistances 21 et 22 et que par conséquent la tension de signal prise à la résistance 22 se trouve au-dessous de la tension de seuil9 les deux transistors 31 et 32 demeurent cependant conducteurs car à la base 35 du transistor 32, il existe par l'intermédiaire du trajet collecteur-émetteur du transistor 31, des résistances 50 et 51 ainsi que de la diode 53 un potentiel suffisamment élevé pour la commande de ce transistor 32. L'étage de relaxation bascule par conséquent pour revenir dans son autre état de montage stable seulement quand, par l'inter- médiaire de l'interrupteur 60, la tension de fonctionnement est coupée. Mais quand il s'agit seulement d'un dérangement de courte durée, l'installation est ensuite immédiatement prote à fonctionner de nouveau sans quson ait pour cela à changer un fusible Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, la branche de réaction 33 se compose des résistances 50, 51 et 52, de la diode 53 et d'un condensateur 54.En raison de cette réaction dynamique, l'étage de relaxation a un comportement monostable, c'est-à-dire bascule de l'état de montage conducteur, toujours, pour revenir dans l'état bloqué, de sorte que le moteur est mis sous tension par impulsions. Il s'agit ici par conséquent d'une réalisation limitant le courant étant donné que le moteur à courant continu 12 n1 est pas mis hors circuit d'une manière définitive. En outre, la grandeur de la limitation de courant est fonction du temps propre de l'étage de relaxation 30 et ce temps est de nouveau déterminé de manière essentielle par la grandeur des résistances 509 51 et 52 et du condensateur 54. Dans les deux réalisations, il est essentiel que le seuil de couplage soit programmé à partir de la grandeur de guidage. En effet, dans le fonction- nement à charge partielle, le courant préliminaire passant à travers la résistance 22 est plus grand que dans le fonctionnement à pleine charge, de sorte que dans le fonctionnement à charge partielle, un courant de service plus faible suffit pour assurer le sécurité. Au moyen dgun dimensionnement approprié, on arrive par conséquent à ce que la sécurité dans le service à charge partielle entre en jeu déjà pour un courant de service plus faible que le courant de service à pleine charge. Le moteur à courant continu se trouve par conséquent protégé d'une manière efficace. Bien que les deux éléments de construction essentiels des montages représentés sur les figurespåsavoir l'étage de sortie Darlington désigné par le repère 13 et l'étage de relaxation 30 soient connus en soi , on va rappeler cependant dans ce qui va suivre quelques caractéristiques qui sont essentielles pour un fonctionnement irréprochable de la combinaison. La diode 53 qui est montée dans la branche de réaction 33 arrête un influencement de la tension à la base 35 du transistor 32. Dans le cas de la réalisa tion suivant la figure 19 cette diode 53 empoche en effet une division de la tension de signal par l'intermédiaire des ré distances 52, 51 et 56 et dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, cette diode empoche le condensateur 54 de se charger. Ta diode 37 empoche dans les deux formes de réalisation que se produise une division par l'intermédiaire des résistances 23, 50 et 52 de la tension d'en- trée saisie à la prise 25 du potentiomètre 10. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, la diode 55 sert de diode de fonctionnement libre pour le condensateur 54. En parallèle avec le trajet base-émetteur du transistor 32 de l'étage de relaxation 30, peut Titre monté, ainsi que le montre la figure 19 un condensateur 56 qui produit un retardement du déclenchement de la sé- curité. Dans le cas de l'exemple de réalisation suivant la figure 1, ce condensateur sért en outre à ce que lors de la mise en circuit du courant du moteur, l'étage de relaxation bascule pour venir dans l'état de couplage stable dans lequel les deux transistors 31 et 32 sont bloqués, car au moment de la mise en circuit, ce condensateur 56 met en court-circuit le trajet base-émetteur de ce transistor 32. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-des- sus et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Montage pour un appareil utilisateur tel que moteur à courant continu auquel peut titre amenée une tension de fonctionnement obéissant à une grandeur de guidage9 avec un dispositif de sécurité pour la protection de appareil utilisateurg dispositif qui peut titre déclenché par un signal dépendant du courant de fonctionnement, montage caractérisé en ce que la grandeur du signal est en outre fonction d'un courant préliminaire qui est inversement proportionnel à la tension de fonctionnement ou à la grandeur de guidage. 20) Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le signal est amené en tant que tension baseuémetteur à un transistor d'entrée (32j d'un étage de relaxation (30) et en ce que la grandeur de guidage peut être influencée par l'intermédiaire du transistor de sortie (31). 30) Montage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'étage de relaxation (30) présente deux états de couplage stables. 4 ) Montage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'étage de relaxation (30) présente un état de couplage stable. 50) Montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le signal est pris sur une résistance (22) par l'intermédiaire de laquelle s'écoulent un courant analogue au courant de fonctionnement ainsi que le courant préliminaire. 60) Montage suivant l'une. quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tension de fonctionnement peut être réglée par l'intermédiaire d'un potentiomètre (10) et en ce que la pfise (25) du potentiomètre (10) est reliée d'une manière électriquement conductrice à la résistance (22). 70) Montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la prise (25) du potentiomètre (io) est reliée à la base d'un transistor (14) par l'intermédiaire d'une ligne de commande (24) par l'intermddiaire de laquelle la tension de fonctionnement peut être modifiée et en ce que le collecteur (34) du transistor de sortie (31) de l'étage de relaxation (30) est raccordé par l'intermédiaire d'une diode (37) à la ligne de commande (24). 8 ) Montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans la branche de réaction (33) entre les deux transistors (31, 32) de l'étage de relaxation (30), une diode (53) est montée.