Brevet FR2271712A1 — publié le 19751212

La présente invention concerne un dispositif électronique statique de commande de minuterie. Un dispositif particulièrement simple pour commander le passage de courant pendant un temps limité dans une charge consiste à placer en série avec cette charge dans le circuit d'utilisation un interrupteur statique tel qu'un thyristor. La commande de ce thyristor s'effectue en disposant entre son anode et sa gachet- te un condensateur initialement déchargé, qui laisse passer des impulsions de déclenchement pour le thyristor pendant sa durée de charge, puis qui > une fois chargé, s'oppose au déclenchement du thy- ristor.Ce circuit simple présente de nombreux inconvénients, à savoir notamment que le thyristor peut Autre déclenché de façon parasite par des impulsions sur le secteur, et surtout que la durée de la phase de conduction du thyristor dépend de nombreux paramètries, notamment de la température, et qu'elle varie selon le thyristor utilisé. Ainsi, un objet de la présente invention est de prévoir un dispositif de commande de minuterie qui soit peu sensible aux parasites du secteur. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un dispositif de minuterie qui soit sensiblement indépendant des caractéristiques de l'interrupteur statique utilisé. Pour atteindre ces objets ainsi que autres, la présente invention prévoit l'utilisation,dans le circuit de déclenchement de I1 interrupteur statique, de deux moyens de condensateur distincts permettant de dissocier les fonctions de détermination de durée de la minuterie et d'injection de courant pour déclencher l'interrupteur statique. Ainsi, la durée de la minuterie peut autre choisie de façon sensiblement indépendante des caractéristiques de l'interrupteur statique principal. Les caractéristiques de la Présente invention seront exposées plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation préférés, faite en relation avec les dessins ci-Joints, dans lesquels La figure I représente un circuit de commande de minuterie. Les figures 2(a) et 2(b) sont des diagrammes de tension en fonction du temps destinés à l'explication du fonctionnement du cireuit représenté en figure 1. La figure 3 représente une variante du circuit représenté en figure 1. La figure 4 représente un mode de réalisation de circuit de minuterie selon la présente invention. La figure 5 est un diagramme de tension en fonction du temps pour aider à l'exposé du fonctionnement du circuit représenté en figure 4; et La figure 6 représente un adre mode de réalisation du circuit de minuterie selon la présente invention, Pour faire ressortir plus nettement les avantages de la présente invention, on va d'-abord décrire. en se référant aux figures 1, 2(a) et 2(b) un dispositif simple de commande de minuterie. Dans la figure 1, les références 10 et 11 désignent des bornes d'alimentation de secteur, la référence 1 une charge, la référence 2 un thyristor, la référence 3 une diode, la référence 4 un condensateur de capacité C, la référence 5 une résistance, et la référence 6 un interrupteur à bouton-poussoir normalement ouvert, étant fermé seulement pendant qu'une pression est exercée sur cet interrupteur. En se référant à la figure 2(a), la courbe 20 représente la tension du secteur et la courbe 21 la tension aux bornes du condensateur 4, et la figure 2(b) représente à la même échelle la tension aux bornes du thyristor 2. Ainsi, le condensateur 4 étant initialement déchargé à la suite d'un actionnement de I'interrup- teur 6, à la première alternance positive suivante, le condensateur 4 se charge entre les instants tO et tl, Jusqu'à ce que le thyristor 2 se déclenche. Ensuite, la diode 3 empêche la décharge du condensateur 4. Ainsi, la charge sur ce condensateur reste insensiblement constante entre les instants tl et t2. A l'instant t2, où la tension du secteur devient supérieure à la tension aux bornes du condensateur 4, le condensateur se recharge à nouveau entre les instants t2 et t3 jusqu'au déclenchement du thyristor 2.Ce processus se répète aux instants t4 et t5, t6 et t7, t8 et tg, ..., tn-l et tn, jusqu'à ce que la tension de charge aux bornes du condensateur 4 soit égale à la tension de crante du secteur entre les bornes 10 et 11. Alors le thyristor 2 reste bloqué Jusqu'à un nouvel actionnement du bouton-poussoir 6. On notera, en se référant à la figure 2b, qu'avec le circuit de la figure 1, la puissance électri que par alternance passant dans la charge 1 diminue tandis que l'on s'approche de la période d'arrêt de la minuterie . En effet, les instants tl, t3, t5, t7 et t9 sont respectivement de plus en plus éloignés du passage à zéro de la tension aux bornes du secteur.En outre, ce circuit sera très bruyant du fait que les mises en conduction ont lieu pour des valeurs de la tension du secteur qui deviennent vite relativement élevées; ainsi de nombreux parasites sont engendrés sur le circuit pouvant, comme cela est bien connu affecter le fonctionnement d'autres dispositifs électroniques voisins. En se référant encore à la figure 2(a), si on appelle ss V la variation de tension entre les instants tO et tl, t2 et t3, ... ou tn-l et tn, on a la relation C. v = q Dans cette relation q représente la quantité de charge électrique nécessaire pour amorcer le thyristor 4 et C la capacité du condensateur 4. On notera donc que la valeur de A V, qui définira la durée de la phase de conduction de la minuterie est directement liée aux caractéristiques de déclenchement du thyristor 2.Ces caractéristiques de déclenchement varient fortement dans le cas du remplacement de ce thyristor par un autre, même dans le cas de deux thgristors de la meme série, et varient également en fonction d'autres paramètres tels que notamment la température à laquelle se trouve ce thyristor. Enfin, dans le circuit de la figure 1 le thyristor 2 n'est pas protégé par rapport à des impulsions parasites qui surviendraient éventuellement aux bornes 10 et 11 du secteur et qui sont susceptibles de provoquer des déclenchements intempestifs. La figure 3 représente une variante perfectionnée du circuit de la figure 1, permettant de pallier une partie des inconvénients susmentionnés. Outre les éléments constitutifs du circuit de la figure 1 désignés par les mêmes références, le circuit de la figure 3 comprend un diac 30 connecté entre le point de raccordement 32 de la résistance 5 et du bouton-poussoir 6 et la cette du thyristor 2, et une résistance 31 connectée entre le point de raccordement 32 et la cathode du thyristor 2, c'est-à-dire-la borne 11. Dans ce circuit, la présence du diac 30 permet de fixer avec plus de précision la tension élémentaire d'V chargeant le condensateur 4 à chacune de ses étapes de charge, et permet par là d'obtenir une temporisation plus précise.En outre, la résistance 31 de valeur élevée assure une recharge permanente du condensateur 4 qui compense les fuites éventuelles. Mais, bien sur, la présence de cette résistance 31 diminue la durée totale de charge du condensateur 4. Au courant de charge 1G du thyristor 2 s'ajoute mainte nant le courant C\ 'V/R31,R3l étant la valeur de la résistance 31 et db 'V la tension de déclenchement du diac ou plus exactement la différencie entre sa tension de déclenchement et sa tension de conduction. I1 faut noter que, si le courant i = ss 'V/R31 est supérieur ou égal à IG, la durée totale de la charge du condensateur 4 devient moins dépendante des caractéristiques du thyristor 2.En outre, ta sensibilité aux parasites du secteur est diminuée du fait de la présence de la résistance 31 et du diac 30. Toutefois, on notera que ce circuit représenté en figure 3 résoud de --façon partielle seulement les inconvénients mentionnés en relation avec la figure 1, et qu'il présente en outre l'inconvénient que la durée totale de la phase de conduction de la minuterie est nésstrement-relativement faible à moins que le thyristor 2 ne soit extrEmement sensible, du fait que, quand le thyristor est peu sensible, le condensateur 4 atteint son niveau de charge maximal de façon relativement rapide. En se référant à la figure 4, on va décrire un mode de réalisation de la présente invention dans lequel la fonction de déclenchement d'un interrupteur principal et la fonction de détermination de la durée de la phase de conduction de la minuterie sont sensiblement découplées. Dans cette figure, les éléments comportant des memes numéros de référence que ceux des figures 1 et 3 désignent des éléments analogues. C'est-à-dire que les références 10 etc 11 désignent des bornes d'alimentation, 1 une charge, 2 un thyristor, 3 une diode 4 un condensateur, 5 une résistance en série avec le condensateur 4, 6 un interrupteur à bouton-poussoir monté en parallèle sur le montage série de condensateur 4 et de la résistance 5. En désignant par la référence 40 le point de raccordement de la résistance 5 et d'une borne de l'interrupteur à bouton-poussoir 6, cette borne 40 est reliée à la borne 11 par l'intermédiaire d'une résistance de valeur élevée 41. également, à partir du point de raccordement 40, sont disposés successivement une résistance 42,et un diac 44, dont l'autre borne est reliée à la gthette du thyristor 2. En désignant par la référence 43, le point de raccordement de la réslstance.42 et du diac 44, un condensateur 45 est connecté entre ce point de raccordement 43 et la cathode du thyristor 2, c1est-à-dire la borne 11. En outre2 une résistance 46 est éventuellement disposée entre la cathode et la g$chette du thyristor 2. En se référant à la figure 5, on va exposer le fonctionnement du circuit représenté en figure 4. Dans cette figure 5, la courbe 50 représente la tension du secteur, ctest-à-dire la tension entre les bornes 10 et 11, la courbe 51, la tension aux bornes du condensateur 45 de capacité C', et la courbe 52 la tension aux bornes du condensateur 4 de capacité C. En outre, dans cette figure 5, on suppose qu'à l'instant initial le condensateur 45 a été déchargé par actionnement du bouton-poussoir 6. Ainsi, à l'instant t0, la tension aux bornes des capacités C et C' est nulle. Ensuite, à la première alternance positive de la tension du secteur entre les instants t0 et t la capacité C' se charge jusqu'à atteindre une valeur C'V1 suffisante pour déclencher le diac 44.Puis, la charge aux bornes de la capacité C' chute à une valeur C'V2, avec la relation V1 - V2 = #V, #V représentant la différence entre la tension de déclenchement et la tension de conduction du diac 44. Ainsi, la tension stockée aux bornes de la capacité C est égale à C'#V C Entre les instants t1 et t2, la tension aux bornes de la capacité C' va chuter jusqu'à une valeur nulle, cette capacité se déchargeant par l'intermédiaire des résistances 41 et 42. Ensuite2 à chaque période successive de la tension du secteur, la tension aux bornes du condensateur 45 suivra'le m8me cycle comme le représente la courbe 51.Par contre, en raison de la présence de la diode 3, le condensateur 4 ne se décharge pas et accumule à chaque alternance positive de la tension du secteur une tension de charge élé mentaire égale à C' lit, comme le représente la courbe en esca C lier 52 de la figure 5. De cette façon, la temporisation ne dépend pas de la sensibilité du thyristor pourvu que celle-ci soit suffisante pour permettre un déclenchement avec une charge C'. L2V. La durée de la minuterie est déterminée d'une part par la charge du condensateur C à travers la résistance 41, et d'autre part, par le nombre de périodes du secteur nécessaire pour charger le condensateur 4 complètement par addition successive des charges élémentaires. Le nombre de périodes nécessaires pour charger complètement le condensateur 4 sera donc égal à n = C VA C' #V VA étant la tension de crête aux bornes du secteur. A titre d'exemple, on va donner les valeurs numériques suivantes correspondant à un cas concret VA = 300 volts (ce qui correspond à une valeur moyenne de la tension de 220 volts) - au V = 10 volts -c = 3,3 P f - période du secteur = 20 millisecondes (ce qui correspond à une fréquence de 50 Hertz). Ainsi, si l'on veut obtenir une durée de la phase de conduction de la minuterie de 60 secondes, il faut choisir VA C n = 3000 = . , soit C' = 33 nF. On constate ainsi qu'un premier avantage de la présente invention est de fournir une durée de la phase de conduction de la minuterie sensiblement indépendante de la sensibilité de déclenchement du thyristor, mais dépendant essentiellement des caractéristiques du diac, caractéristiques qui sont, comme cela est bien connu, en général stables d'un diac à un autre d'une même série. Un autre avantage de la présente invention réside dans l'élimina- tion des déclenchements intempestifs possibles du thyristor 2 par des impulsions parasites du secteur. Cette insensibilisation aux parasites est obtenue par la résistance 42 et le condensateur 45 qui servent de filtre passe-bas et éliminent des impulsions parasites de durée courte. Un autre avantage de la présente invention réside comme le Teprésente la figure 5 dans le fait que le déclenchement du thyristor 2 intervient à des instants (t1, t3, t5, t7...) qui suivent d'un intervalle cons tant le passage à zéro précédent d'une alternance positive. Ainsi, tout au long du fonctionnement de la minuterie, la durée de déclenchement du thyristor est constante et l'on évite lteffet de papillotement en fin de minuterie.En outre > l'intervalle entre le passage à zéro et le déclenchement du diac et du thyristor est relativement bref par rapport à la durée de l'alternance; ainsi, le déclenchement du thyristor a lieu quand la tension aux bornes du secteur est relativement faible et comme cela est bien connu, ce déclenchement du thyristor au voisinage des passages à zéro de la tension d'alimentation permet d'éviter la production de parasites. La figure 6 représente une variante du circuit de la figure 4, dans laquelle le thyristor 2 est remplacé par un triac 60 pour permettre que la minuterie fonctionne en bi-alternance. Pour déclencher ce triac 60, le circuit représenté comprend un pont redresseur double-alternance 6 ,.et la diode 3 du circuit de la figure 4 est supprimée. Ltensemble du condensateur 4, de la résistance 5 et du bouton-poussoir 6 est connecté à une diagonale du pont redresseur 61 dont l'autre diagonale est connectée entre l'électrode A2 du triac 60 et le point de raccordement des résistances 41 et 42. Les autres éléments de cette figure sont analogues à ceux de la figgre 4.On notera que le fonctionnement du circuit représenté en figure 6 est identique à celui représenté en figure 4, sauf que le condensateur 4 se chargera pour chaque alternance positive ou négative de la tension d'alimentation. Ainsi, pour des valeurs identiques des capacités C et C', la durée de la phase de conduction de la minuterie sera deux fois plus brève. Dans les schémas des figures précédentes, il est utilise pour mettre en route la minuteri-e,,un interrupteur à bouton-poussoir 6. I1 est clair pour l'homme de l'art que cet interrupteur 6 peut astre constitué par tout moyen d'interrupteur équivalent à un contact fugitif. Ce pourrait être par exemple un interrupteur statique excité électriquement par une impulsion de commande ou optiquement par un signal lumineux ou par tout autre mode de couplage d'énergie. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent autre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'hom- me de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif électronique statique de commande de minuterie, pour commander des déclenchements d'un interrupteur statique pendant une durée déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend - un diac disposé dans le circuit de gchette de l'interrupteur principal; - un premier condensateur pour accumuler pendant une partie d'une alternance une charge suffisante pour le déclenchement du diac et de l'interrupteur principal, et se déchargeant pendant les phases de conduction de l'interrupteur principal, - un deuxième condensateur accumulant successivement des charges pendant les périodes de charge du premier condensateur jusqu a ce que la tension à ses bornes soit égale à la tension d'alimentation du circuit auquel est connectée la minuterie;et - un interrupteur à fermeture fugitive pour décharger le deuxième condensateur et initialiser la minuterie. 2 - Dispositif selon la revendication 1, fonctionnant en mono-alternance, caractérisé en ce que l'interrupteur principal est un thyristor. 3 - Dispositif selon la revendication 1 à fonctionnement en bi-alternance caractérisé en ce que l'interrupteur principal est un triac. 4 - Dispositif électronique statique de commande de minuterie, comprenant un interrupteur principal unidirectionnel tel qu'un thyristor dont les électrodes principales sont connectées au circuit d'utilisation, caractérisé en ce qu'en outre, l'anode de cet interrupteur unidirectionnel est connectée à sa g$chette par un circuit série, comprenant successivement une diode, un premier condensateur, une première résistance, une deuxième résistance, et un diac; un interrupteur à fermeture fugitive étant connecté aux bornes du premier condensateur et de la première résistance, le point de raccordement des première et seconde résistances étant connecté à la cathode de l'interrupteur principal unidirectionnel par l'intermédiaire d'une troisième résistance; et le point de raccordement de la deuxième résistance et dhfiac étant connecté à la cathode de l'interrupteur unidirectionnel par l'intermédiaire d'un deuxième condensateur. 5 - Dispositif électronique statique de commande de minuterie, connecté à un interrupteur principal bidirectionnel tel qu'un triac dont les électrodes principales sont disposées dans un circuit d'utilisation, caractérisé en ce qutune électrode principale A2 de cet interrupteur bidirectionnel est connectée à sa gSchette par l'intermédiaire d'une première diagonale d'un pont redresseur double-alternance, d'une première résistance et d'un diac; le point de raccordement de la diagonale du pont redresseur et de la première résistance étant connecté à l'autre électrode principale A1 de l'interrupteur bidirectionnel par l'inter- médiaire d'une deuxième résistance; le point de-Yaccordement de la première résistance et du diac étant connecté à cette mAnie e élec- trode A1 par l'intermédiaire d'un deuxième condensateur; et la deuxième diagonale du pont redresseur étant connectée au montage série d'un premier condensateur et d'une troisième résistances en parallèle avec un interrupteur à fermeture fugitive. 6 - Dispositif selon l1une quelconque des revendications 1 à 5; caractérisé en ce que l'interrupteur à fermeture fugitive est un interrupteur statique. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'interrupteur à fermeture fugitive est un interrupteur à bouton-poussoir.