Brevet FR2328328A1 — publié le 19770513

ta présente invention concerne un circuit de temporisation permettant de différer jusqu'au voisinage d'un passage à zéro de la tension alternative d'alimentation le passage du courant dans un élément de commande d'un interrupteur contrôlant une charge ali mentée en alternatif. Un tel circuit trouve des applications pour établir la puissance sur une charge au bout d'un temps de retard allant d'une fraction de cycle à plusieurs minutes, et pour assurer ensuite le passage du courant pendant un seul demi-cycle entier ou un nombre limité de demi-cycles entiers de la tension alternative d'alimentation. La figure 1 ci-jointe représente un circuit de temporisation électronique de l'art antérieur et la figure 2, la courbe caractéristique intensité/tension d'un dispositif à seuil à résistance négative. Dans la suite de la description, un dispositif ayant une telle caractéristique sera appelé un "trigger". Le dispositif de temporisation électronique de l'art antérieur représenté en figure 1 comprend, entre deux bornes 10 et 11 reliées à une source de tension alternative telle que le secteur, la connexion en série d'une diode 1, d'une résistance 2 et d'un condensateur 3. Le point de raccordement de la résistance 2 et du condensateur 3 est connecté à une borne d'un trigger 4 qui peut être par exemple un diac. On supposera qu a un instant initial, un interrupteur à contact fugitif 5 disposé aux bornes du condensateur 3 est actionné. Ensuite, le condensateur 3 est chargé à travers la résistance 2 pour chaque alternance positive de la tension du secteur. Quand la tension sur le condensateur 3 atteint et dépasse le seuil Vp du trigger (tension de pic), le condensateur se décharge dans un circuit à commanderpar l'intermédiaire du trigger 4, ctest-à-dire que le point de fonctionnement bascule du point A vers un point B correspondant à une tension plus basse et à un courant plus élevé par suite de la décharge du condensateur 3. Un premier inconvénient du circuit de l'art antérieur représenté en figure 1 est que la tension d'entrée sur le trigger a une forte probabilité d'atteindre le seuil Vp de celui-ci vers le milieu d'une alternance. En effet, l'augmentation de tension sur le condensateur 3 correspond à l'intégrale de la tension appliquée. Elle est lente au début et à la fin d'une alternance et plus rapide au milieu de cette alternance. Dans le cas où le trigger est connecté à un interrupteur destiné à fermer le passage du courant dans une charge, la montée brutale du courant qui résulte de la commutation au milieu d'une alternance introduit de sévères contraintes sur l'interrupteur et la charge et donne lieu à des perturbations sur le réseau d'alimentation ou sur les dispositifs électroniques situés dans le même environnement. L'action du trigger au cours d'une alternance est en outre particulièrement préjudiciable si l'interrupteur doit fonctionner pendant un temps très court, correspondant à la durée d'une alternance ou de quelques alternances seulement. I1 est alors important que cette alternance (ou ces quelques alternances) passe dans sa totalité, et non partiellement, comme il résultait de l'action du montage de l'art antérieur. Un second inconvénient du circuit de i'art antérieur réside dans la difficulté d'obtenir une longue durée de temporisation avec des valeurs de condensateur pas trop élevées. Si l'on veut augmenter la durée de temporisation, il faut augmenter la valeur de la résistance 2. Quand cette valeur devient trop élevée, la charge du condensateur devient très lente, et ainsi il peut arriver que la fuite de courant dans le trigger 4 et le circuit qu'il commande qui sera considéré comme un court-circuit vers la borne 11, devienne égale au courant de charge et en conséquence le point A' de fonctionnement situé en dessous de la tension de pic du trigger ne peut être dépassé. I1 en résulte que la valeur de la tension sur le condensateur 3 se stabilise à cette valeur VA, inférieure à Vp et que le trigger ne peut plus remplir sa fonction de p commande. Ainsi, il devient impossible d'augmenter la durée de temporisation au-delà d'une certaine limite en jouant sur la valeur de la résistance 2. En outre, on notera qu'il n'est pas réalisable dans la pratique d'augmenter la valeur de la capacité du condensateur 3 puisqu'un condensateur de forte capacité est coûteux, encombrant et peu fiable. En conséquence, un premier objet de la présente invention est de prévoir un circuit de temporisation utilisant un dispositif trlgger et un circuit annexe bloquant le courant susceptible de fuir par le trigger pendant les phases de charge du condensateur de temporisation. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un circuit permettant d'atteindre le premier objet et de ne déclencher le circuit- annexe qu'au voisinage du passage à zéro de la tension alternative d'alimentation de sorte que quand le signal de commande entraîne la fermeture du courant dans une charge, cette fermeture s'effectue au début d'une alternance. Ces objets sont atteints selon la présente invention en prévoyant un circuit de temporisation électronique connecté à une source d'alimentation alternative redressée comprenant une condensa tion > relié d'une part à un circuit de charge comprenant une résistance de charge de valeur très élevée, d'autre part à un circuit de décharge comprenant un trigger à deux électrodes, un interrupteur commandable étant connecté en série avec ce trigger et un circuit de polarisation étant prévu pour inhiber la conduction de cet interrupteur commandable et par là du circuit de décharge pendant les phases de charge du condensateur et la valider en dehors desdites phases. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante faite en relation avec les dessins joints dans lesquels La figure 1 représente un circuit de temporisation électronique de l'art antérieur; La figure 2 représente l'allure de la courbe courant/ tension d'un trigger; La figure 3 représente un premier mode de réalisation de circuit de temporisation selon la présente invention; et La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation de circuit de temporisation selon la présente invention. Le circuit représenté en figure 3 comprend un circuit de charge d'un condensateur 30 constitué d'une diode 31, d'une résistance 32 > d'une résistance 33, dudit condensateur 30 et d'une résistance 34 > cette connexion en série étant disposée aux bornes 10 et ll d'une source de tension alternative. te condensateur 30 peut être initialement déchargé par un interrupteur à contact fugitif 35. Ensuite, quand le condensateur 30 atteint un certain niveau de charge supérieur au niveau de seuil d'un trigger 36, il peut se déeharger par l'intermédiaire d'un circuit comprenant ce trigger 36 et le circuit de commande d'un circuit à commander constitué d'un interrupteur à commander37 en série avec une charge 38, ce montage série étant connecté aux bornes 10 et 11 de la source de tension alternative. Le circuit de commande de l'interrupteur 37, actionné par le trigger 36, peut être par exemple la bobine d'un relais élec tromécanique, ou la jonction gâchette-cathode d'un thyristor, ou des circuits d'amorçage placés sur la gâchette de ce thyristor. Le circuit décrit jusqu'à présent correspond sensiblement au circuit de l'art antérieur décrit en relation avec la figure 2. La présente invention consiste à intercaler dans le circuit de décharge du condensateur 30, en série avec le trigger 36 un interrupteur commandable 39, qui dans le mode de réalisation particulier représenté en figure 3 est un transistor. La base de ce transistor est connectée par l'intermédiaire d'une diode 40, à un circuit de polarisation réalisé en faisant d'une part une connexion au point de raccordement des résistances 32 et 33, d'autre part une connexion à la borne 11 par l'intermédiaire d'une résistance 41 de valeur élevée devant les autres résistances de circuit. Ainsi, en supposant qu'initialement,un contact fugitif a été établi par l'interrupteur 35 pour décharger le condensateur 30, le condensateur 30 se chargera progressivement au cours de chaque alternance positive de la tension appliquée aux bornes 10 et 11. Pendant les phases de charge, le courant circulant dans la résistance 33 polarise la jonction gachette-émetteur du du transistor 39 de façon à le rendre bloquant. En dehors des alternances de charge, la diode 31 est bloquée et le très faible courant de décharge du condensateur 30 par l'intermédiaire de la résistance 33, de la résistance 41 et de la résistance 34 polarise le transistor 39 de façon à le rendre conducteur.Ainsi, il est rendu possible que, même pour des valeurs très élevées de la résistance 32 > la tension de charge sur le condensateur 30 vienne à dépasser le seuil du trigger, et ensuite le déclenchement de ce trigger ne pourra avoir lieu qu'à la fin d'une alternance de charge puisque c'est à ce moment-là seulement que le transistor 39 devient conducteur. On obtient ainsi un courant de commande dirigé vers l'interrupteur à courant fort 37 seulement au voisinage d'un zéro de tension. L'interrupteur à courant fort 37 peut être constitué par un relais électromécanique, dont la décharge du condensateur 30 à travers le trigger 36 excite brièvement la bobine. Pour obtenir une action franche du relais, sans rebondissemenk, il est nécessaire que le courant d'excitation soit appliqué pendant au moins une alternance complète, et donc que le trigger passe à l'état conducteur au voisina ge du zéro de la tension alternative d'alimentation. L'interrupteur 37 peut aussi être un thyristor, actionnant à son tour la bobine d'excitation d'un relais, ou établissant directement le courant dans la charge. Avec le circuit décrit sur la figure 3, où le trigger est connecté à la gâchette de ce thyristor de façon à injecter un courant positif, le courant de décharge du condensateur 30 doit être prolongé (par une valeur convenable de la résistance 34) pendant toute la durée d'une alternance du secteur (de façon que le thyristor puisse être amorcé dès que son anode redeviendra positive).Ceci n'est plus nécessaire si le sens de redressement est inversé (diodes et trigger de polarités inversées) et si l'on utilise un transistor 39 du type NPN et un interrupteur 37 constitué par un thyristor à gâchette-à- jonction, dont 1 l'amorçage est provoqué par extraction de courant sur la gâchette. La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation de la présente invention permettant d'utiliser un interrupteur à courant fort 37 constitué par un thyristor classique (amorcé par un courant positif vers la gâchette),sans qu'il soit nécessaire de prolonger l'impulsion de courant de décharge du condensateur 30. Dans cette figure 4, les composants correspondant à des composants de la figure 3 sont désignés par les mêmes références. Pour obtenir une polarité convenable du signal de déclenchement du thyristor- 37, les polarités des diodes 31, 36 et 40 ont été Inversées par rapport à celles représentées en figure 3 et le transistor 39 qui était un transistor PNP a été remplacé par un transistor NPN. En outre, une diode 42 est insérée entre la résistance 34 et la borne 11 de la source d'alimentation; l'électrode de sortie du trigger 36 fournissant le signal est connectée également à cette borne 11 et la gâchette du thyristor 37 est connectée au point de raccordement de la diode 40 et de la résistance 34.On notera que ce circuit correspond bien au schéma général de la figure 3 et que la décharge du condensateur 50 a lieu d'une plaque à l'autre de ce condensateur, quand celui-cl a atteint une tension de charge supérieure au seuil de déclenchement du trigger 36 et en dehors d'une période de charge de ce condensateur 30, par l'intermédiaire de la résistance 34, de la jonction gâchette-cathode du thyristor 37, du trigger 36 et de la jonction collecteur-émetteur du transistor 39. Dans un circuit pratique, il est clair que les diverses résistances décrites pourront tre des potentiomètres ou de résistances variables pour modifier les caractéristiques de temporisation du circuit. Le trigger 36 peut par exemple, être constitué d'un diac, d'un tube à néon, dtune diode PNPN (diode de Shockley. ..) et l'interrupteur commandable 39 peut eAtre autre qu'un transistor, par exemple un thyristor sensible. Dans ce qui précède, il a essentiellement été décrit un circuit de temporisation fournissant un signal de commande pour commander le passage d'un courant dans un circuit de charge à l'aide d'un interrupteur commandable principal. Cet interrupteur principal a été représenté comme un thyristor 37 en figure 4. Cependant, cet interrupteur principal peut être tout circuit d'interrupteur commandable connu tel qu'un relais basse tension, un thyristor, un thyristor suivi d'un pont de diodes, un triac, ou toute combinaison de ces dispositifs telle qu'un relaisen série avec un thyristor. On notera étalement que, de façon évidente pour l'homme de l'art, l'interrupteur principal peut être agencé de façon à établir le courant dans une charge quand un signal de commande apparat ou au contraire à couper le courant dans une charge quand le signal de commande apparat. La présente invention n' est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui appara1tront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Circuit de temporisation électronique relié à une source d'alimentation alternative redressée, comprenant un condensateur connecté d'une part à un circuit de charge comprenant une résistance de charge de valeur très élevée, d'autre part à un circuit de décharge comprenant un trigger à deux électrodes, c arac té- risé en ce qu'un interrupteur commandable est connecté en série avec le trigger et en ce qu'un circuit de polarisation est prévu pour inhiber la conduction de cet interrupteur pendant les phases de charge du condensateur et la valider en dehors desdites phases. 2 - Circuit de temporisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de charge du condensateur comprend en série, une première résistance, une deuxième résistance et le condensateur,eten ce que le circuit de polarisation de l'Interrupteur commandable comprend une troisième résistance connectée entre le point de raccordement des première et deuxième résistances et une borne de la source d'alimentation, ledit point de raccordement étant connecté à l'électrode de commande de l'interrupteur commandable par l intermédiaire d'une diode. 3 - Circuit de temporisation électronique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'interrupteur commandable est un transistor et une diode est intercalée dans le circuit de sa base de façon à bloquer le courant pendant les alternances de charge du condensateur. 4 - Circuit de temporisation électronique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'interrupteur commandable est un thyristor sensible. 5 - Circuit de temporisation électronique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le trigger est un diac. 6 - Circuit de temporisation électronique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le trigger est une diode de Shockley. 7 - Circuit de temporisation électronique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le trigger est un tube au néon.