Brevet FR2368670A1 — publié le 19780519

L'invention concerne un appareil de surveillance de grandeurs pbysiques telles que l'intensité lumineuse, la température, la pression, l'humidité, comportant une tête de capteur munie d'un capteur disposé dans le circuit d'entrée d'un amplificateur de commutation et pouvant être alimentée par une ligne à deux fils, le courant dams la ligne à deux fils dépendant de ltétat de commutation de l'amplificateur et pouvant être interprété dans un dispositif d'alimentation et de commutation0 Pour la surveillance de brûleurs à mazout et à gaz, on utilise des contr81eurs de flamme qui se composent généralement d'un capteur de lumière, d'un amplificateur, d'un relais de flamme et d'un dispositif d'alimentation. le capteur de lumière et l'amplificateur sont le plus souvent séparés physiquement et reliés entre eux électriquement par des lignes plus ou moins longues ; le capteur de lumière est disposé directement sur le brd leur, tandis que l'amplificateur et les autres parties du contrôleur de flamme sont souvent situés à distance, fl est connu aussi de disposer le capteur de lumière et l'amplificateur dans une t8te de capteur commune reliée par des lignes au dispositif d'alimentation et de commutation du contrôleur de flamme. Cette solution est appliquée en particulier dans le cas de capteurs de lumière ayant des courants de signal relativement faibles, de façon que des tensions parasites ne conduisent pas à de fausses indications d'état, même si les lignes sont longues.Mais un inconvénient est que sans mesures spéciales, il faut au moins trois lignes -électriques entre la tête de capteur et le dispositif d'alimentation et de commutation, à savoir une ligne pour le potentiel de retérence, une ligne d'alimentation et une ligne de signal de lumière. En outre, il est souvent exigé que le seuil de lumière du contrôleur de flamme puisse être commuté en au moins deux niveaux, par exemple du niveau normal de service à un niveau d'essai plus bas, Si l'on ne prend pas de mesures spéciales, cela exige une ligne de commande supplémentaire menant à la tête de capteur. Enfin, on connaRt des groupes bipolaires pour systèmes d'alarme comportant un capteur et un amplificateur de commu tata on et pouvant être alimentés en courant continu par une ligne à deux fils. le courant continu change brusquement de valeur lorsque la valeur instantanée perçue par le.capteur devient supérieure et inférieure à une valeur de consigne prescrite, commutant ainsi 1 'amplificateur de commutation. L'invention a pour but de fournir un appareil de surveillance du type défini plus haut dans lequel les deux conducteurs de la ligne à deux fils puissent Entre intervertis et dans lequel leur valeur de consigne définie par le seuil de l'amplificateur de commutation puisse astre commandée à distance sans un conducteur spécial de commande partant du dispositif d'alimentation et de commutation. l'invention est caractérisée par le fait que la ligne à deux fils est reliée de façon interchangeable dans le dispositif d'alimentation et de commutation à une tension alternative et dans la tête de capteur, à un redresseur et que pour la commande du seuil de l'amplificateur de commutation, un transmetteur de signal est coupé à la ligne à deux fils dans le dispositif d'alimentation et de commutation et un récepteur de signal est couplé à cette ligne dans la tete de capteur. On expliquera plus précisément ci-après quelques exemples d'exécution de l'invention à propos des dessins sur lesquels - la figure 1 est un schéma d'un appareil de surveil lance - les figures 2 et 3 montrent des variantes d'un dispositif d'alimentation et de- commutation - la figure 4 est un schéma d'un appareil de surveillance comportant plusieurs tetes de capteur ; et - la figure 5 est un autre schéma d'un appareil de surveillance. L'appareil de surveillance représenté par la figure 1, utilisable en particulier comme contr8leur de flamme dans les installations de brûleurs, se compose d'un dispositif d'alimentation et de commutatioP 1 et d'une tête de capteur 2. Une ligne à deux fils comportant des conducteurs 3, 4 relie la tête de capteur 2 au dispositit d'alimentation et de commutation 1. Celui-ce contient un relaps à courant continu -appelé relais de flamme dans le cas d'un contrôleur de flamme - dont la bobine d'excitation est reliée, en série avec une résistance 6, à'des lignes à tension alternative de réseau Ph et Mp. Les deux con nexions de la bobine d'excitation du relais 5 sont reliées aux conducteurs 3, 4, de la ligne à deux fils. La résistance 6 est formée de deux résistances partielles dont l'une peut être pontée par un interrupteur 7. Cet interrupteur constitue un transmetteur de signal au moyen duquel on peut modifier le diviseur de tension formé de la résistance 6 et de la bobine d'excitation du relais 5 et donc aussi la tension de la ligne à deux fils 3, 4. La tette de capteur 2 présente un capteur 9 disposé dans un pont 8, un amplificateur de commutation 10 sous forme d'amplificateur différentiel, un transistor de commutation Il commandé par celui-ci, une résistance de charge 12 et un redresseur sous forme de diode 13. Le montage en série formé du transistor de commutation 11 et de la résistance de charge 12, ainsi que la diode 13, sont reliés aux conducteurs 3, 4, la diode 13 ayant une polarité opposée à celle du transistor 11. Le pont 8 se composé de trois résistances 14 à 16 et du capteur 9 ; sa diagonale d'alimentation est relié à une jonction 17 ainsi qu'au conducteur 4 et sa diagonale de sortie aux entrées 18, 19 de l'amplificateur de commutation 10. Dans l'une de ses branches, le pont 8 présente un élément de résistance non linéaire. Dans l'exemple représenté, le capteur 9 est une photodiode présentant une courbe courant tension nonlinéaire et servant ainsi d'élément de résistance non-linéaire. Lorsqu'on utilise un capteur à courbe courant-tension linéaire, on peut disposer dans l'une des autres branches du pont 8 un élément de résistance non linéaire, par exemple une diode Zener au lieu de la résistance 14 ou 15. Une connexion d'alimentation 20 de l'amplificateur de commutation 10 est reliée à 3a.donction 17 et une connexion de masse 21 au conducteur 4. L'amplificateur de commutation 10 et le pont 8 sont alimentés par la tension tirée de la bobine d'excitation du relais 5, par l'intermédiaire d'une résistance 22 branchée entre le conducteur 3 et la jonction 17. La base du transistor de commutation Il est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 23 à la sortie de l'ampbr ficateur de commutation 10 et par l'intermédiaire d'une résistance 24 au conducteur 3. Entre l'émetteur du transistor de commutation Il et la jonction 17 est branchée une résistance 25. Les résistances 22 eut~25, la résistance de charge 12 et le transistor de commutation Il forment un réseau commandé par l'amplificateur de commutation 10, disposé dans le circuit d'alimentation de celui-ci et qui a pour effet que la tension d'alimentation Us de l'amplificateur de commutation est indépendante de l'état de commutation de celui-ci. Ce réseau se distingue, dans ltexemple décrit, par le fait que le collecteur du transistor Il est relié par. l'intermédiaire de la résistance 22 et l'émetteur par l'intermédiaire de la résistance 25 à la connexion d'alimentation 20 de l'amplificateur de commutation 10 et que la résistance de charge 12 est reliée à l'émetteur du transistor de commutation Il et à la connexion de masse 21 de l'amplificateur de commutation. L'appareil de surveillance décrit fonctionne comme suit : La diode 13 est bloquée pendant les demi-alternances positives de la tension alternative du réseau et conductrice pendant les demi-alternances négatives. Ainsi, une tension continue pulsée est appliquée aux conducteurs 3, 4 de la ligne à deux fils, à la connexion d'alimentation 20 de l'amplificateur de commutation 10 et au pont 8. Le transistor de commutation Il est conducteur ou bloqué selon que la valeur instantanée de la grandeur physique à surveiller, perçue par le capteur 9, est inférieure ou supérieure à la valeur de consigne résultant du seuil de l'amplificateur de commutation 10.Quand le transistor Il est bloqué, il passe dans la bobine d'excitation du relais 5, pendant les demi-alternances positives de la tension alternative du réseau, un courant supérieur au courant d'attraction du relais, de sorte que l'armature de celui-ci est attirée. Dans la demi-alternance négative, la diode 13 sert de diode à marche libre pour le maintien du relais 5, ce qui évite un flottement du relais à la fréquence du réseau. Par contre, quand le transistor Il conduit, la majeure partie du courant qui traverse la résistance 6 s'écoule par le transistor 11 et la résistance de charge 12, ce qui fait que le courant dans la bobine du relais 5 devient inférieur -au courant de maintien et que le relais cesse d'attirer. Quand le transistor de commutation 11 est bloqué, 1 'amplificateur différentiel 9 est alimenté par 1 'intermédiai- re d'un diviseur de tension formé des résistances 22, 25 et 12 et la tension relativement élevée à la bobine d'excitation du relais 5 est ramenée à une faible valeur. Par contre, quand le transistor de commutation Il conduit, la connexion de la résistance 25 qui est reliée à l'émetteur de celui-ci est pratiquement branchée sur le conducteur 3 et par suite, l'amplificateur de commutation 10 est alimenté par l'intermédiaire des résistances 25 et 22, maintenant reliées en parallèle. En donnant une valeur appropriée aux résistances 22 et 25, on fait en sorte que la tension d'alimentation Us ne varie pas quand l'amplificateur de commutation 10 commute. De préférence, à la résistance 25 est reliée en parallèle une diode 26 qui, lorsque le transistor de commutation Il conduit, ponte la résistance 26 de sorte que la tension d'alimentation Us n'est que peu inférieure à la tension du relais 5 désexcité. Au moyen de l'interrupteur 7, on peut faire varier à deux niveaux la tension ou le courant de la ligne à deux fils 3,4 et donc la tension d'alimentation U5 du pont 8. Le pont 8 fonctionne comme détecteur de tension ou de courant et commande en conséquence le seuil de l'amplificateur de commutation 10. Lorsqu'on ferme l'interrupteur 7, la tension devient plus élevée au conducteur 3, à la connexion d'aliSentation 20 de 1' am- plificateur 10 et à la diagonale d'alimentation du pont 8. La tension à l'entrée 18 de l'amplificateur de commutation 10, résultant de la tension d'alimentation U5 et du rapport de divi- seur de tension des résistances 14 et 15, augmente aussi.Par contre, à l'entrée 19, la tension ne varie pas notablement si le courant dans le capteur 9 est essentiellement déterminé par la valeur instantanée de la grandeur physique à surveiller et est indépendant de la tension d'alimentation U . Par suite, quand l'interrupteur 7 est fermé, il faut une plus grande valeur instantanée pour que la tension à l'entrée 19 devienne plus élevée qu'à l'entrée 18, que l'amplificateur de commutafion 10 établisse la liaison, que le transistor Il se bloque et que le relais 5 attire. Les avantages de l'appareil de surveillance décrit sont maintenant faciles à voir. Entre le dispositif d'alimentation et de commutation 1 et la tête de capteur 2, il faut simplement une ligne à deux fils 3, 4 qui sert à alimenter l'am- plificateur 10 et le pont 8, à transmettre l'indication d'état de la tête de capteur 2 au dispositif d'alimentation et de commutation 1 et à commander à distance le seuil de l'amplificateur de commutation 100 On peut intervertir les fils 3 et 4 sans que cela nuise au fonctionnement de l'appareil de surveillance. Un autre avantage notable réside dans le fait qu'une interruption dans les conducteurs 3 et 4 ou un court-circuit entre ceux-ci ne peuvent pas causer une indication inexacte de "valeur instantanée supérieure à la valeur de consigne". En cas de court-circuit, en effet, la bobine d'excitation du relais 5 est immédiatement court-circuitée et le relais est donc désexcité tandis qu'en cas d'interruption, le relais est relié à une tension alternative de sorte qu'il flotte continuellement, ce qui revient à une désexcîtation. la figure 2, sur laquelle les parties semblables à la figure 1 portent les mimes références, montre un dispositif d'alimentation et de commutation 27 muni d'une source lumineuse 28 ralliée en série à la résistance 6, à la place du relais 5 de la figure 1. Â cette source lumineuse est couplé électrooptiquement un interrupteur photosensible à semi-conducteur 29. Une charge 30 destinée à être commandée par le dispositif de survçillance est branchée, en série avec l'interrupteur à semiconducteur 29 sur les lignes Ph et Mp. Dans le dispositif d'alimentation et de commutation 31 de la figure 3, la source lumineuse 28 est directement reliée aux lignes Ph et Mpo En série avec la résistance 6 est branchée une cellule à cristal liquide 32 disposée entre la source lumineuse 28 et l'interrupteur photosensible à semi-conducteur 29 et formant un écran commandé par la tension à la ligne à deux fils 3, 4. La figure 4 montre un dispositif dtalimentation et de commutation 33 comportant un commutateur multipolaire 34 ainsi que trois têtes de capteur 2, 2' et 2" reliées chacune par une ligne à deux fils, 3, 4 ou 3', 4' ou 3t, 4" en série ou en parallèle au dispositif d'alimentation et de commutation -33, selon la position du commutateur 34o Quand les t8tes de capteur 2, 2' et 2" sont reliées en série, le relais 5 attire lorsque au moins une des têtes de capteur passe à 1' état de résistance élevée, tandis que lorsque les têtes sont reliées en parallèle, il faut qu'elles prennent toutes les trois état de résistance élevée pour que le relais attire. insi, au moyen du commutateur 34, on peut choisir entre une combinaison logique OU et une combinaison logique ET des têtes de capteur 2, 2' et 2"o Pour la surveillance de flammes dans les installations de br^uleur, on peut couàler les commutateurs 7 et 34 entre eux en vue de la commutation essai/service, de sorte que simultanément, on peut modifier le seuil et la combinaison logique des textes de capteur 2, 2' et 2". la figure 5 montre un appareil de surveillance portant un dispositif d'alimentation et de commutation 35 et une tête de capteur 36. Le dispositif d'alimentation et de commutation se compose de la résistance 6, ici fixe, du relais 5 et d'un contact d'impulsion 37 qui, lorsqu'il est actionné, court-circuite ou interrompt brièvement la ligne à deux fils 3, 4. La tête de capteur 36 se distingue de la tête 2 (figure 1) par les points suivants : La résistance 25 est omise. Pour la stabilisation et l'amortissement de la tension d'alimentation U8, une diode Zener 37 et un condensateur 38 sont reliés à la diagonale d'alimentation du pont 8o A cette diagonale d'alimentation est relié en parallèle un diviseur de tension 39. Un autre diviseur de tension 40 est relié à la ligne à deux fils 3, 4. Les prises des deux diviseurs de tension 39, 40 sont reliées à des entrées 41, 42 d'un circuit à verrouillage 43 qui peut prendre deux positions stables et qui branche une résis- tance 14' du pont 8 et débranche une résistance 14" ou inversement. L'entrée 42 du circuit à verrouillage 43 fonctionnant comme récepteur de signal est couplée sans retard et lten- trée 41 est couplée avec retard, grâce à l'action du condensateur 38, à la ligne à deux fils 3, 4. Lorsque la tension de réseau est établie, la tension à l'entrée 42 augmente immédia testent tandis qutà l1 entrée 41 elle n'augmente que lentement, ce qui fait que le circuit à verrouillage 43 prend son premier état stable et que la résistance 14' est branchée dans le pont 8. Si le contact d'impulsion 37 est actionné, la tension à l'entrée 42 tombe à zéro pendant peu de temps. par contre, à ltentrée 41 la tension se maintent de sorte que le circuit à verrouillage 43-bascule à l'autre état stable, branchant la résistance 14" au lieu de la résistance 14' ou en plus de celleci et modifiant en conséquence la tension de seuil de l'ampli- ficateur de commutation 10. En outre, le circuit 43 pourrait être une mémoire commutant la tension de seuil de l'amplificateur de commutation 10 à au moins deux niveaux, uniquement en réponse à des mots de code déterminés qui se produisent une seule fois ou cyclique menti REVENDICASIONS 1) Appareil de surveillance de grandeurs physiques comportant une tête de capteur munie d'un capteur disposé dans le circuit d'entrée d'un amplificateur de commutation et pouvant être alimentée par une ligne à deux fils, le courant dans la ligne à deux fils dépendant de l'état de commutation de l'am plificateur et pouvant être interprété dans un dispositif d'alimentation et de commutation, appareil caractérisé par le fait que la ligne à deux fils est reliée de façon interchangeable dans le dispositif d'alimentation et de commutation à une tension alternative et dans la tête de capteur, à un redresseur et que pour la commande du seuil de l'amplificateur de commutation, un transmetteur de signal est coupé à la ligne à deux fils dans le dispositif d'alimentation et de comzutation et un récepteur de signal est couplé à cette ligne dans la tête de capteur. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le redresseur est une diode reliée aux deux conducteurs de la ligne à deux fils. 3) Appareil selon ltune des revendications i et 2, caractérisé par le fait que dans le dispositif d'alimentation et de commutation est prévu un diviseur de tension pouvant être relié à une tension alternative de réseau et dont une résistance ce partielle est reliée aux deux conducteurs de la ligne à deux fils, et qu'un organe de commutation peut être commandé par la tension qui s'abaisse sur cette résistance partielle ou par le courant qui la traverse. 4) appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'une des résistances partielles est formée par l'enroulement d'excitation d'un relais à courant continu. 5) Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'une des résistances partielles est formée par une source lumineuse à laquelle èst couplé un interrupteur photosensible à sezi-conducteur. 6) Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'une des résistances partielles est formée d'une cellule à cristal liquide disposée entre une source lumineuse et un interrupteur photosensible à semi-conducteur. 7) Appareil selon l'une des revendications I à 6, caractérisé par le fait qu'au moyen du transmetteur de signal, la tension ou le courant de la ligne à deux fils peuvent être modifiés et que le récepteur de signal servant à commander le seuil de l'amplificateur de commutationq est un détecteur de tension ou de courant. 8) Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le capteur est disposé dans une branche d'un pont présentant dans l'une de ses branches un élément de résistance non-linéaire et dont la diagonale de sortie est reliée à l'amplificateur de commutation sous forme d'amplificateur différentielle, et que la tension d'alimentation du pont peut être modifiée à au moins deux niveaux par le transmetteur de signal. 9) Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que dans le circuit d'alimentation de l'amplificateur de commutation est disposé un réseau commandé par celui-ci de telle sorte que la tension d'alimentation,de l'emplificateur de commutation est indépendante de son état de commutation. 10) Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'un transistor de commutation commandé par l'amplificateur de commutation est branché, en série avec une résistance de charge, sur les deux conducteurs de la ligne à deux fils, que le collecteur du transistor de commutation est relié par l'intermédiaire d'une première résistance et l'émetteur par l'intermédiaire d'une deuxième résistance à la connexion d'alimentation de 11 amplificateur de commutation et que la résistance de charge reliée en série au transistor de commutation est reliée à l'émetteur du transistor de commutation et à la cop- nexion de masse de l'amplificateur. 11) Appareil selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'une diode est branchée en parallèle à la deuxième resistance. 12) Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le transmetteur de signal est un interrupteur qui interrompt ou court-circuite brièvement la tension de la ligne à deux fils et que le détecteur de tension est une mémoire réagissant à des interruptions de tension, 13) Appareil selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le détecteur de tension est un circuit à verrouillage muni de deux entrées dont l'une est couplée sans retard et 1' autre avec retard à la ligne à deux fils et que chaque fois que la tension est établie sur la ligne à deux fils, le circuit à verrouillage peut basculer à un état stable tandis que par une interruption même brève de la tension, il peut basculer à l'autre état stable. 14) Appareils selon la reverdication 12, caractérisé par le fait que le détecteur de tension est une mémoire répondant à des mots de code déterminés. 15) Appareil selon-l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait qu'au moins deux tetes de capteur amont reliées en série ou en parallèle au dispositif d'alimentation et de commutation, chacune par une ligne à deux fils.