Brevet FR2382045A1 — publié le 19780922

La présente invention concerne un système d'asservissement adaptable à la commande motorisée des gradateurs de lumière notamment des gradateurs pour lampe fluorescente. Elle concerne également les installations d'éclairage équipées d'un tel système. Le problème se pose souvent de régler automatiquement, le niveau d'éclairement, notamment d'un local ou d'un plan de travail. I1 s'agit en fait de maintenir ltéclairage constant, indépendamment des variations tendant à le modifier. Parmi ces variations on peut citer par exemple, une variation de la tension du réseau, celle de l'efficacité lumineuse ou des caractéristiques électriques au cours de la vie des sources, et la variation de l'éclairage extérieur dans le cas de locaux plus ou moins exposés à la lumière du jour. L'invention concerne plus particulièrement un système d'asservissement adaptable à la commande motorisée des gradateurs de lumière, destiné à assurer un niveau constant d'éclairement utile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens délivrant un signal d'erreur S proportionnel à l'écart existant entre le niveau d'éclairement utile et un niveau d'éclairement de référence, coopérant avec des moyens de conversion dudit signal d'erreur en une impulsion de déclenchement appliquée à des organes contrôlant d'une part la mise en marche et l'entraînement du moteur couplé au potentiomètre du gradateur dans l'un ou l'autre sens selon le signe du signal d'erreur, d'autre part la durée de fonctionnement dudit moteur selon l'amplitude dudit signal d'erreur L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 représente un schéma synoptique d'un système d'asservissement selon l'invention - la figure 2 représente un exemple de réalisation d'un dispositif électronique-assurant la mise en oeuvre du système d'asservissement selon l'invention ; - la figure 3 est un schéma explicatif. Conformément à l'invention la régulation du niveau d'éclairement est basée sur la commmande du sens d'entrainement et de la durée de mise en marche du moteur qui est couplé mécaniquement avec 1'axe du potentiomètre commandant le gradateur de lumière. Le niveau d'éclairement réel, c'est-à-dire utile, doit rester constant et doit donc toujours tendre vers un niveau d'éclairement prédéterminé, choisi à l'avance en fonction des besoins, dit éclairement de référence, jusqu'à ce qu'il y ait égalité entre les deux Pour cela l'entrainement du moteur est commandé dans le sens qui conduit à la réduction de tout écart pouvant survenir entre ces deux niveaux d'éclairement. Quand cet écart tend vers zéro et s'annule, le moteur est arrêté.Le démarrage du moteur, son sens d'entraînement et sa durée de fonctionnement doivent etre asservis à cet écart. La combinaison des moyens mis en oeuvre conformément à l'invention conduit précisément à l'obtention de ce résultat. Elle permet a' partir d'un signal d'erreur correspondant à l'écart entre les deux éclairements utile et de référence,l'obtention d'une impulsion de déclenchement qui détermine,d'une part,le sens de marche du moteur en fonction du signe dudit signal d'erreur et,d'autre part, la durée de fonctionnement de ce moteur en fonction de l'amplitude de ce signal. Comme le montre la figure 1 un capteur I positionné soit au voisinage, soit dans la zone 5,où l'éclairage doit etre maintenu à un niveau constant, fournit un signal E proportionnel à ce niveau o d'éclairement utile qui peut provenir de la combinaison de plusieurs sources d'éclairement l'une, 2, fournissant un éclairement naturel l'autre, 4, fournissant un éclairement artificiel LA Un organe de consigne 7 délivre en fonction de réglages initialement choisis et ceci de manière variable un signal E significatif du niveau d'éclai rement de référence.Un comparateur 6 traite les signaux E et E et o délivre à sa sortie un signal d'erreur S qui est proportionnel à la valeur absolue |E E - E01 représentant l'écart existant entre les deux niveaux d'éclairement de référence et utile. Une chaîne d'amplification comprenant un ou deux amplificateurs 8 et 9 amplifie, stabilise et/ou intègre le signal d'erreur qui est aiguillé ensuite au moyen d'un organe de sélection 10 vers une première ou une seconde voie 11 ou 12 comportant des moyens de conversion dudit signal d'erreur en une impulsion de déclenchement appliquée aux organes contrôlant la mise en marche du moteur 13.Chacune de ces deux voies comporte en effet un circuit respectivement référencé 14 et 15 pour l'une et l'autre voie accomplissant un certain nombre de fonctions de telle manière qu'il délivre une impulsion de déclenchement actionnant un organe 16 pour la voie 11 et 17 pour la voie 12, contrôlant la mise en marche et la durée de fonctionnement du moteur couplé au potentiomètre du gradateur de lumière dont le rôle est de faire croitre ou décroître l'éclairement fourni par la source de lumière artificielle 4. La première voie assure llentrainement du moteur dans un sens et la seconde voie dans le sens inverse. Un exemple de réalisation d'un dispositif électronique assurant la mise en oeuvre d'un système d'asservissement conforme à l'invention est décrit ci-dessous et illustré au moyen de la figure 2. La comparaison des niveaux d'éclairement est effectuée à l'aide d'un pont comparateur constitué par un potentiomètre P dit de consigne réglable en fonction du niveau d'éclairement de référence choisi à l'avance, d'un capteur P de mesure du niveau d'éclairement utile, c (une cellule photorésistante par exemple) et de deux résistances identiques R1 et R2. Ce pont est alimenté au moyen d'une source de tension continue stabilisée non représentée sur la figure dont on aperçoit seulement la borne positive 101 et la borne négative 102. L'écart quand il se produit entre le niveau d'éclairement utile et le niveau d'éclairement de référence est traduit par un déséquilibre du pont. Autrement dit une tension apparaît entre les points A et B. Cette tension constitue le signal d'erreur S. Celui-ci est appliqué à travers les résistances d'entrée R3 et R4 aux bornes d'une chaîne d'amplification comportant un premier amplificateur différentiel 22 muni de son impédance de contre réaction R5. Le signal de sortie de ce premier amplificateur différentiel 22 est de nouveau appliqué à travers la résistance R7 à un deuxième amplificateur 23 muni d'une stabilisation en courant et d'une limitation en gain, afin que l'amplitude du signal de sortie soit compatible avec le niveau d'entrée de l'étage suivant. Ce second amplificateur 23 devient un intégrateur si on branche en parallèle avec l'impédance de contre réaction R8 un condensateur C1. Le rôle de l'intégrateur est d'introduire une constante de temps dans le système afin de le rendre insensible aux perturbations extérieures de courte durée.L'entrée de cet amplificateur 23 est protégée par deux diodes -Zener Z1 et Z2 dont la tension de claquage correspond à la tension délivrée par la source stabilisée-(l5-v dans l'exemple décrit). Le signal d'erreur pouvant être positif ou négatif selon que le niveau d'éclairement utile est supérieur ou inférieur au niveau de référence il y a lieu de l'aiguiller au moyen d'un organe de sélection vers une première et une seconde voie comprenant les moyens de commande du moteur 30 dans un sens ou dans l'autre. Ceci est réalisé notamment à l'aide de deux diodes D1 et D2 dont le montage respectif des anode et cathode est inversé. Le signal positif est dirigé par la diode D2 vers l'entrée d'un premier circuit intégré 25. Le signal négatif est appliqué à l'entrée d'un amplificateur inverseur 24 muni de son impédance de contre réaction R11 à travers la diode D1 et la résistance d'entrée R Le condensateur C2 a pour rôle de compenser en fréquence le signal d'entrée. Après inversion de phase à travers cet amplificateur inverseur 24, le signal est appliqué à l'entrée du deuxième circuit intégré 27. Les diodes Zener Z3 et Z4 ont pour rôle de protéger les circuits 25 et 27 dont la tension maximale de fonctionnement est très légèrement supérieure à la tension de claquage des diodes Zener Z3 et Z4. Les circuits intégrés 25 et 27 sont choisis dans la gamme des composants existant sur le marché et capables d'accomplir, notamment les fonctions suivantes - Ecrêtage et redressement du secteur ; - Stabilisation de la tension positive interne - Détection du passage à zéro (signal de synchronisation) - Création d'un signal synchrone en dents de scie (générateur de rampe) - Comparaison entre le signal en dents de scie et la tension de référence soit dans l'application décrite le signal d'erreur S élaboré; - Amplification opérationnelle à gain élevé et à boucle ouverte - Création d'une impulsion lors du passage à zéro ; - création d'une impulsion de déclenchement de polarité - Amplification de l'impulsion de déclenchement avec limitation de courant. Le montage des circuits intégrés 25 et 27 est décrit cidessous. La borne 1 est reliée à la masse à travers un condensateur C3 ou C4. La borne 16 est reliée à la masse à travers une résistance R13 ou R14 pour polariser le générateur de rampe. Ces deux éléments fixent la largeur des dents de scie et la tension de rampe. La borne 2 qui est la sortie de l'amplificateur opérationel du circuit intégré est reliée à l'entrée inversée de cet amplificateur (borne 5) par l'intermédiaire de la résistance R15 ou R16 afin de limiter le gain de cet amplificateur. La borne 3 représentant l'entrée non inversée de l'amplificateur est reliée à la borne 4. La borne 5 est l'entrée inversée de l'amplificateur opérationel du circuit concerné. Le signal de commande délivré à la sortie de la chaine d'amplification et de l'organe de sélection, signal de commande qui est en fait le signal d'erreur S élaboré attaque cette borne d'entrée S par l'in- termédiaire des résistances R17 et R18. Celles-ci fixent le gain d'amplification. La borne 7 est connectée à l'organe contrôlant le fonctionnement du moteur, soit dans l'exemple décrit, directement à la gachette G1 ou G2 du triac T1 ou T2 contrôlant eux-memes l'ouverture ou la fermeture des interrupteurs 50 et 51 situés aux bornes du moteur 30 et destinés à le mettre sous tension.La borne 8, sortie positive du pont de redressement est relié à la masse par 14intermédiaire du condensateur Cg ou C10 La borne 9 d'alimentation du circuit intégré en courant alternatif est alimentée par un enroulement secondaire d'un transformateur non représenté sur la figure dont la borne de sortie est repérée 100. La borne 10, sortie négative du pont de redressement est reliée a' la masse par l'intermédiaire du condensateur C7 ou C8 Les bornes 11 et 15 sont reliées entre elles par l'intermédiaire du condensateur C5 ou C6. Ce condensateur détermine la largeur de l'impulsion de déclenchement du triac. Les bornes 12 et 13 sont connectées à la masse. Un certain nombre de résistances et de condensateurs assurent la mise à la masse des principaux éléments. Afin d'éliminer la surtension transitoire due à l'ouverture de l'interrupteur de fin de course du moteur 30, un circuit R-C est branché directement aux bornes de chaque interrupteur 50 et 51. Il s'agit de (Cl3 - R21 > d'une part et (C14 - R22) d'autre part. C15 (un condensateur de déphasage) et la résistance R23 ont pour rôle de réduire le courant de décharge quand un des triacs conduit. La borne 1 du moteur 30 est reliée a' l'alimentation 103 en 220 volts non représenté ; les bornes 3 et 4 du moteur 30 sont respectivement connectées à travers les interrupteurs 30 et 31 aux triacs T1 et T2. Ces circuits intégrés 25 et 27 ont pour fonction de déclencher les triacs eux-mêmes chargés de contrôler la marche du moteur couplé au potentiomètre réglant l'intensité de l'éclairement fourni par la source d'éclairement artificiel comme cela a été dit précédemment. Le sens d'entraenement du moteur dépend de la voie qui reçoit le signal d'erreur S élaboré (signal de commande) donc du signe de ce signal d'erreur. Cet aiguillage ayant eu lieu,le circuit intégré concerné c'est-à-dire celui qui intéresse l'organe contrôlant la mise en marche du moteur dans le sens d'entraînement adéquat, élabore à partir du signal de commande qu'il reçoit une impulsion de déclenchement qui assure une durée de fonctionnement du moteur dépendant de la différence qui existe entre l'amplitude de la tension d'un signal synchrone en dents de scie et celle du signal de commande, c'est-à-dire l'amplitude du signal d'erreur S élaboré égal à celle du signal d'erreur S initialement obtenu. La figure 3 est un schéma explicatif, elle permet de mieux comprendre comment le système d'asservissement conforme à l'invention permet de convertir l'amplitude de l'erreur S en temps de fonctionnement du moteur. La figure 3 représente schématiquement sur un meme graphique, en fonction du temps, d'une part, (courbe référencée I) la comparaison entre un signal périodique en dents de scie d'amplitude VD fourni par le générateur de rampe des circuits intégrés 25 et 27 et la différence entre l'amplitude de ce signal périodique et celle du signal d'erreur S élaboré soit (VD - S ) ; d'autre part (courbe 2) le temps de conduction des organes de commande c'est-â-dire des triacs. Ces derniers sont commandés tant que (VD - S) est inférieur à VD D pendant un temps (t2 tl) proportionnel à l'erreur S soit à titre d'exemple T1 pour S1 , T2 pour S2 et T3 pour S3. L'invention s'applique à tous les types d'installation d'éclairage mettant en oeuvre un gradateur de lumière. Le système d'asservissement selon l'invention permet alors de maintenir l'éclairement à un niveau constant choisi à l'avance et de manière variable. Il suffit d'orienter correctement le capteur (cellule photorésistante) dans une zone telle que son éclairement soit représentatif de l'éclairement effectivement reçu (éclairement utile) là oU le niveau doit être maintenu constant, ctest-à-dire dans une zone recevant les deux éclairages naturel et artificiel si cela est le cas. REVENDICATIONS 1. Système d'asservissement adaptable à la commande motorisée des gradateurs de lumière,destiné à assurer un niveau constant d'éclairement utile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens délivrant un signal d'erreur S proportionnel à l'écart existant entre le niveau d'éclairement utile et un niveau d'éclairement de référence, coopérant avec des moyens de conversion dudit signal d'erreur en une impulsion de déclenchement appliqué à des organes contrôlant d'une part la mise en marche et l'entrainement du moteur couplé au potentiomètre dugradateur dans l'un ou l'autre sens selon le signe du signal d'erreur, d'autre part la durée de fonctionnement dudit moteur selon l'amplitude dudit signal d'erreur. 2. Système d'asservissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : un capteur fournissant un signal d'éclairement utile Eo ; un organe de consigne délivrant un signal réglable E significatif d'un niveau d'éclairement de référence vers lequel doit tendre,jusqutà l'égaler, lé niveau d'éclairement utile ; un comparateur délivrant un signal d'erreur S proportionnel à la valeur absolue de la différence IE - E t ; une channe d'amplification o délivrant un signal apte à être, selon son signe, appliqué au moyen d'un organe de sélection a une première ou seconde voie comportant chacun un circuit, à la borne d'entrée duquel est appliqué le signal d'erreur S élaboré circuit dont la fonction est de~délivrer à partir dudit signal d'erreur S élaboré dont l'amplitude est la même que le signal d'erreur initialement obtenu, une impulsion de déclenchement actionnant un organe contrôlant la mise en marche, le sens de l'entraînement et la durée de fonctionnement dudit moteur. 3. Système d'asservissement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le signal obtenu à la sortie de la channe d'amplification est aiguillé vers la voie contenant le circuit qui actionne l'organe contrôlant la marche du moteur dans le sens d'entrainement qui conduit à la réduction de 1 'écart entre l'éclairement de référence et l'éclairement utile. 4. Système d'asservissement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'aiguillage vers la voie adéquate étant réalisé, le circuit intéressé déliVre une impulsion de déclenchement qui assure au moteur une durée de fonctionnement dépendant de la différence existant entre l'amplitude d'un signal synchrone en dents de scie généré par ledit circuit et l'amplitude du signal d'erreur S élaboré qui est la même que celle du signal d'erreur S initialement obtenu. 5. Système d'asservissement selon l'une des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que ledit organe de consigne est un potentiomètre réglable et ledit capteur, une cellule photorésistante, ces deux éléments étant montés de telle sorte qu'ils constituent un pont comparateur alimenté au moyen d'une source continue stabilisant et délivrant ledit signal d'erreur S. 6. Système d'asservissement selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la chaîne d'amplification comporte un premier amplificateur différentiel et un second amplificateur muni de moyen de stabilisation en courant et de limitation en gain. 7. Système d'asservissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second amplificateur comporte un condensateur monté en parallèle avec sor. impédance de contre réaction, introduisant ainsi une constante de temps rendant le système insensible aux perturbations extérieures de courte durée. 8. Système d'asservissement selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit organe de sélection est constitué d'une part par une diode D2 aiguillant dans la première voie le signal délivré à la sortie de la chaîne d'amplification lorsque celui-ci est positif, d'autre part par une diode D1 coopérant avec un amplificateur inverseur pour aiguiller ce signal vers la seconde voie quand il est négatif. 9. Système d'asservissement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les organes contrôlant la mise en marche du moteur sont des triacs dont les gachettes respectives reçoivent l'impulsion de déclenchement, ces triacs constituent chacun un interrupteur statique assurant la mise sous tension du moteur. 10. Système d'asservissement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un circuit R-C branché aux bornes de chaque interrupteur de fin de course élimine la surtension transitoire. 11. Système d'asservissement selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'un circuit R-C est branché entre les deux bornes dudit moteur. 12. Installation d'éclairage comportant un gradateur de lumière, caractérisée en ce qu'elle comporte un système d'asservissement selon 'une des revendications précédentes assurant un niveau d'éclairement constant.