Brevet FR2381384A1 — publié le 19780915

La présente invention a pour objet un dispositif destiné à effectuer, par voie électrique, la détection et la transmission de l'information relative à l'état de continuité électrique normale ou anormale qu'est susceptible d'occuper en cours de fonctionnement un élément contacteur électromécanique de commande d'un circuit récepteur inductif. Ce dispositif présente un intérêt essentiel dans les cas d'applications industrielles prévoyant la transmission d'une information issue d'une source de contrôle opérationnel commune à deux circuits électriques distincts dont l'autonomie réciproque de l'alimentation est impérative. Parmi les cas d'application présentant une telle caractéristique (impliqqant l'isolation galvanique entre les deux circuits) on peut citer, en particulier, celui des installations électrogène de secours à grande puissance dont la gestion fonctionnelle des principaux organes et notamment du moteur thermique (démarrage, régime, etc.) est confiée à un système logique de programmation automatique constituée d'un reseau câblé de relais électromagnétiques à alimentation autonome.Or, pour des raisons impératives, dictées notamment par les exigences du programme d'entretien de l'installation ou encore par celles qui sont impliquées par la conduite d'études systématiques de fiabilité, la nécessité s'est imposée aux exploitants de l'installation d'adjoindre au système de gestion câblé précité un système distinct d'enregistrement capable d'assurer la mémorisation chronologique des événements normaux et anormaux survenus au cours du fonctionnement automatique de l'installation et manifestés sous l'aspect d'informations logiques traduisant l'état fonctionnel des capteurs disposés aux différents emplacements adéquats de l'installation. Dans le cadre de cette application, le système d'enregistrement précité doit, afin d'éliminer toute possibilité de litige, répondre impérativement , outre la condition d'autonomie indiquée précédemment, à celle de l'indépendance de la nature logique de l'information recueillie à l'égard de l'état électrique des circuits du systdme de gestion dans lesquels sont disposés les capteurs. En d'autres termes, tout changement dans l'état de continuité électrique ("ouvert" ou "fers6") de l'élément contacteur du capteur à contrôler doit pouvoir étre immédiatement constaté et enregistré indépendamment du fait que ledit élément contacteur est ou non soumis à la tension d'alimentation du circuit inductif dont il est chargé. Dans ce but, le dispositif selon l'invention est carac térisé en ce qu'il est essentiellement constitué d'un transformateur, dans l'enroulement primaire duquel est inséré un élément résistif de détection et dont L'enroulement secondaire est apte à etre mis temporairement en court-circuit par la fermeture de l'élément contacteur à contrôler aux bornes duquel il est constam relié ment/ par l'intermédiaire d'un condensateur de très faible capacité Le transformateur, du type miniature, réalisé à partir d'un circuit magnétique en ferrite douce, est apte à être excité - au niveau de l'enroulement primaire - par un signal sinusoïdal issu d'un oscillateur dont la fréquence est environ 1000 fois supérieure à celle des réseaux de distribution électrique.Le rapport de transformation de l'enroulement primaire à ltenroule- ment secondaire procure un fonctionnement optimal du dispositif lorsqu'il est supérieur à I et voisin de 2. L'enroulement secondaire, outre la liaison faiblement capacitive précitée (de l'ordre d'une dizaine de nanofarads) en série avec l'élément contacteur à controler, comporte, directement connecté à ses bornes une branche constituée de deux diodes zener opposées en série. Lorsqu'au signal traduisant l'état de continuité électrique de l'élément contacteur à contrôler apparaît aux bornes de la résistance de détection en série avec l'enroulement primaire, sous la forme de la présence ou de l'absence du signal sinusoldal d'excitation, cette derniere est mise en forme logique aux fins d'enregistrement par un circuit constitué par une cellule d'intégration suivie d'un étage amplificateur transistor du type tout ou rien. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention et permet en outre d'en bien comprendre le principe et le fonctionnement. . La figure 1 est un schéma général du dispositif. . La figure 2 est un diagramme chronologique des signaux émis par le dispositif. La figure 3 est un schéma équivalent du dispositif. Sur le schéma de la figure 1 on voit un élément contacteur K appartenant à un capteur (par exemple un thermostat) chargé de commander la mise sous ou hors tension de la source de courant continu ou alternatif E, une charge Lr constituant le solénoïde d'un récepteur inductif (par exemple une électrovanne).Le pro blème posé par le contrôle autonome et permanent de l'état de continuité électrique de l'élément contacteur K est résolu par l'utilisation d'un transformateur miniature T dont le circuit magnétique est constitué par un pot de ferrite douce (dimensions 11 x 7 mm) dont l'enroulement primaire N, (100 spires) en série avec une résistance RD (2,2 K# ) est excité par le signal sinu soidal e1 (14 V crête à crête, 100 KHz) et dont l'enroulement secondaire N2 (50 spires) est relié aux bornes de l'éléiaent contacteur K par l'intermédiaire d'un condensateur C2 (10 nF, 600 V) gracie à une ligne de prise d'information Z (de longueur comprise entre 0 et 20 m). L'enroulement secondaire N2 comporte, en outre, directement branché à ses bornes une série de deux diodes zener (12V) montées en opposition, destinées à supprimer les surtensions nuisibles susceptibles d'apparaître aux bornes du secondaire N2 et par suite du primaire N1 du fait de la commande par l'interrupteur K du solénolde Lr alimenté par la source autonome E (12 V à 380 V) de tension continue ou alternative (50 hz). L'explication théorique du fonctionnement du dispositif est fournie en considération du schéma équivalent de la figure 3 dans lequel -g1 est la pulsation du signal d'excitation e1, X est la pulsation de la tension d'alimentation de la charge inductive commandée par l'élément contacteur K du capteur et n est le rapport N2/N1 du nombre de spires du transformateur T.Ce schéma équivalent peut être établi en choisissant les valeurs convenables de M1 et des différents composants du dispositif afin d'avoir î/c21 RD ; L W 1 RD ; 1/C2w > > RD Ainsi, lorsque K est ouvert (ou lorsque étant fermé sa continuité électrique est mauvaise),la résistance de détection RD 2 se trouve en série avec une impédanceL wl/n2 très grande, ce qui donne au signal e2 une valeur très petite (environ e1/10 quelle que soit la valeur de E) ; par contre, lorsque K est fermé, le signal e2 est de valeur égale à celui du signal d'excitation el. Le circuit électronique de détection branché aux bornes de la résistance RD (fig. 1) et destiné à transformer en état logique "tout ou rien" e3 (figure 2) enregistrable la présence ou l'absence du signal sinusoïdal e2,est de conception classique bien que présentant, toutefois, grâce à la présence de la diode D, un effet de seuil évitant la détection du signal e2 résiduel qui subsiste lorsque l'élément contacteur K est ouvert. Ce circuit de détection est en fait constitué d'une cellule d'intégration suivie d'un étage d'amplification dont les composants (fig. 1) présentent par exemple les valeurs suivantes R6 = 22 k , R3 = 10 kS , C3 = 15 nF , R5 = 33 kQ , R = 47 kS R4 = 47 k , C4 = 0,1 pF , U = 12 V. REVEtDICATIONS 1.- Dispositif de contrôle de l'état de continuité électrique d'un élément contacteur électromécanique destiné à commander l'alimentation, en courant continu ou en courant- alternatif à fréquence industrielle, d'un récepteur à solénorde, comprenant un transformateur et assurant l'isolation galvanique entre le dispositif et le circuit dans lequel est inséré le contacteur, le con trôle sweffectuant aussi bien en présence qu'en l'absence de cou- rant dans le circuit, dispositif caractérisé pr le fait que l'enroulement primaire du dit transformateur est disposé en série avec une résistance de détection et est excité par un signal à haute fréquence, et que l'enroulement secondaire du dit transformateur, aux bornes duquel le dit élément contacteur à contrôler est en permanence branché, peut etre mis temporairement en courtcircuit par le dit élément contacteur. 2.- Dispositif de contrôle suivant la revendication 1, dans lequel le dit transformateur est un translormateur miniature dont le circuit magnétique est en ferrite douce, et le dit signal a une fréquence environ mille fois supérieure aux fréquences usuelles des réseaux de distribution électrique0 3.- Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le rapport entre le nombre de spires du dit enroulement primaire et le nombre de spires du dit enroule. 4.- Dispositif de contrôle suivant l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le dit enroulement secondaire est mis en courtcircuit par le dit élément contacteur par l'intermédiaire d'une liaison électrique comprenant un condensateur d'une capacité voisine de 10 nanofarads. 5.- Dispositif de contrôle suivant l'une des revendications 1 à 4, dans lequel une série de deux diodes Zener montées en opposition est branchée aux bornes du dit enroulement secondaire. 6.- Dispositif de contrôle suivant lune des revendications 1 à 5, dans lequel le signal sinusodal, traduisant l'état de continuité électrique du dit élément contacteur et recueilli aux bornes de la dite résistance de détection, est transformé, par un cir cuit du type tout ou rien comprenant un étage intégrateur à effet de seuil suivi d'un étage amplificateur à transistor, en un signal logique qui est enregistré.