Brevet FR2386122A1 — publié le 19781027

La presente invention a pour objet les relais à maintien magnétiqueyen particulier ceux d'entre eux dont la partie active est constituée par au moins un contact bis table à maintien magne tique dans lequel un système de deux lames conductrices faites en un matériau, remanent ou non, peuvent être maintenues en contact electrique par l'effet d'un champ magnetique. Il existe dans le commerce deux principaux types de tels contacts à maintien magnetique:ceux dans lesquels le matériau conducteur des deux lames est doue de rémanence magnetique et ceux dans lesquels le materiau n'est pas remanient. Chacune des lames est soumise a un champ magne tique qui commande leur position. Lorsque le materiau de la lame est remanent, le maintien dans la position comr mandee est l'effet de la remanence. Dans ces contacts une ou plusieurs bobines, ou enroulements, entourent les lames. Ces bobines peuvent être alimentees par un courant electrique. On donne a de tels contacts le nom de contacts "hard-reed", d'origine anglo-saxonne. Pour le second type de contacts, dans lequel les lames sont faites d'un materiau conducteur electrique non remanent, les positions d'ouverture et de fermeture du contact sont encore maintenues magnetiquement, mais par le jeu d'un aimant. Ce second type de contacts est communement design dans le langage technique par l'appellation "soft-reed", d'origine anglo-saxonne. Une des caractéristiques les plus interessantes des contacts à maintien magnetique de l'un et l'autre types est leur tres grande fiabilite. Lorsqu'il s'agit d'utiliser des relais bistables, elements de circuit extrêmement employés dans les systèmes automatises?en particulier en telephonie, on recourt jusqu'à present a des relais electromecaniques classiques parce qu'ils sont peu coûteux et de faible encombrement. Toutefois la fiabilite des relais électromécaniques est notablement inférieure à celle des contacts à maintien magnetique scelles. Il est donc interessant de mettre au point des relais utilisant des contacts à maintien magnetiquenen particulier des contacts a maintien magne tique inclus dans une ampoule scellee. fie tels contacts a maintien magnetique scelles ont en effet une fiabilite très elevee et des dimensions d'encombrement relativement faibles. Toutefois les relais utilisant des ampoules hard-reed sont rendus plus encombrants par des bobinages de commande volumineux. De ce fait, leurs dimensions d'encombrement sont comparativement moins favorables que celles des relais electromecaniques classiques. C'est pour repondre de façon pratique à des exigences de fiabilité élevées tout en conciliant les exigences dimensionnelles et celles de restriction du nombre de points de connexions exterieures que la presente invention propose des montages de relais a maintien magne tique utilisant au moins un contact à maintien magnetique sous ampoule scellée utilisant des bobines de commande à encombrement minimum. En particulier l'invention propose la réalisation d'un relais à maintien magnétique incluant un ou plusieurs contacts bistables,remarquable en ce qu'il ne nécessite qu'unie seule source de courant pour assurer un fonctionnement bistable à partir de trois points d'acces et en ce qu'il ne comporte que deux bobinages de cox comaande,activés sinailtanément pendant les phases de changement d'état. Pour réaliser un tel relais bis table l'invention montre qu'il suffit d'incorporer une résistance dans le montage extérieur au relais bistable à maintien magnétique. Selon des variantes de réalisations voisines,l'invention propose plusieurs montages de relais à maintien magnétique, remarquables en ce qu'ils consistent à incorporer dans le circuit de commande du,ou des relais à contacts scellés soit deux résistances de valeurs différentes, soit deux résistances de même valeur, soit encore trois résistances. L'invention propose encore un montage de relais à maintien magnétique, remarquable en ce qu'il ne comporte que deux points d'acces pour assurer un fonctionnement bistable dans lequel le maintien en position de repos et en position de travail résulte de l'application simultanée de potentiels de valeur différente à chacun desdits points d'accès. Le montage préconisé est encore remarquable en ce qu'il inclut au moins trois diodes. L'invention prévoit encore des montages de relais à maintien magnétique composites comprenant au moins un des relais élémentaires à trois acces qu'elle préconise et remarquables en ce que, grâce à l'adjonction d'une ou de plusieurs diodes, le nombre de leurs points d'acces est inférieur à celui des points d'acces des relais élémentaires qu'ils comprennent. L'invention propose aussi un montage d'association de plusieurs relais bistables à maintien magnétique destiné à réduire le nombre des points d'accès. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels La figure I représente le schéma de montage d'un relais à maintien magnétique à trois acces à partir d'un relais bistable à quatre bornes et d'une résistance. La figure 2 représente le schéma de montage d'un relais à maintien magnétique à trois accès comportant deux résistances. La figure 3 représente un autre schéma de montage d'un relais à maintien magnétique à trois acces et deux résistances. La figure 4 représente un schéma de montage de relais à maintien magnétique à trois acces incluant trois résistances. Les figures 5, 6, 7 et 8 représentent quatre variantes de montage de relais à maintien magnétique à deux acces seulement. La figure 9 représente un montage de relais à maintien magnétique associant une paire de relais bistables avec un nombre réduit de points d'accès. La figure 1 représente un premier schéma de montage de relais à maintien magnétique selon l'invention. Le tracé en petits traits interrampus I y figure la disposition des bobinages élémentaires autour du contact bis table à maintien magnétique scellé, désigné encore par l'expression relais élémentaire. Il s'agit ici d'un contact complet sous ampoule scellée 10. Les deux lames 3 et 4 sont faites d'un matériau rémanent, le contact est du type "hard-reed". La bobine 5 extérieure à l'ampoule entoure la lame 3, la seconde bobine 6 entoure de mR la lame 4. Les entrées et sorties des deux bobines 5 et 6 sur la figure 1 sont les bornes il et 13, 12 et 14. Le tracé en longs traits interrompus 2 figure l'enceinte du relais selon l'invention. il apparait que cette enceinte inclut l'enceinte contenant le relais bistable à quatre bornes. Le nombre des points d'acces sur l'enceinte 2 du montage de relais selon l'invention est réduit à trois. L'accès 15 est un point commun d'alimentation des deux bobines. Relié à l'extérieur à une source de tension, non figurée, il est mis en connexionjdune part avec la borne d'entrée il de la premiere bobine 5 du relais élémentaire 1, d'autre part, avec l'entrée d'une résistance 7 dont la sortie est reliée d'une part avec la borne d'entree 13 de la seconde bobine 6, d'autre part avec l'accès 17 de position de repos.Par ailleurs les bornes de sortie 12 de la première bobine et 14 de la seconde bobine sont reliées par une connexion à l'accès 16 de la position de travail. La mise en position de travail est réalisée par la circulation d'un courant dans les bobines de 11 vers 12 et de 13 vers 14 de façon à ce que les flux créés, parallèles et de même sens, provoquent la fermeture du contact. La mise en position de repos est au contraire la conséquence d'une circulation du courant de il vers 12 et de 14 vers 13 qui crée des flux anti-parallèles. Dans le montage de la figure 1 l'application de potentiels différents sur les accès 15 (point commun d'alimentation) et 16 (accès de la position de service) provoque la mise en position de travail puisque le courant circule selon le sens indiqué par la flèche F,en parallèle,dans la premiere bobine 11-12 et dans la résistance 7,en série avec la seconde bobine 13-14. Au contraire, une même différence de potentiel que dans le cas de la mise au travail, appliquée entre les acces 15 et 17 provoque la mise en position de repos puisque le courant circule dans la résistance 7 et en opposition dans les bobines 11-12 et 13-14. En donnant à la résistance 7 une valeur égale à celle de la résistance de l'enroulement de chaque bobine on peut realiser un équilibre entre les courants de commande pour l'une et l'autre positions. Toutefois les courants dans les deux bobines sont différents. En particulier dans la mise au travail le courant est plus élevé dans la premiere que dans la seconde bobine. On peut vouloir équilibrer les courants. La figure 2 représente un schéma de montage dans lequel cet équilibre est réalisé par l'adjonction d'une seconde résistance 8 entre le point conaun 15 et la lame d'entrée Il de la premiere bobine. Dans cette deuxieme variante de montage le fonctionnement pour la mise au travail et pour la mise en repos s opère de la meme maniere que dans le schéma de la figure 1. Cependant, ici, les courants de commande de mise au travail et de repos sont différents tandis que les courants parcourant les bobines sont équilibrés. On peut désirer cumuler l'avantage de courants de commande équilibrés et celui d'égaler les courants dans les deux bobines. La figure 3 représente un schéma de montage dans lequel l'équilibrage des courants de commande est ménagé grâce à l'adjonction d'une résistance 7' de meme valeur que la résistance 7. On voit que la résistance 7' est branchée entre la borne de sortie 12 de la bobine 5 et de la borne d'entrée 13 de la seconde bobine 6 tandis que la résistance 7 est située entre les bornes 12 et 14 et l'acces 17 comme le schéma l'illustre de façon claire. Ainsi dans la commande de mise au repos,la charge vue de l'acces 17 est la même que celle vue de l'accès 16,ce qui permet l'équilibrage des courants des deux comandes. Pour cumuler le double équilibrage, l'un des courants de commande et l'autre des courants dans chacune des bobines, on peut encore, selon la variante de montage illustrée par la figure 4 adjoindre une troisième résistance 9 qui, en parallele sur la bobine 11-12, relie en série, comme l'illustre clairement la figure 4 l'acces 15, la résistance 7' et l'accès 16. Les deux resistances 7' et 7 sont ici, comme dans le schéma de la figure 3, d'égale valeur. Le fonctionnement est le même que celui décrit ci-dessus en référence aux schémas précédents. La valeur de la résistance 9 est choisie de manière à équilibrer la valeur des courants dans les deux enroulements de bobines 5 et 6. Il y a bien équilibrage des courants de commande pour l'une et l'autre position de travail et de repos et, simultanément, équilibrage des courants parcourant les deux bobines. Tous les montages représentés par les figures 1 à 4 ont une double propriété: d'une part le fonctionnement bis table du relais est opéré à partir d'une même différence de potentiel appliquée entre un point commun 15 et un autre point d'accès, soit le point 16 pour la mise au travail, soit le point 17 pour la mise au repos, d'autre part, le relais ne comporte que trois accès, nombre inférieur à celui des bornes (quatre), que comporte le relais élémentaire bistable à maintien magnétique 1 qu'il inclut. Une seconde famille de montage de relais très simples est illustrée par les figures 5 à 8. Ces relais ont entre eux un caractère commun : ils ne comportent chacun que deux points d'accès. La figure 5 représente une premiere réalisation de montage typique de cette famille. Ce montage ne nécessite que l'adjonction de quatre diodes d1, d2, d3, d4. Les deux accès du relais 20 sont les points communs : 15, qui est un point commun d'alimentation, et 18 qui est un point commun utilisable, tant pour le travail que pour le repos. La borne d'entrée 11, de la première bobine est reliée d'une part au point commun 15 par l'intermédiaire de la diode dl, passante dans le sens de 15 vers 11, bloquante en sens inverse, d'autre part avec la borne d'entrée 13 de la seconde bobine par l'intermédiaire de la diode d2 bloquante de 11 vers 13 et passante de 13 vers 11.L'accès 15 est encore relié par l'intermédiaire de la diode d3 à la borne de sortie 12 de la première bobine, ladite borne 12 étant reliée par l'intermédiaire de la diode d4 à la borne-d'entrée 13 de la seconde bobine. La diode d3 est passante dans le sens de 12 vers 15 et bloquante en sens inverse tandis que la diode d4 est passante dans le sens de 12 vers 13 et bloquante en sens inverse. Enfin la borne de sortie 14 de la seconde bobine est reliée sans intermédiaire à l'accès commun 18. La mise en position de travail résulte de l'application au point d'accès 15 d'un potentiel plus elevé que celui appliqué au point d'accès 18. La mise en position de repos résulte, à l'inversa, de l'application au point d'accès 18 d'un potentiel plus élavé que celui appliqué au point d'accès 15. il se déduit du schéma de la figure 5 que dans ce montage les courants sont totalement équilibrés puisque les charges dans les enroulements de chaque bobine sont les mêmes que vues des points d'accès. Dans la mise au travail les diodes d1 et d4 se débloquent. Dans la mise en repos le potentiel en 18 étant- supérieur a celui appliqué en 15 ce sont les diodes d2 et d3 qui se débloquent. Pour réduire le nombre de diodes utilisé, la figure 6 représente un montage simplifié dans lequel la diode d2 est supprimée. Dans ce montage la branche 15-d1-13 subsiste avec la diode d1 entre les points 15 et 11. La branche parallele 15-d3-12 subsiste sans modification tandis que la borne de sortie 12 de la première bobine est reliée,par l'intermédiaire de la diode d41à la borne de sortie 14 de la seconde bobine laquelle est reliée directement à l'accès 18. Dans le fonctionnement de ce montage le courant de mise au travail se répartit en parallèle dans les deux bobines, les diodes d1 et d4 étant débloquées. Pour la mise au repos le courant de commande traverse les deux bobines en série, la diode d3 étant alors débloquée. Mais les courants de mise au travail et de mise au repos sont différents. Pour réaliser un équilibrage de ces courants de commande, la figure 7 représente une variante de montage comportant une résistance R dans le bras de montage de l'accès 15 à la borne 11, en série avec la diode d1 qui sert dtintermediaire entre les points 15 et 11. On peut encore envisager de réduire le nombre des points d'accès d'un relais à trois accès, tel l'un de ceux réalisés, selon l'un des montages de l'invention illustrés par les figures 1 à 4. Comme le montre le montage de la figure 8 on incorpore deux diodes d1 et d2 montées en parallèle ; l'une dt dont la cathode est reliée au point commun de mise au travail et au repos et dont l'anode est reliée au point 16 de l'une ou l'autre des figures 1 à 4, l'autre d2 dont la cathode est reliée au point 17 de l'une ou l'autre des figures 1 à 4 et dont l'anode est reliée au point commun de mise au travail et au repos. Cowme il va de soi le point commun 15 d'alimentation est commun aux montages du relais 2 à trois accès et du relais composite 20' à deux accès. On voit que selon le sens de la différence des potentiels appliqués d'une part à l'accès 15 et d'autre part à l'accès commun de commande 18 le courant passera ou non par la diode d1 et ne passera pas ou passera par la diode d2. C'est-à-dire que l'accès de mise au travail et de mise au repos est sélective- ment garde, alternativement par l'une ou l'autre des diodes, de maniera à ce que l'aces 18 réalise un point commun de commande sélective de la position du relais composite. Enfin la figure 9 illustre une autre forme d'application de l'invention selon laquelle une paire de relais à maintien magnétique 1 et 1', comportant chacun quatre bornes de bobinas,est associée pour former un relais composite 20" à quatre accès. L'association est pratiquée dans ce montage de la façon la plus simple : la borne d'entrée de la première bobine de 1 est reliée à l'accès 11'. La borne de sortie de la première bobine de 1 est reliée à la borne d'entrée de la première bobine de 1'. La borne d'entrée de la seconde bobine du contact 1 est reliée directement à l'accès 13'. La borne de sortie de la première bobine du second contact I' est directement reliée à l'accès 12'. La borne d'entre de la seconde bobine du second contact 1' est reliée directement à l'accès 14'. C'est-à-dire que les premières bobines sont en série entre les accès 11' et 12' et les secondes bobines en série entre les accès 13' et 14' mais avec inversion du sens de la seconde bobine. il est évident que le groupement associatif 20" illustré par la figure 9 et comportant quatre accès 11', 12', 13', 14' est totalement échangeable avec un relais simple pour pouvoir revenir à trois accès conne c'est le cas dans le montage de la figure 1. Et aussi bien à deux accès conme c'est le cas dans la figure 5. il suffit en effet d'échanger le relais elémentaira I de la figure 1 par le relais composite 20". On remarque en effet que le groupement associatif 20" fonctionne comme un relais unique, tel celui de la figure 1.puisque le relais 1' est toujours dans l'état complémentaire du relais 1. Les montages des figures 8 et 9 montrent que toute association-entre contact élémentaire et relais élémentaire est susceptible d'être réalisée selon les modes décrits par la présente invention. L'invention offre le très grand avantage de fournir des montages d'une grande simplicité. Jusqu'à présent des relais bistables à maintien magnétique étaient construits à partir de contact hard-reed, avec trois enroulements de commande disposés en étoile, dont deux seulement étaient actifs à un instant donné. D'autres étaient réalisés avec deux enroulements répartis sur toute la longueur des ampoules hard-reed dont un seulement était actif à un instant donné, ces derniers nécessitaient un tri des contacts et ils avaient une plage de courant de fonctionnement réduite. Alors qu'un relais conforme à l'invention peut utiliser n'importe quel type de contact hard-reed et peut fonctionner dans des plages de courant très larges. Les montages connus étaient plus encombrants et plus couteux que les solutions apportées par l'invention qui ne comprennent en aucun cas plus de deux enroulements par contact. Le gain se situe à plusieurs niveaux : plage de courant de fonctionnement, encombrement spatial, prix de revient, facilité de construction, d'exploitation et fiabilité. Enfin la réduction du nombre des points d'accès est un facteur important de simplification dans le domaine des systèmes dans lequel le nombre de branchements est elevé : tels ceux de téléphonie, d'automatisation, etc... Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation utilisant des contacts hard-reed, ils s'étendent à des relais à base de contacts soft-reed dans lesquels l1élément bistable est un aimant. On comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Relais à maintien magnétique comprenant au nains un contact scellé à la-es, éventuellement rémanentes, et des bobines de commande à activation simultanée, caractérisé en ce que son fonctionnement est commandé par l'intermédiaire d'un nombre de points d'accès inférieur au nombre de bornes des bobines de commande. 2. Relais à maintien magnétique selon la revendication I, caractérisé en ce que, comprenant un seul contact scellé et deux bobines de commande, une seule source de courant suffit à lui assurer un fonctionnement bistable à partir de trois points d'accès. 3. Relais à maintien magnétique selon la revendication 2, dans lequel les trois points d'accès sont:un point commun d'alimentation, un point de position de travail et un point de position de repos, caractérisé en ce qu'il inclut une résistance par l'intermédiaire de laquelle les bornes d'entrée des deux bobines du relais sont reliées tandis que la borne d'entrée de la première bobine est directement reliée au point commun d'alimentation, que la borne d'entrée de la seconde bobine est directement reliée au point de la position de repos et que les bornes de sortie des deux bobines sont directement reliées, d'une part entre elles, et, d'autre part, avec le point de position de travail. 4. Relais à maintien magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il incluant, en plus de la résistance précitée, une seconde résistance, de, valeur différente, par l'intermédiaire de laquelle la borne d'entrée de la première bobine du contact bistable est reliée au point commun d'alimentation de sorte que cette meme borne est reliée avec la borne d'entrée de la seconde bobine par ltintermediaire de la première et de la seconde résistance, les bornes de la seconde bobine étant reliées à la première résistance et aux points d'accès de travail et de repos de la même manière que dans le relais défini par la revendication 3. 5. Relais à maintien magnétique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il inclut deux résistances de même valeur, en ce que la borne d'entrée de la première bobine du contact bis table est reliée directement au point commun d'alimentation, la borne de sortie de la première bobine est reliée par l'intermédiaire de la première resistance, avec, d'une part la première borne d'entrée de la seconde bobine et,d'autre part avec le point de position de repos5 et en ce que, par l'intermédiaire de la seconde résistance, la borne de sortie de la première bobine est encore reliée avec la borne de sortie de la seconde bobine et avec le point de position de travail. 6. Relais à maintien magnétique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il inclut une troisième résistance de valeur différente des deux résistances précitées, ladite troisième résistance étant utilisée pour servir d'in termédiaire dans la connexion de la borne d'entrée et de la borne de sortie de la première bobine du contact bistable. 7. Relais à maintien magnétique selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il inclut seulement un relais bistable à quatre bornes et deux points communs d'accès : un premier point d'alimentation et un second point destiné à la commande et au maintien des positions de travail et de repos et en ce que l'application simultanée à ces deux points communs de deux potentiels de valeur différente suffit à lui assurer un fonctionnement bistable. 8. Relais selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il inclut au moins trois diodes. 9. Relais selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un relais élémentaire à trois accès selon la revendication 2. 10. Relais à maintien magnétique composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il groupe au moins deux relais élémentaires bistables.