Brevet FR2415383A1 — publié le 19790817

La présente invention a pour objet une alimentation électrique stabilisée basse tension fournissant à partir de courant alternatif une source de courant continu. Cette alimentation permet d'assurer soit le fonctionnement en continu d'un circuit d'alarme constitué de détecteur, d'incendie ou de vol, soit de recharger en continu une batterie d'accumulateurs destinée à assurer l'alimentation du circuit d'alarme en cas de défaillance du secteur. En effet la garantie demandée à ces ensembles de détection et d'alarme consiste a assurer un parfait fonctionnement quelle que soit la défaillance des sources d'énergie électrique utilisées. D'autres conditions sont exigées par le constructeur, par exemple la source d'énergie ne doit pas provoquer d'alarme intempestive et ne doit pas entre à l'origine d'un incendie quelconque. Ces deux dernières conditions obligent constructeurs etbutilisateurs d'installations d'alarmes a employer des sources d'énergie basse tension. On connait déjà dans le commerce des ensembles d'alimentation basse tension qui sont destinés à des installations de veille ou d'alarme. Ils sont généralement composés d'un générateur de courant continu assocIé à une batterie d'accumulateurs montés en série. Cette organisation permet de disposer d'une alimentation basse tension mais présente quelques inconvénients notables. Citons notamment - la difficulté de controler l'état de charge de la batterie - la tension continue utilisable reste toujours plus élevée que la norme imposée pour ce type d'alitentation. Afin de pallier ces inconvénients,on réalise un montage en parallèle de la batterie d'accumulateurs et du chargeur de façon à rendre indépendants les circuits électriques d'utilisation. La batterie d'accumulateurs se trouve alors en position d'attente, et dès que l'état de charge de celle-çi est insuffisant, un relais provoque l'introduction du circuit de recharge issu du secteur. Cette organisation permet un contrôle plus facile de l'état de bon fonctionnement de la batterie d'accumulateurs et n'altère en rien le fonctionnement général de l'installation de détection et d'alarme. En outre, il répond aux normes et conditions imposées pour alimenter tout système de détection et d'alarme et qui sont définies suivant la norme NFS 61950 ow il est dit que : l'alimentation comporte deux sources électriques distinctes, chacune d'entre elles étant capable de fournir une énergie suffisante pour permettre au système d'assurer toutes ses fonctions. L'alimentation comprend une source auxilliaire d'avertissement servant à signaler l'insuffisance éventuelle de l'une des deux alimentations électriques. A ces conditions enumérées et imposées aux sources d'énergie, ajoutons les spécifications techniques qui précisent que - l'alimentation, comprenant chargeur et batterie d'accumulateurs, doit pouvoir fonctionner de façon satisfaisante pour des variations de +10 et de -15 de la tension normale de la source principale (secteur). - lorsque l'alimentation principale ne fonctionne plus, la mise en service de la source secondaire ( batterie d'accumulateurs) doit être instantaol;; - la mise en place de la source secondaire s'effectue à l'aide d'un relais ou d'une bascule, par exemple dont le fonctionnement ne doit provoquer aucune alarme intempestive. - le fonctionnement autonome de la source secondaire dure plus de 12 heures; après ce laps de temps elle doit pouvoir assurer normalement l'alimentation, durant 5 minutes de l'alarme sonore ou lumineuse (la source principale restant inopérante). - une signalisation visuelle pour "hors service" d'une des deux sources d'énergie doit être adaptée à l'ensemble du dispositif ainsi qu'une signalisation sonore et lumineuse indiquant la mise hors service des deux sources; elle est alors alimentée par une source auxilliaire dont le fonctionnement est garanti 1 heure. la présente invention objet de ce dépôt permet d'assurer ces conditions conformes aux normes demandées. Ainsi elle se caractérise par l'assemblage d'un redresseur de courant qui peut être alimenté par le secteur sous 220 V ou 110 V (50 EZ) et qui fournit une source de courant continu basse tension de 24 V. L'une de ces sorties basse tension est utilisée pour recharger une batterie d'accumulateurs (alcalins ou acides) sous une intensité de courant de 0,7 ampères. Ces valeurs ont été établies afin de garantir que la recharge d'une batterie d'accumulateurs dont la capacité est de 20 ampères/heure, sera achevée après moins de 30 heures. La batterie d'accumulateurs et le circuit redresseur du courant électrique sont montés en parallèle. Le principe consiste à basculer de l'alimentation basse tension secteur à l'alimentation basse tension batterie d'accumulateurs (source secondaire) simplement à l'aide d'un inverseur constitué de relais et branché sur la source principale (secteur). Un deuxième relais branché sur la source secondaire permet de maintenir en charge la batterie lorsque celle-ci a sua tension au-dessous d'un seuil correspondant à 2v,18 par élément. Durant la charge de la batterie, le redresseur fournit une énergie permettant d'assurer la charge de la batterie et le fonctionnement de l'ensemble. Le dispositif fonctionne ainsi en continu, permettant de se prémunir contre toute panne inopinée du secteur ou de la source auxiloiaire d'énergie. Lorsque des circonstances exceptionnelles provoquent la mise hors service des deux sources d'énergie basse tension, il a été aménagé une alarme lumineuse et sonore; celle-çi branchée sur une alimentation auxil iaire fonctionne dès que le défaut d'alimentation est détecté ; lorsque seulement l'une des deux sources est anutilisable un signal lumineux avertit. Un thermostat placé près des points sensibles du circuit électri que commande l'arrêt de l'alimentation électrique du secteur lorsque celui-çi subit un échauffement anormal, supérieur à 850C. On a placé une protection identique afin de se prémunir contre les court-circuits. En outre et afin d'augmenter la fiabilité de l'ensemble, les cablages électriques sont réalisés à l'aide de conducteurs en cuivre protégés par un isolant conformément aux règles de l'Art Les relais et bascules développent lors des ruptures de tout contact électromécanique une puissance inférieure à celle qui serait nécessaire pour provoquer un maavaiA fonctionnement du circuit d'utilisation. La présente invention objet de ce dép8t possède ainsi de nombreux avantages qui sont - une grande fiabilité ae fonctionnement - une mise en oeuvre facile - une grande simplicité de réalisation permettant notamment des réparations aisées. - un contrôle continu du bon fonctionnement de la source secondaire (batterie d'accumulateurs) - un contrôle continu d'un bon fonctionnement général - un prix de revient peu élevé - une miniaturisation aisée. En outre, elle répond totalement aux conditions exigées par la norme française NFS 619 50 décrite pour ce type de matériel. A ces avantages, ajoutons que l'ensemble a été conçu et réalisé afin d'obvier à de nombreux inconvénients permettant - d'éliminer, lors du passage d'une source basse énergie à l'autre, l'action d'un fonctionnement normal ( par ex. absence de déclenchement d'alarme ) ou alarme intempestive. - de se garantir contre tout échauffement pouvant provoquer un quelconque sinistre. - d'assurer un fonctionnement continu en l'absence, mveme persistante, de l'alimentation générale. L'invention consiste en la mise en oeuvre de moyens connus - redresseur de courant électrique - batterie d'accumulateurs rechargeable - inverseur à relais et de moyens nouveaux - circuit électrique réunissant par un montage en parallèles le redresseur de courant électrique et la batterie d'accumulateurs, afin d'alimenter sous basse tension, par un jeu de relais, soit la recharge de la batterie, soit l'alimentation d'un circuit de détection de vol ou d'incendie. Afin d'obtenir un matériel nouveau : - alimentation stabilisée basse tension à fonctionnement permanent. L'invention sera mieux comprise grâce aux dessins et planches annexés qui ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. On trouve sur la planche 1/5 le dispositif vu de face. La planche II/5 représente la face arrière de l'alimentation. Sur la planche III/5 on a fait apparaitre une vue de c8té représentant l'organisation générale et les réglages. Sur la planche IV/5 on a figuré une disposition générale des éléments électriques visibles lorsque l'on élimine le bati de protection. Enfin la planche V/5 représente le schéma électri que et le principe de fonctionnement. En se reportant à la planche I/5 on découvre la face avant (1) de l'alimentation dont les dimensions permettent son insertion dans un rack de 10cm. x 12cm.x 16cm. La fixation de cet élément avec le montant du rack rigide est obtenue au moyen de @ @ vis @@ qui actionne un loquet de blocage. On a visualisé sur cette face le voyant d'alimentation informant que le raccordement avec le secteur fonctionne ainsi que le fusible F1 protégeant la source auxilliaire de courant basse tensionsLa vis 34 fixe sur le bati le circuit électronique non représenté ici.Sur la planche II/5 représentant la face arrière du module d'alimentation d'alimentation on découvre essentiellement les radiateurs (12) pour transistors ainsi que les broches (3) de connection des circuits de contrôle et d'alimentation, La fiche (22) permet d'alimenter directement le dispositif avec le secteur 110v ou 220v (50 Hz). Cette fiche , fixée au bati avec la visserie (3G)ç peut avoir les dimensions de chacune des broches. Une sécurité contre les court-circuits éventuels provenant du secteur est aménagée par l'insertion du fusible F2 En se reportant sur la planche III/5 on trouve les transistors généralisés par le symbole (U) fixés par la visserie (45) et montés sur les radmateurs (12). Le pont à diodes est fixé sur son radiateur (52) par la visserie (50) et (49). La fixation du module sur l'ensemble du rack est obtenue par une vis imperdable munie de son oeillet de rétention (31) (32). La figure IV représente une vue éclatée du montage. Le transformateur 220v/30v (tir) est fixé sur le bati par un serrage des boulons (44) sur une partie du socle représenté en (6). Le socle support (6) est relié à la face avant du module par la plaque (7). Le transformateur à double enroulement est protégé par un capot symbolisé en (9). On a représenté en (27) les orifices passe-fil permettant d'alimenter le pont de diodes (P32), non représenté ici, fixé sur la plaque de refroidissement (11). On trouvera en Ci une capacité destinée à ltéquilibraZe de ce pont de diodes et située à côté du transformateur Tr. Cette capacité est retenue sur le socle (6) par une attache de cablage (24). Le thermostat (Th) est placé près du transformateur et retenu par le rivet (51). Le second pont de diodes (pu1) destiné à réguler le courant débité par la source auxiliaire a été placé sur la partie supérieure du module. Les transistors de puissance symbolisés par g isolés par les rondelles de mica (19) et (20) sont refroidis à l'air par les radiateurs principaux (12) et d'appoint (18). Afin d'éviter l'échauffement intempestif on a complétas le dispositif de refroidissement par un jeu de radiateurs additionnels (14) et (16), l'ensemble étant retenu par le point (41). Le jeu de visserie (46) (43) sert à retenir le fusible de scu- rité (F2) protégeant l'ensemble d'une surtension issue du secteur. En se reportant à la planche V/5, le schéma élec tri que dessiné permet de découvrir le circuit électrique et son alimentation. Le secteur d'alimentation en courant alternatif arrive en A où il est transformé en tension continue de 30v par le transforma- teur (Tri) associé à des ponts de diodes. L'échauffenent du transformateur est détecté par le thermostat (Thi). Sur le circuit secondaire du transformateur on prélève deux alietations basse tension; la première est redressée et régulée par le pont de diodes (PD2) associé à une capacité de filtrage (C1), un transistor ballast (T7), lui-même commandé par le transistor ( T3 ) placé sur un circuit de résistances R2 , R3 , - La régulation est réalisée par le transistor (g4) réglé par un potentiomètre shunté associé à la référence constituée par la diode zener (Z1). Le circuit capacité résistance R2, R3 et C2 constitue une cellule de déphasage évitant toute oscillation de l'ensemble et permettant d'atténuer le taux d'ondulation en sortie. La seconde basse tension constitue la source auxilliaire; elle est régulée par le pont à diodes (PD 1)qui ne dispose d'aucun filtrage et est connecté sur le circuit secondaire du transformateur (Tr 1). La polarité négative du pont de diodes PD 1 est référencée à la polarité positive du pontffediodes PD 2. La sortie du pont à diodes PD 1 est connectée à un transistor ballast (T5) commandé par le transistor (T1) et dont la régulation est obtenue par le circuit comprenant le transistor (12) associé à un circuit de résistances comprenant notamment une capacité (C3). Les transistors (v8) et (T9) connectés sur un circuit de résistances constituent un premier détecteur de seuil à hystéresis qui, lorsqu'ils sont alimentés, excitent le fonctionnement du relais (RS). Ce circuit a comme référence une diode zener (Z2). Les capacités (C4) et (C5) montées sur un circuit résistant stabilisent l'ensemble du réseau lorsque la batterie est mise hor8setvice. Le second détecteur de seuil est aussi à hystéresis et comporte les transistors ( 12) et ( 10). Il alimente le relais (RB) en se servant de la référence diode zener (Z3). Ce dernier circuit a pour role de surveiller la charge de la batterie d'accumulateurs, et en cas d'absence totale de tension ou d'une tension inférieure à 2,16 v par élément, le relais (RB) chute et une signalisation de défaut de batterie apparait sur le tableau de signalisation symbolisé en (t Le transistor (g?t commandé par la conduction de la diode (Z4) alimente une signalisation visuelle informant le manipulateur de l'absence totale ou partielle d'énergie issue de la batterie d'accumulateurs. Le transistor (2 11) qui joue le ralle de bascule est relié à la diode (D8) par l'intermédiaire d'une résistance, ce qui permet, en cas de non fonctionnement de sources principales de maintenir en attraction le relais (RB). La capacité (C8) en sortie a pour roule d'atténuer l'effet parasite provoqué par l'enclenchement du relais (R5). Fonctionnement Lors de l'alimentation en A, soit sous 110v, 220v ou 380v, le transformateur TI ramène cette tension alternat tive à 30v. Celle-ci est redressée par les ponts à diodes PD1 et PD2. Lorsque l'on veut alimenter la batterie, le transistor T5, commandé par TI, conduit et limite le courant a une valeur d'intensité correspondant à 0,7 ampère par élément défini par les caractéristiques du transistor 22. L'insuffisance de charge de la batterie correspondant à moins de 2v,18 est préalablement signalée par une alarme 17 obtenue à l'aide d'un courant de signalisation généré par la conduction du transistor T3. Au delà d'une tension supérieure à 2v,30 par élément, le détecteur de seuil constitué par les transistors 10 et ?12 rendus conducteurs permet d'amener le relais RB à l'attraction qui arrête la charge de la batterie. On notera que la fourchette de réglage de cette charge de batterie est obtenue par la valeur de la résistance R26 complétée par la résistance de réglage fixe R20. Lorsque l'on utilise directement la tension continue issue du secteur, le transistor 7 commandé par le transistor T3 limité en courant par la conduction du transistor D6 est régulé par 4 associé à la zener Z1, le potentiomètre P1, l'ensemble permettant une alimentation du circuit d'alimentation sous 24v continu. Lorsque la tension est insuffisante, elle est perçue par le détec teur de seuil constitué par les transistors T8 et U9 qui n'alimentent pas le relais RS, ce dernier conduisant alors un courant de signalisation en 16 par le transistor T14. Dans ce dernmer cas le réseau général d'alarme est alimenté par la batterie d'accumulation commutée au niveau du relais RS fonctionnant en inverseur. Notons que la mise en parallèles des alimentations est possible grâce aux diodes D4 et D6 insérées dans les circuits respectifs. REVENDICATIONS Revendication 1 - Dispositif d'alimentation électrique stabili sée en basse tension continue, dont le fonctionnement reste permanent quelles que soient les origines de l'énergie électrique (secteur ou autre) utilisée et qui est destiné à alimenter un circuit de détection et d'alarme caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de transformation électrique alternatif générant à partir du secteur une basse tension, des circuits redresseurs spécifiques à chacune des deux sources électriques d'utilisation, l'une servant directement, et la seconde destinée à charger une batterie d'accumulateurs, servant de source auxil..iaire, cette batterie branchée en parallèle est contrôlée continuellement en tension par des détecteurs de seuil qui déclanchent et arrêtent sa charge et sa décharges un réseau d'alarme visuelle et sonore informe la mise hors service des différentes sources d'utilisation en les personnalisant. Revendication 2 - Dispositif suivant la revendication 1 carac térisé en-ce que la permanence du fonctionnement en basse tension est obtenue au moyen d'un montage en parallèle comprenant une source basse tension provenant du secteur d'alimentation et une source basse tension issue d'une batterie d'accumulateurs rechargeable. Revendication 3 - Dispositif suivant la revendication 1 carac térisé en ce que le courant continu basse tension est obtenu au moyen d'un transformateur à 2 enroulements associé à 2 ponts à diodes distincts permettant d'alimenter soit directement l'ensemble du circuit d'alarme soit par llintermédi- aire d'une batterie d'accumulateurs jouant le rôle de source auxi raire. Revendication 4 - Dispositif suivant la revendication I carac térisé en ce que la source auxil iaire comprenant la batterie d'accumulateurs a son niveau de charge constamment surveillé au moyer d'un détecteur de seuil à hysteresis comprenant des transistors shuntés sur un circuit de résistances. Revendication 5 - Dispositif suivant la --evendication 4 caractéris en ce que le moyen provoquant la charge de la batterie d'accumulateurs lorsque celle-çi a une tension minimale de 2v,18 par élément mesurée par rapport à une référence électrique, est un détecteur de seuil à nystéresis alimentant un relais. Revendication 6 - Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le moyen arrêtant la charge de la batterie d'accumulateurs lorsque celle-çi a une tension maximale de 2v,30 par élément mesurée par rapport à une référence électrique, est un détecteur de seuil à hystéresis alimentant un relais. Revendication 7 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le défaut de fonctioe- ment de la source électrique principale ou auxiliaire est apprécié au moyen d'un détecteur de seuil à hystéresis réglable placé sur les circuits d'utilisation, qui actionne un relais puis un circuit lumineux pour la mise hors service d'une des deux sources ou qui alimente par l'intermédiaire d'un ensemble relais zener un signal sonore et lumineux pour la mise hors service du secteur. Revendication 8 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen permettant de brancher en parallèles un nombre infini d'alimentations basse tension continue est obtenu par l'adaptation de diodes dites de redressement et de puissance sur les circuits propres à chaque alimentation. Revendication 9 - Dispositif suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le moyen de réaliser toutes les combinaisons de montages électriques en parallèles est obtenu à l'aide de relais de commande dotés ae contacts différencies et multiples (RS et RS). Revendication 10 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'échauffement excessif de l'ensemble de l'alimentation est détecté au moyen d'un ther- mostat placé sur les radiateurs des transistors de puissance.