Brevet FR2435043A1 — publié le 19800328

L'invention concerne la détection des liaisons électriques, et porte plus particulièrement sur un procédé de détection de liaisons électriques applicable à un appareil comportant une batterie d'accumulateurs. Le but de l'invention est notamment de procurer un procédé de détection d'une liaison électrique entre deux points, dont l'efficacité soit indépendante de la tension que cette liaison tend à établir entre ces points. Un autre but de l'invention est de réaliser cette détection et la signalisation des défauts constatés par les moyens les plus simples et les plus économiques. Selon l'invention, un tel procédé de détection de la liaison électrique entre deux points, applicable notamment à la surveillance d'un appareil comportant une batterie d'accumulateurs, consiste à relier une première borne de sortie d'un générateur de tension périodique à l'un desdits points, à relier la seconde borne de sortie du générateur d'une part au second desdits points à travers un condensateur et d'autre part à une borne de contrôle, et à mesurer la composante alternative de la tension entre ladite borne de contrôlé et ladite première borne de sortie. L'amplitude de la composante alternative mesurée varie entre celle de la tension alternative du générateur, lorsqu'aucune liaison n'existe entre les deux points, et une valeur sensiblement nulle lorsqu'unie liaison franche tend à imposer entre les deux points une tension continue déterminée (qui peut etre égale à zéro). La tension moyenne entre les deux points est sans influence sur la mesure. Lorsque ia batterie d'accumulateurs est chargée par un courant redressé, on choisit la fréquence du générateur de tension supérieure a celle des ondulations du courant redressé et on interpose un filtre passe-haut entre la seconde borne de sortie du générateur et la borne de contrôle. Le procédé de l'invention peut être utilisé pour détecter le niveau d'électrolyte dans un accumulateur de la batterie au moyen d'une sonde placée dans cet accumulateur, en détectant la liaison électrique entre la sonde et l'électrolyte de l'accumulateur. La liaison à détecter peut être également une liaison parasite entre le circuit électrique de l'appareil et un élément extérieur à celui-ci, tel qu'un élément de boîtier, coffre, bâti, support, chassis, etc,contenant, abritant ou supportant l'appareil. Avantageusement, la même tension périodique fournie par le générateur est utilisée pour détecter à la fois un niveau d'électrolyte et une liaison parasite L'invention a également pour objet un procédé assurant, outre les détections indiquées ci-dessus, la surveillance d'au moins une tension du circuit de l'appareil, notamment la tension aux bornes de la batterie. On peut en particulier détecter le franchissement par cette tension d'une limite inférieure et d'une limite supérieure, cette double détection pouvant se faire en comparant deux fractions différentes de cette tension à une même tension de référence. Avantageusement la survenance de chacun des événements à détecter (liaison ou disparition de liaison, franchissement d'une limite de tension) se traduit par la mise en service d'un voyant particulier. De préférence les voyants sont alimentés en série par une source de courant constant, chacun d'eux étant court-circuité lorsque l'événement qu'il est chargé de signaler n'a pas lieu. Une signalisation générale peut en outre être déclenchée - éventuellement avec retard - par la survenance de l'un quelconque de ces événements. L'invention a encore pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, comprenant - un générateur de tension périodique dont une première borne de sortie est reliée à un point appelé masse dudit circuit électrique. - une première résistance dont une première extrémité est connectée à la seconde borne de sortie du générateur. - une sonde placée dans un accumulateur de la batterie. - un premier condensateur reliant ladite sonde à la seconde extrémité de la première résistance. - une première borne de contrôle reliée à ladite seconde extrémité. - un premier détecteur de tension alternative ayant deux bornes d'entrée reliées respectivement à la masse et à la première borne de contrôle, et délivrant un signal lorsque l'amplitude de la composante alternative de la tension entre ses bornes d'entrée est supérieure à un seuil. -une seconde résistance dont une première extrémité est connectée à la seconde borne de sortie du générateur. - un second condensateur reliant ledit élément extérieur à la seconde extrémité de la seconde résistance. - une seconde borne de contrôle reliée à ladite seconde extrémité de la seconde résistance. - un second détecteur de tension alternative ayant deux bornes d'entrée reliées respectivement à la masse et à la seconde borne de contrôle, et délivrant un signal lorsque l'amplitude de la composante alternative de la tension entre ses bornes d'entrée est inférieure à un seuil. D'autres particularités de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donnée à titre illustratif et non limitatif en regard du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un diagramme synoptique d'un dispositif de détection selon l'invention - la figure 2 est un schéma plus détaillé d'un dispositif conforme à la figure 7. Le dispositif schématisé à la figure 1.comprend un générateur de tension périodique G (à une fréquence de 2 à 3 kHz" par exemple) dont une première borne de ortie gi est reliée à la masse d'un circuit électrique à surveiller, lequel comprend une batterie d'accumulateurs B chargée par du courant redressé à partir du secteur alternatif 50 Hz. Une sonde de niveau Q placée dans un accumulateur de la batterie B est reliée à une seconde borne de sortie g 2 du générateur Gà travers une résistance R7 et un condensateur C1.Un filtre passe-haut F1 est branché entre le point commun à Ri et C7 et une borne de contrôle Ki. Un détecteur de tension alternative Del fournit un signal de sortie, qui est transmis à une entrée d'une porte P et à un interrupteur d3, lorsque la composante alternative dela tension entre la borne KI et la masse est supérieure à un seuil. La borne g2 est également reliée, à travers une résistance R2 et un condensateur C2, à un point extérieur au circuit électrique, représenté par le symbole "terre". Un filtre passe-haut F2, une borne de controle K2 et un détecteur de tension alternative De2 sont branchés parrapport à R2 et C2 de la même façon que le sont les éléments F1, KI et Del par rapport à R7 et Ci, mais le détecteur De2 transmet un signal de sortie à une seconde entre de la porte P et à un interrupteur J4 lorsque la composante alternative de la tension entre la borne K2 et la masse est inférieure à un seuil. Un pont de trois résistances R3,R4 et R5 est branché en parallèle sur la batterie B. Le point commun aux résistances R3 et R4 et celui des résistances R4 et R5 sont reliés respectivement à deux comparateurs de tension Col et Co2, auxquels est connectée également une source de tension de référence E. Les sorties des comparateurs Col et Co2 sont reliées à deux entrées de la porte P, ainsi qu'à deux interrupteur J1 et J2, respectivement. Un troisième détecteur de tension De3, sensible à la tension du.secteur alternatif, fournit à une cinquième entrée de la porte P et à un interrupteur J5 un signal de sortie lorsque cette tension est inférieure à un seuil. Les interrupteurs J1 à J5 sont branchés respectivement en parallèle avec cinq voyants V1 à V5; lesquels sont montés en série avec une source de courant constant Z. La sortie de la porte P est reliée à une signalisation centrale S, à travers un temporisateur Te, la sortie du temporisateur étant par ailleurs reliée à un circuit d'hystérésis H qui agit sur le comparateur Co2. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lorsque le niveau de l'électrolyte dans l'accumulateur où est placée la sonde Q n'atteint pas cette sonde, le potentiel de celle-ei n'est pas lié au circuit de la batterie B et oscille librement en fonction du potentiel de la borne g2. Ce dernier est transmis sans altération à la borne K1 à travers le filtre F1 conçu pour laisser passer la fréquence du générateur G, supérieure à celle du secteur. Le détecteur reçoit donc une tension alternative pratiquement égale à celle délivrée par le générateur G et supérieure à son seuil de détection. il fournit donc un signal de sortie qui ouvre l'interrupteur J3 et permet l'alimentation du voyant V3 par la source Z, indiquant par là que le niveau d'électrolyte dans l'accumulateur est insuffisant Si au- contraire la sonde Q plonge dans l'électrolyte, son potentiel est lié à celui de l'électrolyte donc à celui de la masse du circuit. il en est de même du potentiel au point commun entre la résistance R1 et le condensateur C1.La composante alternative de la tension entre la sonde Q et la masse, mesurée par Del entre la borne K1 et la masse après élimination par le filtre F1 de l'ondulation résiduelle à la fréquence du secteur (50Hz) due au courant de charge redressé, est pratiquement nulle donc inférieure au seuil de détection. L'interrupteur J3 est alors fermé et court-circuite le voyant V3 qui n'est pas allumé. De même, s'il n'existe aucune liaison électrique entre la terre et le circuit contenant la batterie B, c'est-à-dire si ce dernier est parfaite ment isolé, le détecteur De2 reçoit pratiquement telle quelle la tension alternative produite par le générateur G. Il ne fournit alors pas de signal de sortie et le voyant V4 n'est pas allumé. Si une liaison existe entre la terre et le circuit, la composante alternative reçue par De2 est d'autant plus faible que la fuite est plus importante. Lorsque celle-ci atteint un niveau dangereux, la tension de l'entrée de De2 passe au-dessous du seuil de détection et V4 s'allume. Le comparateur Col produit son signal de sortie, provoquant l'illumination du voyant V1, lorsque le potentiel du point commun aux résistances R3 et R4 est inférieur au potentiel de référence fourni par la source E, ce qui signifie que la tension aux bornes de la batterie B est inférieure à une limite U1. Le comparateur Co2 commande l'alimentation du voyant V2 lorsque le potentiel pris entre les résistances R4 et R5 est supérieur au potentiel de référence, c'est-à-dire lorsque la tension aux bornes de la batterie est supérieure à une limite U2 > U1. Lorsque la tension de la batterie est comprise entre U1 et U2 les voyants V1 et V2 sont tous deux éteints. Le détecteur de tension De3 commande l'ouverture de l'interrupteur J5 et la mise en service du voyant V5 lorsque la tension du secteur est inférieure à son seuil de détection. L'apparition d'un signal à 1 'une quelconque des entrées de la porte P se traduit par la transmission d'un signal au temporisateur Te qui au bout d'un temps déterminé déclenche la signalisation générale S. En même temps le circuit d'hystérésis H agit sur le comparateur Co2 de telle sorte que la disparition du signal de sortie de ce dernier se fasse pour une tension aux bornes de la batterie U'2 très inférieure à U2.Si au cours de la charge de la batterie B sa tension dépasse la valeur U2 pendant un temps égal au retard introduit par le temporisateur Te, le circuit d'hystérésis H assure le maintien du signal de sortie du comparateur Co2 meme en cas de décroissance de la tension au-dessous du U2, pourvu qu'elle reste supérieure à U'2.Ceci évite qu'une baisse de tension liée à une élévation de température au cours de la surcharge de la batterie fasse disparaître le signal indiquant que la fin de charge est atteinte. Le signal de sortie du comparateur Co2 peut etre interrompu par l'abaissement de la tension de la batterie au-dessous de la valeur U'2, celle-ci étant choisie par exemple de façon à n'être atteinte qu'en décharge. il peut être également interrompu par des moyens manuels, comme on le verra plus loin. La figure 2 montre d'une façon plus détaillée un exemple de réalisation d'un dispositif selon la figure 1. Le générateur G est un oscillateur astable produisant une tension périodique rectangulaire qui présente alternativement un niveau élevé (1) et un niveau bas (O). Cette tension apparaît entre la borne g2 et la borne gl non représentée, confondue avec la borne d'alimentation basse de I'oscillateur, et reliée à la masse. Le filtre F1 est un condensateur. Le détecteur Del comprend une porte NON-ET N dont une entrée est reliée à la borne K1, et à la masse à travers une résistance-R10, et l'autre directement à la borne g2. La sortie du détecteur De1 est connectée à la sortie de la porte N à travers une résistance Rîl et une diode D10 en parallèle, et à la masse à travers un condensateur C10. Lorsque la sonde Q n'est pas en contact avec I'électrolyte, l'entrée de la porte N reliée à la borne K1 reçoit le même signal rectangulaire que l'autre entrée. il apparaît donc à la sortie de la porte un signal rectangulaire, le condensateur C10 ne se charge pas et la sortie du détecteur Del reste au niveau 0. Dans le cas contraire la borne K1 reste au niveau O et la sortie de la porte N, donc celle du détecteur Del, au niveau 1. Le filtre F2 est également un condensateur. Le détecteur De2 comprend un transistor T1 dont la base est reliée d'une part à la borne K2 et d'autre part à la masse à travers une résistance R12 et une diode D11 en parallèle. Le collecteur de T1 est relié à la borne d'alimentation positive du dispositif (dont le potentiel est désigné par Vcc) et son émetteur à la masse à travers une résistance R13, et à l'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel A3, à travers une résistance R14. Un condensateur C11 est branché entre cette dernière entrée et la masse, tandis que l'entrée inverseuse de l'amplificateur A3 reçoit un potentiel de référence V réf 2. Lorsque l'importance de la liaison parasite entre le circuit et la terre croit, le potentiel moyen de la base du transistor T7 décrit, ainsi que le courant moyen traversant ce transistor et par conséquent la tension aux bornes du condensateur C11.Lorsque cette dernière devient inférieure au potentiel de référence V réf 2, la sortie de l'amplificateur A3, qui est également celle du détecteur De2, passe au niveau 0, signalant une liaison parasite excessive. Le comparateur Col est constitué essentiellement par un amplificateur opérationnel Al dont l'entrée non inverseuse est reliée au point commun aux résistances R3 et 114 à travers une résistance R15, et dont l'entrée inverseuse reçoit le potentiel de référence V réf 1 fourni par la source E qui est un régulateur intégré du type 723. De même le comparateur Co2 consiste principalement en un amplificateur opérationnel A2 dont l'entrée inverseuse est reliée au point commun entre les résistances R4 et R5, et dont l'entrée non inverseuse reçoit le potentiel V réfl à travers une résistance R16. Une hystérésis de tension est introduite dans le fonctionnement de chacun des deux amplificateurs par une résistance -R17 et R18 respectivement branchée en série avec une diode- D12 et D13 - entre l'entrée non inverseuse et la sortie. La sortie de l'amplificateur Al (et du comparateur Col) passe au niveau O lorsque la tension de la batterie devient inférieure à la limite basse U1, et celle de l'amplificateur A2 (et du comparateur Co2) lorsque cette tension devient supérieure à la limite haute U2. Le détecteur De3 comprend un transformateur TR dont l'enroulement primaire est branché sur le secteur et dont l'enroulement secondaire est en parallèle avec une diode D14 et un condensateur C12 en série, deux résistances R19 et R20 étant branchées en série entre les armatures de C12, dont l'une est à la masse. Les interrupteurs J1 à J4 sont constitués par les quatre contacts mis en série d'un interrupteur analogique IA du type 4066. Chacun de ces contacts se ferme lorsque l'entrée correspondante est au niveau 1. L'inter rupteur J5 est un transistor npn dont la base est au point commun aux résistances R19 et R202 l'émetteur à la masse et le collecteur relié à la borne d'alimentation positive à travers une résistance R21. Cet interrupteur est fermé (transistor saturé) lorsque le secteur est présent. Les voyants V1 à V5 sont des diodes luminescentes, et la source de courant constant Z est constituée par l'alimentation W du dispositif en série avec une résistance'R22 et le trajet éjnetteur-collecteur d'un transistor pnpT2 dont la base est au point intermédiaire d'un diviseur de tension formé de deux résistances R23 et 1124, branché en parallèle sur l'alimentation. La porte P comprend un inverseur logique I dont l'entrée est reliée -au collecteur du transistor J5, et 5 diodes D1 à D5 dont les cathodes sont reliées respectivement aux sorties des comparateurs Col et Co2, des détecteurs Del et De2 et de l'inverseur 1. La sortie de la porte P reliée aux anodes des cinq diodes, et à la borne d'alimentation positive à travers une résistance R27, est au niveau O si et seulement si la sortie de l'un au moins des éléments Coî, Co2,De1 et De2 est au niveau 0, ou que l'entrée de l'inverseur est au niveau 1, c'est à dire que le transistor J5 est bloqué. Le temporisateur Te comprend un amplificateur opérationnel A4 dont l'entrée inverseuse et reliée à la sortie de la porte P à travers une résistance R35 et une diode D15 en parallèle, et à la masse à travers un condensateur C13. L'entrée non inverseuse de A4 est au point intermédiaire d'un diviseur de tension R25-R26 branché en parallèle sur l'alimentation W. Cette entrée est donc portée au potentiel de référence V réf 2, inférieur à la tension d'alimentation Vcc, et qui est également utilisé pour le détecteur De2 décrit plus haut. Lorsque la sortie de la porte P est au niveau 1, le condensateur C13 est chargé à une tension voisiné de Vcc et la sortie de l'amplificateur A4, qui est celle du temporisateur Te, est au niveau 0. Lorsque la porte passe au niveau 0, le condensateur C13 se décharge à travers la résistance R15.Au bout d'un temps déterminé par ces deux composants, la tension du condensateur devient inférieure à V réf 2 et la sortie du temporisateur passe à 1. Ceci détermine la saturation d'un transistor npn T3 dont la base est connectée à cette sortie et dont le trajet émetteur-collecteur est branché en série avec l'alimentation W et la bobine Bo d'un relais Re appartenant à la signalisation générale S. Le circuit d'hystérésis H est formé par un transistor npn T4 en parallèle avac la résistance R18 et dont la base est connectée à la sortie du temporisateur Te. Tant que la sortie de l'amplificateur A2 est au niveau 1, la diode D13 s'opposé à toute réaction vers l'entrée. Lorsque que cette sortie tombe à O par suite du passage de la tension de la batterie au-dessus de la valeur U2,T4 reste bloqué tant que la sortie du temporisateur reste au niveau 0. Après la temporisation, T4 se sature et amène l'entrée non inverseuse de A2 à un potentiel voisin de 0, maintenant la sortie au niveau bas. il est alors nécessaire de court-circuiter la résistance R5 par un interrupteur manuel J10 pour faire disparaître le signal de sortie du comparateur Col. On a représenté dans la figure 2 l'alimentation W comprenant deux transistors, une diode Zener, des résistances et des diodes. Cette constitution de l'alimentation ne fait pas partie de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé de détection d'une liaison électrique entre deux points, caractérisé par le fait qu'il consiste à relier une première borne de sortie d'un générateur de tension périodique à l'un desdits points, à relier la seconde borne de sortie dudit générateur d'une part au second desdits points à travers un condensateur et d'autre part à une borne de contrôle, et à mesurer la composante alternative de la tension entre ladite borne de contrôle et ladite première borne de sortie 2) Procédé de surveillance d'un appareil comportant une batterie d'accumulateurs, caractérisé par le fait outil utilise le procédé de détection selon la revendication 1. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite batterie est chargée par un courant redressé dont la fréquence d'ondulation est inférieure à celle de ladite tension périodique, et que ladite seconde borne de sortie est reliée à ladite borne de contrôle à travers un filtre apte à absorber ladite fréquence d'ondulation et à transmettre la fréquence de ladite tension périodique. 4) Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comporte la détection du niveau d'électrolyte dans un accumulateur de la batterie au moyen d'une sonde placée dans ledit accumulateur, ladite liaison électrique étant réalisée ou non selon que le niveau d'électrolyte atteint ou non la sonde. 5) Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte la détection d'une liaison parasite entre le circuit électrique dudit appareil et un élément extérieur à celui-ci 6) Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait qu'il utilise la même tension périodique fournie par ledit générateur pour détecter à la fois ledit niveau d'électrolyte et ladite liaison parasite. 7) Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait qutil comporte en outre la surveillance d'au moins une tension du circuit électrique dudit appareil. 8) Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'on détecte le franchissement par ladite tension d'une limite inférieure et d'une limite supérieure 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que cette double détection se fait en comparant deux fractions différentes de ladite tension à une même tension de référence. 10) Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que la survenance de chacun des événements à détecter se traduit par la mise en service d'un voyant particulier. 11) Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdits voyants sont alimentés en série par une source de courant constant, chacun d'eux étant court-circuité lorsque l'événement qu'il est chargé de signaler n'a pas lieu. 12) Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé par le fait qu'une signalisation générale est en outre déclenchée par la survenance de l'un quelconque desdits événements. 13) Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ladite signalisation générale est déclenchée avec retard. 14) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 6 à 13, caractérisé par le fait qu'il comprend - un générateur de tension périodique dont une première borne de sortie est reliée à un point appelé masse dudit circuit électrique. - une première résistance dont une première extrémité est connectée à la seconde borne de sortie du générateur. - une sonde placée dans un accumulateur de la batterie - un premier condensateur reliant ladite sonde à la seconde extrémité de la première résistance. - une première borne de contrôle reliée à ladite seconde extrémité. - un premier détecteur de tension alternative ayant deux bornes d'entrée reliées respectivement à la masse et à la première borne de contrôle, et délivrant un signal lorsque l'amplitude de la composante alternative de la tension entre ses bornes d'entrée est supérieure à un seuil. - une seconde résistance dont une première extrémité est connectée à la seconde borne de sortie du générateur. - un second condensateur reliant ledit élément extérieur à la seconde extrémité de la seconde résistance. - une seconde borne de contrôle reliée à ladite seconde extrémité de la seconde résistance. - un second détecteur de tension alternative ayant deux bornes d'entrée q reliées respectivement à la masse et à la seconde borne de contrôle,et délivrant un signal lorsque l'amplitude de la composante alternative de la tension entre ses bornes d'entrée est inférieure à un seuil. 15) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que lesdites première et seconde bornes de contrôle sont reliées respectivement aux secondes extrémités desdits première et seconde résistance à travers des filtres passe-haut. 16) Dispositif selon l'une des revendications 14 et 15 > caractérisé par le fait qu'il comprend en outre - un diviseur de tension branché en parallèle avec la batterie d'accumulateurs. - un premier comparateur de tension délivrant un signal lorsque une première tension prélevée sur le diviseur est inférieure à une tension de référence. - un second comparateur de tension délivrant un signal lorsqu'une seconde tension prélevée sur le diviseur, inférieure à la première, est supérieure à ladite tension de référence. 17) Dispositif selon l'une des revendications 14 et 16, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un troisième détecteur de tension délivrant un signal lorsque la tension d'une source de courant alternatif extérieure à l'appareil est inférieure à un seuil. 18) Dispositif selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre - un jeu de voyants montés en série avec une source de courant constant,. associés chacun à l'un desdits détecteurs ou comparateurs de tension - un jeu d'interrupteurs associés chacun à l'un desdits détecteurs ou comparateurs, et aptes chacun à court-circuiter le voyant correspondant lorsque le signal du détecteur ou comparateur correspondant n'est pas délivré. 19) Dispositif selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé par le fait qutil comprend une signalisation centrale pouvant être déclenchée par l'un quelconque desdits signaux. 20) Dispositif selon la revendication 19, caractérisé par le fait qu'il comprend un temporisateur déclenchant ladite signalisation centrale lorsqutun temps déterminé s'est écoulé après l'apparition de l'un desdits signaux. 21) Dispositif selon la revendication 20, caractérisé par le fait qu'il comprend un circuit d'hystérésis associé au second comparateur de tension et commandé par ledit temporisateur de façon à abaisser, après écoulement dudit temps prédéterminé, la valeur maximale que doit présenter la batterie d'accummulateurs pour faire disparaître le signal délivré par le second comparateur.