Brevet FR2460486A1 — publié le 19810123

1. - L'invention part d'un circuit pour détec- ter des défauts dans des installations d'alimentation en courant d'unités mobiles, tels que véhicules automobiles, trains, etc..., notamment pour identifier des défaillances dans le cas d'un régulateur à transistors ou bien d'autres composants de circuit pour des alternateurs. Il est connu de surveiller le fonctionne- ment correct du générateur de lumière et du régulateur qui lui est associé sur un véhicule automobile ou bien une autre unité mobile, donc de façon générale l'apparition possible de défauts sur le réseau de bord, en ce que il est prévu une lampe de contr8le de charge.. Cette lampe de contr8le de charge est d'une part raccordée à la barre positive (B+) du réseau de bord avec lequel le pôle positif de la batterie est également relié, l'autre raccordement de la lampe de contr8le de charge ou de la lampe d'indication de charge étant relié au point de jonction de l'entrée du régulateur avec les raccordements rassemblés des diodes d'excitation. De ce faityla lampe de contr8le de charge s'allume lorsque le véhicule étant arrêté et donc le générateur de lumière non entraîné, le commutateur de route ou commutateur d'allumage est fermé, car de ce fait le p8le positif de la batterie est relié avec l'une des bornes de l'indicateur de charge, et est relié en Dau p8le négatif par l'intermédiaire du champ et du régulateur. Il est également classique de brancher entre les bornes B+/D- un voltmètre thermique. Il est également connu entre le pôle positif de la batterie et la barre positive du véhicule auto- mobile de brancher un ampèremètre, en tout cas en contournant le raccordement du démarreur, si bien qu'un générateur de lumière ou bien un régulateur défectueux peut être repéré par un courant de décharge permanent. De façon classique le raccor- dement d'entrée du régulateur avec lequel les diodes d'excita- tion sont reliées est désigné par D+. La sortie du régulateur reliée à l'enroulement d'excitation ou enroulement de champ du générateur de lumière porte la référence DF, la borne positive et la borne négative du réseau de bord sont respecti- vement référencée B+ et B-, la référence de raccordement du régulateur D- correspondant à la borne B- du réseau de bord. Ces références continuent à être utilisées dans ce qui suit car 2.- elles sont mises en oeuvre de façon générale comme références spécialisées. Elles sont également indiquées sur les dessins. Il est désavantageux que certains défauts, par exemple un court-circuit ou une interruption du transistor prkicipal du régulateur)ne puissent pasYCtre identifiés à l'aide de la lampe de contr8le de charge classique. Ilntest également pas possible de détecter certains défauts n'aboutissant pas immédiatement à une défaillance totale du générateur de lumière, tel qu'un court-circuit ou une interruption des diodes redres- seuses, car la lampe de contr8le de charge ne réagitpas avec une sensibilité suffisante. La lampe de contr8le de charge ne réagit pas du tout à un court-circuit du transistor principal du régulateur bien que dans ce cas on puisse aboutir à une élévation considérable de la tension du réseau de bord et un î.5 échauffement inadmissible de la batterie. Par ailleurs une lampe de contrôle de charge exige des tensions et des courants de fonctionnement déterminés. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un circuit caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une diode luminescente provoquant l'émission optique d'un signal en cas de perturbations, cette diode luminescente étxitbranchée en série avec une diode de Zener et en parallèle avec un circuit diviseur de tension, ce circuit diviseur de tension étant branché entre la borne positive _ reliée au p8le positif de la batterie lorsque le commutateur de route ou le commutateur d'allumage est fermé et la borne négative du réseau de bord, tandis qu'un point de jonction des résistancesdu diviseur de tension est relié avec la borne d'entrée du régulateur en provenance du générateur de lumière. Le circuit conforme à l'invention défini ci-dessus présente par rapport aux solutions connues l'avantage que l'indication par des diodes luminescentes, s'effectuant éventuellement selon des couleurs variées, permet de détecter grâce à un seul circuit l'ensemble des défauts survenant dans des installations d'alimentation en courant par exemple de véhicules automobiles, et se traduit par un temps de réponse court, une construction robuste et peu encombrante, une longue durée de vie des éléments mis en oeuvrepet des tensions et des courants de fonctionnement faibles. Il est particulièrement avantageux que ce circuit convienne pour identifier un court- 3.- circuit ou une interruption du transistor principal d'un régula- teur à transistor mis en oeuvre ainsi que pour identifier une interruption ou bien un court-circuit de diodes dans un alter- nateur, une ampoule à incandescence pouvant être utilisée au lieu de l'indication au moyendi-'ne diode dite"à luminescen-ce" (,LEt1). D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager d'autres formes avantageuses et des améliorations du circuit indiqué ci-dessus. Il est avantageux que pour obtenir une caractéristique de température inclinée, notamment pour l'adaptation au facteur TK du régulateur> plusieurs diodes, suivant la pente exigée, puissent être branchées en série sur la diode de Zener utilisée. Comme le circuit conforme à l'invention, autre que la lamizde contr8le de charge classique, détecte également des défauts non identifiables autrementttels qu'un court-circuit ou une interruption du transistor principal du régulateur ainsi que différents défauts du générateur il est possible d'empêcher à temps par exemple l'échauffement excessif de la batterie en cas de court-circuit du transistor principal. L'invention va être décrite plus en détail en se référant aux exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est un premier exemple de réalisation d'un circuit grâce auquel, en utilisant seulement une diode luminescente tous les défauts survenant dans le réseau de bord peuvent être détectés, - la figure 2 est une variante de forme de réalisation utilisant deux diodes luminescentes, dont les lumières différentes permettent étalement de tirer des conclu- sions en ce qui concerne le type de défauts intervenus, - la figure 3 représente un autre exemple simplifié de réalisation avec détection de la surtension D+, - la figure 4 montre encore un autre exemple de réalisation dans lequel la surtension B+ est détec- tée. L'idée de base de la présente invention réside en ce que il est prévu un circuit diviseur de tension auquel sont associés un élément assurant une tension constante par exemple une diode de Zener ainsi que la diode luminescente 4 2460486 et que après branchement des différentes tensions du réseau de bord sur le circuit diviseur de tension une indication de défaut appropriée est donnée par l'allumage de la diode luminescente. De façon plus détaillée, le circuit conforme à l'invention comporte comme l'indique la figure 1 une première branche constituant le diviseur de tension 1, et sur laquelle est montée en parallèle une autre branche partielle 2. Les deux branches partielles 1 et 2 en parallèle sont reliées directement ou bien par l'intermédiaire d'une diode 3,d'une part avec la borne positive B+ du réseau de bord avec interposition d'un commutateur d'allumage ZSjet par ailleurs avec la borne B-. La diode 3 sert de protection polarisée et interdit le passage du courant en sens inverse. Le diviseur de tension 1 est constitué dans l'exemple de réalisation représenté de trois résistances 4, 5 et 6 branchées en série, le point de liaison 7 des deux résistances 4 et 5 étant relié à une autre borne du réseau de bord et en fait avec l'entrée du régulateur référencé D+. L'enroulement d'excitation est désigné par 7a et le transistor principal du régulateur par 7b. La branche du circuit parallèle au diviseur de tension 1 es constituée de la diode luminescente 8, d'une résistance 9 branchée en série avec celle-ci et d'une source de tension constante constituée par une diode de Zener 10 éventuellement en série avec la diode luminescente 8 et la résistance 9. Il est possiblepen série avec la diode de Zener, de brancher encore quelques autres!diodes normales 11, 11', 11".. pour obtenir ainsi une caractéristique de température inclinée adaptée au facteur TK du régulateur, grâce à quoi on peut obtenir une pente convenable. Enfin le point de jonction des résistances et 6 du diviseur de tension 1, ainsi que la résistance 9 agissant comme pré-résistance pour la diode luminescente 8 sont reliés ensemble avec la diode de Zener 10 avec formation d'une branche transversale par une résistance 12, si bien que les modifications de potentiel se manifestant sur le diviseur de tension 1 lors des variations des potentiels du réseau de bord sont transmises sur la seconde branche partielle 2. Dans le cas de ces circuits, on a alors d'après la répartition des tensions du réseau de bord les processus de fonctionnement suivants Si, le véhicule étant à l'arrêt et en consé- quence le générateur de lumière n.2'étant pas entraîné la barre positive générale du réseau de bodrd B+ et tout d'abord par fermeture du commutateur de route ou d'allumage reliée avec le pôle positif de la batterie, il en résulte par l'intermédiaire des résistances 4 et 5 et de la ramification de la résistance 6 et de la résistance 12 se raccordant à la résistance 5 le pas- sage d'un courant déterminé à travers le diviseur de tension, qui pour une telle tension fait que la diode luminescente 8 s'allume. La diode de Zener 10 assure alors au point 13 servant de point de jonction de la pré-résistance 9 de la diode lumines- cente et de la diode de Zener 10 un potentiel constant. Cet allumage de la diode luminescente 8 alors que le commutateur de route est fermé et que le générateur est arrêté est une dispo- sition voulue et correspond à l'allumage de la lampe de contrôle de charge dans les réseaux de bord classiques lorsque le contact est actionné et que la voiture est encore à l'arrêt. Aussitôt qu'ensuite le moteur à combustion interne est mis en route par le démarreur et entraîne à son tour le générateur de lumière, il apparaît à la borne D+ qui est reliée soit avec les diodes excitatrices spécialement prévues et rassemblées ou bien avec la borne positive du générateur de lumière, un potentiel positif correspondant à peu près à la tension de la batterie, par exemple 14 Volthsi bien que la résistance 4 présente des deux côtés le même potentiel et n'est pas parcourue par un courant. La résistance 5 restante dans cette branche partielle ne suffit alors pas du fait de sa valeur de résistance à fournir à la diode luminescente 8 la tension nécessaire à un allumage si bien que la diode lumines- cente 8 s'éteint et indique un fonctionnement correcte. Deux types de défauts différents peuvent maintenant essentiellement intervenir, qui tous deux peuvent être détectés par l'allumage de la diode luminescente 8, l'un de ces types de défauts aboutissant à un fort accroissement de la tension du réseau de bord, en étant par exemple causé par un court-circuit du transistor principal du régulateur à transistors ainsi un courant se situant encore au-dessus du courant total d'excitation est amené à l'enroulement d'excita- tion ce qui aboutit à une' éléyationni importante de la tension induite dans ltenroulement du stator. 6.- Cet accroissement de la tension du réseau de bord provoqué par le court-circuit du transistor principal conduit à une telle chute de tension par exemple sur la se b résistance 5,même lorsque les deux bornes B+ et D+ continuent à être au même potentiel etqIela diode luminescente 8 est allumée. Cet allumage est à imputer à l'excédent d'excitation et donne une indication précieuse sur une telle situation qui habituellement ne doit jamais intervenir dans le fonctionnement normal d'un véhicule car tous les dispositifs utilisateurs de courant sont alors suffisamment alimentés en courant et la batteriejen tout cas au débutapparaît particulièrement bien chargée. Le second type de défauts occasionné par exemple par une interruption du transistor principal ou bien par une interruption des diodes dans l'alternateur abouti à une mise en service de l'alternateur et à une chute de tension résultatnte soit jusqu'à zéro soit jusqu'à une valeur moyenne au point de jonction 7 du diviseur de tension 1, qui est relié avec la borne D+ du réseau de bord (entrée du régulateur). Dans ce cas on a la môme situation que celle intervenant lors du premier actionnement de la clé de contact et du démarrage du véhicule. La cathode de la diode 3 est encore reliée avec le p8le positif de la batterie par l'intermédiaire du commutateur de démarrage et a chute de tension ainsi provoquée abouti à un allumage de la diode luminescente. La diode de Zener assure alors une tension de référence fixe à la base de la diode luminescente et empêche que les fluctuations de tension pertur- bent la répartitiondu potentiel sirle circuit et l'influence de sorte que la diode luminescente ne peut plus réagir de façon suffisamment sensible. Des conditions analogues se présentent dans le cas de l'exemple de réalisation des figures-2, 3 et 4 mais avec cette différence que deux voyants indicateurs diffé- rents, constitués également de préférence par des diodes luminescentes sont prévus, et donnent des indications respec- tivement sélectives. Ces diodes luminescentes sont dans ce qui suit uniquement désignées par l'abréviation LED (ligt emitting diode = diode émettrice de lumière). Le circuit de la figure 2 est constitué In comme suit: 7, - Sur un diviseur de tension 1 est branché eparallèlejcomme dans la figure 1, un diviseur de tension 2. Comme dans toutes les variantes du circuit, la résistance 4 joue ici simultanément le r8le de résistance de pré-excitation ainsi que d'une partie du diviseur de. tension 1. Le diviseur de tension 1 est constitué des résistances 4, 5, 6. Branchéez:en parallèle sur ce diviseur de tension est une branche constituée de la LED 8a pour l'indication d'une sous-tension, la résistance 9, une seconde diode luminescente ou bien LED 8b pour l'indication de la sur- tension et la diode de Zener 10. Une résistance 14 est branchée entre la borne D+ (borne 7') et le point de liaison de la résistance 9 avec la LED 8b. Ainsi*cette résistance sert à limiter le courant traversant LED 8a ainsi que LED 8b en cas de surexcitation. Une diode 15 est branchée de façon telle qu'elle découple la LED 8b vis-à-vis de la résistance 6. Les deux variantes des figures 3 et 4, dont la constitution va être également abordée, représentent des variantes simplifiées. Un premier diviseur de tension 1' constitué uniquement des résistances 4' et 5' est branché en parallèle entre les bornes B+ et D+, donc en parallèle sur la résistance 4' et la résistance 9' et en série avec la LED 8a'. Pour l'indication de la surexcitation du générateur, une autre branche, partant de la borne D+ (parallèle R5) et parallèle à la résistance 5' est réalisée à partir des résistances 16, de la LED 8b' et de la diode de Zener 10. Dans le cas de la variante selon la figure 4 cette dernière branche avec la LED 8b" et la résistance 16' ainsi que la diode de Zener 10' (pour excitation excédentaire) est raccordée à la borne B+ ou bien à la borne 15 reliée à la borne B+. Cette construction aboutit au fonction- nement suivant considéré Séparément pour l'état d'excédent d'excitation et l'état de sous-excitationcdi générateur de lumière: Dans le cas de la représentation de la figure 2, lors de la surexcitation du générateur par suite dtun défaut du régulateur ou bien d'un autre défaut, la tension aux bornes D+ et B+ du générateur augmente. La diode de Zener 10 maintient la tension constante au point de jonction des résistances 8.- et 6. Du fait de la différence entre la tension Zener et la surtension en D+ la LED 8b s'allume, le courant étant limité par la résistance 14. Une interruption de l'excitation revêt la même signification qu'une interruption à la borne D+ du générateur. La LED Sa, qui en cas d'égalité de potentiel de D+/B+ ne s'allume pas, s'allume ici du fait de la chute de tension sur la résistance 4. Du fait du rapport de division de tension des résistances 4, 5 et 6tla diode de Zener 10 n'est pas conductrice si bien que la LED 8b ne s'allume pas. Dans le cas de la variante de circuit la plus simple dérivée à partir de là et correspondant à la figure 3, la raison pour laquelle seule une LED (8a' ou bien 8b') s'allume est encore plus difficile à déterminer selon les circonstances. Le mode de fonctionnement est toutefois comme également pour le circuit selon la figure 4 le même en principe que dans le cas de la figure 2. La LED 8a' s'allume après enclewhement du commutateur d'allumage ZS du fait de la chute de tension aux bornes des résistances 4t et 5t. Lorsque le générateur tourne, la tension à la borne D+ s'élève à peu près au potentiel de B+. La LED 8a' s'éteint alors. En cas de coupure d'excitation la LED 8a' s'allume du fait de la chute de tension sur la résistance 4. Dans le cas d'une surexcitation du généra- teur ce qui a la même signification qu'une élévation de la tension aux bornes D+ et B+ du générateur, la LED 8b' s'allume alors à partir de la borne D+ en passant par la résistance 12 et la.4iode de Zener 10. La variante selon la figure 4 se différencie de la variante de la figure 3 en ce que ici l'élévation de la tension du réseau de bord et également le cas de la surexcitation pour lesquelles les LED 8b, 8b', 8b" sont toujours adaptées, sont détectées en ce que la branche contenant la LED 8b" est directement reliée à la borne B+. 9.- REVENDICATIONS 1.- Circuit pour détecter des défauts dans des installation d'alimentation en courant d'unités mobiles, tels que véhicules automobiles, trains, etc..., notamment pour identifier des défaillances dans le cas d'un régulateur à transistors ou bien d'autres composants de circuit pour des alternateurs, circuit caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une diode luminescente (8, 8a, 8a', 8a"; 8b, 8b', 8b") provo- quant l'émission optique d'un signal en cas de perturbations, cette diode luminescente étant branchée en série avec une diode de Zener (10, 10') et en parallèle avec un circuit diviseur de tension (1, 1', 1"), ce circuit diviseur de tension étant branché entre la borne positive (B+), reliéeau pôle positif de la batterie lorsque le commutateur de route ou le commutateur d'allumage (ZS) est fermé,et la borne négative (B-) du réseau de bord, tandis qu'un point de jonction de résistance (4, 5, 4', ', 4", 5") du diviseur de tension (1) est relié avec la borne d'entrée du régulateur (D+) en provenance du générateur de lumière. 2.- Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diviseur de tension est constitué du branchement en série de trois résistances (4, 5, 6). 3.- Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un branchement en parallèle (2, 2f, 2") eg dehors du branchement en série de la diode luminescente (8) d'une résistance de limitation (9) pour cette diode et d'une diode de Zener (10), contenant au moins une diode luminescente (8) et monté en parallèle sur le premier diviseur de tension (1). 4.- Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les raccordements rassemblés de la diode luminescente (8) et de la première résistance (4) du diviseur de tension (1) sont reliés à la borne positive (B+) du réseau de bord ou bien de la batterie par l'intermédiaire d'une diode (3) passante pour les tensions positives en provenance de la batterie. 5.- Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pour obtenir une caractéristique de température inclinée adaptée au coefficient TK du régulateur d'autres diodes sont branchées en série avec o.- la diode de Zener. 6.- Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le point de jonction de la seconde résistance (5) avec la troisième résistance (6) du diviseur de tension (1) et le point de jonction de la résis- tance (9) de la diode de Zener (10) sont reliés selon une branche de circuit parallèle par une résistance (12). 7.- Circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que en série avec la première diode luminescente (8a) dans une branche-de circuit parallèle (2) une autre diode Luminescente (8b) est disposée pour indiquer spécialement une surexcitation, le point de jonction des deux premières résistances (4, 5) du premier diviseur de tension (1) avec le point de jonction des deux diodes luminescentes (8a, 8b) sur la branche parallèle (2) étant shunté par une résistance (14), tandis qu'une diode (15) est prévue qui relie le point de jonction de la seconde et de la troisième résistance (5, 6) du premier diviseur de tension (1) avec le point de jonction de la seconde diode luminescente (8b) et de la diode de Zener (10). 8.- Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que en cas d'élimination de la troisième résistance du premier diviseur de tension (1i) le point de liaison des deux diodes luminescentes (8al, 8b') sur la branche parallèle est relié directement avec le point de jonction des résistances (4', 5t) du premier diviseur de tension (1'), tandis qu'une résistance de limitation distincte (16) est associée à la seconde diode luminescente (8b'). 9.- Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que la diode luminescente (8b"), supplémentaire, distincte, et indiquant la surexcitation, est disposée dans une troisième branche parallèle (2") et en série avec la diode de Zener (10') et sa résistance amont (16') et est reliée directe- ment avec le commutateur d'allumage (ZS) qui lorsqu'il est fermé transmet le potentiel (B+).