Brevet FR2466889A3 — publié le 19810410

FR 2466889 A3 19810410 FR 7924449 A 19791001 L'invention est relative aux dispositifs destinés à protéger contre les surintensités, de préférence momentanées, des organes, appareils ou composants consommant de l'électricité, appelés ci-après "consommateurs", montés en série avec une source de tension continue et avec un interrupteur électronique. Elle vise plus particulièrement, parce que c'est dans leur cas que son application semble devoir offrir le plus d'in térêt, mais non exclusivement, parmi ces dispositifs, ceux servant à protéger les filaments d'ampoules soumises à des vibrations momentanées, telles que celles montées sur certains véhicules routiers ou aéronautiques, notamment celles montées sur les hélicoptères et destinées à émettre des éclats inter mittents. On rappelle que les filaments en question comprennent en général une pluralité de boucles de fil dénudé fin. Lorsque ces boucles sont soumises à des vibrations intenses, des contacts indésirables peuvent se produire momentanément entre plusieurs d'entre elles, ce qui court-circuite une partie du filament, réduit en conséquence la résistance globale de celuici et crée donc dans la portion non court-circuitée du filament une surintensité capable de détruire cette portion par fusion. Cette surintensité peut également entrainer des troubles ou détériorations dans le circuit d'alimentation du filament et en particulier dans l'interrupteur électronique contrôlant cette alimentation. L'invention permet de remédier à ces divers inconvénients en interrompant automatiquement l'alimentation électrique du filament ou autre consommateur à protéger des apparition d'une surintensité dans celui-ci, puis de préférence en rétablissant automatiquement cette alimentation lorsque le trouble donnant naissance à ladite surintensité est supprimé. Les dispositifs de protection du genre én question selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils comprennent des moyens détecteurs sensibles à la création de surintensités dans le consommateur et de préférence montés en parallèle sur ce consommateur, et des moyens de commande de l'interrupteur électronique, comportant un interrupteur-maitre, un organe électronique de commande monté de façon à être alimenté à partir d'une source de tension continue à travers cet interrup teur-maltre et à commander lui-même, lorsqu'il est excité, la fermeture de l'interrupteur électronique, et un verrou électronique propre à controler l'excitation de l'organe de commande, ce verrou étant relié à la sortie des moyens détecteurs de façon telle que l'excitation de ceux-ci due à la création d'une surintensité dans le consommateur se traduise par une excitation dudit verrou propre elle-même à désexciter l'organe de commande et donc à ouvrir l'interrupteur électronique. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - les moyens détecteurs sont constitués par un organe comparateur à deux entrées et une sortie dont une entrée est reliée à l'entrée de l'organe de commande, dont l'autre entrée est reliée à la borne du consommateur qui est connectée à l'interrupteur électronique, et dont la sortie est reliée au verrou électronique, cet organe comparateur étant propre à élaborer sur sa sortie un signal de verrouillage lorsque l'une des tensions appliquées sur ses deux entrées franchit un seuil prédéterminé, de préférence en décroissant, - l'organe comparateur est une porte, - la liaison entre la deuxième entrée de l'organe comparateur et le consommateur est assurée à travers une résistance formant avec une autre résistance en série un diviseur de tension monté en parallèle sur le consommateur, - la liaison entre la sortie de l'organe comparateur et le verrou électronique est assurée à travers un circuit monostable propre à basculer dans son état de travail correspondant à l'excitation de ce verrou dès réception d'un signal de verrouillage élaboré sur ladite sortie, puis à revenir dans son état de repos après un retard prédéterminé, - le verrou électronique est un transistor dont la base est reliée à la sortie de l'organe comparateur et dont le collecteur est relié à l'entrée de l'organe électronique de commande, - l'organe électronique de commande est relié à l'interrupteur électronique à travers une résistance de réglage, - l'interrupteur électronique est composé de deux transistors en cascade, - la source de courant continu qui alimente l'organe électronique de commande est celle qui est montée en série avec le consommateur, - l'interrupteur-maStre est un interrupteur fermé et ouvert cycliquement, par exemple à une fréquence de l'ordre de 1 Hz, - ltensemble de l'organe comparateur et du verrou électronique sont constitués par un amplificateur opérationnel. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en me me temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire des modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, est le schéma de principe d'un dispositif de protection établi selon l'invention. La figure 2 est le schéma plus détaillé d'un mode de réalisation conforme à l'invention d'un tel dispositif. Le consommateur 1 à protéger. contre les surintensités, qui est ici un filament d'ampoule électrique, est monté en série avec une source de courant continu 2 - telle qu'une batterie de 12, 24 ou 28 volts - et avec un interrupteur électronique 3. Des moyens détecteurs 4 sont montés en parallèle sur le consommateur afin de détecter la création des surintensités dans celui-ci et à élaborer des signaux de verrouillage S dès que ces surintensités dépassent un seuil prédéterminé. Des moyens de commande 5-6 sont en outre prévus pour commander l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur électronique 3 (flèche F) sous le double contrôle d'un interrupteur maitre 6 et des signaux S. Ce contrôle est prévu tel - que normalement, c'estàdire en absence de toute création de surintensité dans le consommateur 1, l'état de l'interrupteur 3 soit une exacte copie de celui de l'interrupteur-maitre 6, - et que dès manifestation d'une surintensité dans ledit consommateur 1 - ce qui correspond obligatoirement à l'état fermé de l'interrupteur-maltre - les moyens de commande 5 soient verrouillés et l'interrupteur 3, ouvert. A cet effet, les moyens de commande en question comprennent - un organe électronique de commande 7 (figure 2) alimenté par une source de courant continu, qui peut etre ou non la source 2, à travers l'interr-upteur-maitre 6, cet organe étant monté de façon à commander, lorsqu'il est excité, la fermeture de l'interrupteur électronique 3, - et un verrou électronique 8 alimenté par les signaux S et propre à exploiter ces signaux de façon à désexciter l'organe 7 lors de leur survenance. Les indications qui suivent concernent plus particulièrement le mode de réalisation préféré schématisé sur la figure 2. L'organe électronique de commande 7 est ici un transistor, mais pourrait etre constitué d'autre façon, par exemple par un thyristor. Les moyens détecteurs comprennent ici une porte ET dont une entrée A est reliée à la borne B, du consommateur 1; qui est connectée à l'interrupteur 3, l'autre entrée C de cet te porte étant reliée à la source de courant 2 par l'intermédiaire de l'interrupteur-maltre 6 et sa sortie D étant reliée au verrou 8. La liaison entre les-points A et B est assurée à travers une résistance 9 qui forme avec une autre résistance 10 montée en série sur elle un diviseur de tension lui-meme monté en parallèle sur le filament : ce montage permet d'appliquer sur l'entrée A une fraction seulement de la tension qui règne en B, de façon telle que cette fraction dépasse seulement de peu la valeur de seuil qui doit commander le déclenchement de la porte. La tension de la source 2 alimentant le transistor de commande 7 est appliquée sur la base de ce dernier à travers l'interrupteur-maitre 6 et une résistance 11. Le verrou 8 est constitué lui-même par un transistor dont la base est reliée-à la sortie D de la porte 4 de façon à en recevoir les signaux de verrouillage S, et dont le collecteur est relié à la base du transistor 7. Le collecteur de ce dernier transistor 7 est lui-même relié à l'interrupteur électronique 3 par l'intermédiaire d'une résistance de réglage 12. Cet interrupteur 3 est constitué de deux transistors en cascade 13-14 : l'émetteur, la base et le collecteur du premier transistor 13 sont reliés respectivement à la source 2, à la résistance 12 et à la base du second transistor 14 tandis que l'émetteur et le collecteur de ce dernier sont reliés respectivement au point B et à la source 2. Le dispositif de protection ainsi décrit fonctionne comme suit. En régime normal, c'est-à-dire en absence de trouble dans le filament 1 susceptible de créer une surintensité dans celui-ci lors de son alimentation électrique, la fermeture de l'interrupteur-maitre 6 se traduit par la conduction du transistor 7 et donc par celle des transistors 13 et 14, c'est-àdire par la fermeture de l'interrupteur 3 et par l'allumage dudit filament 1. Les tensions électriques développées sur les deux entrées A et C de la porte 4 sont alors toutes les deux supérieures au seuil de déclenchement et cette dernière se trouve dans son état de repos pour lequel aucun signal de verrouillage S n'est engendré sur sa sortie D. Si, en raison d'une vibration trop intense, l'une des boucles du filament 1 vient au contact d'une boucle voisine, ce contact court-circuite partiellement ce filament, la résistance globale dudit filament s'abaisse brusquement, ce qui se traduit par la création brusque d'une surintensité dans la portion non court-circuitée du filament : l'échauffement qui en résulte peut faire fondre localement cette portion et la rompre. Le dispositif de protection selon l'invention permet d'éviter une telle détérioration. En effet un accroissement de l'intensité dans le filament a pour effet de désaturer le transistor 14, ce qui abaisse la tension au point B et donc la tension à l'entrée A de la porte ; dès que la surintensité dans le filament dépasse un seuil prédéterminé - dont la valeur peut etre facilement réglée par un choix judicieux de la résistance 12 - la porte 4 bascule, ce qui engendre sur sa sortie D un signal de verrouillage S. Ce signal déclenche la conduction du transistor 8, ce qui court-circuite et bloque le transistor de commande 7, entrainant le blocage des transistors 13 et 14, c'està-dire l'ouverture de l'interrupteur 3. L'alimentation du filament 1 est donc automatiquement interrompue dès manifestation d'un trouble créant dans celuici une surintensité dangereuse. Le temps de réponse du circuit est très court, de sorte que l'interruption en question intervient assez tôt pour éviter toute détérioration du filament. Des moyens sont de préférence prévus en outre pour rétablir automatiquement l'alimentation du filament lorsque le trouble ci-dessus a disparu. Un tel trouble est en effet souvent momentané : c'est ainsi que les vibrations de grande amplitude susceptibles de créer ledit trouble peuvent correspondre au passage d'un moteur par un régime de résonance lors de son démarrage ou au franchissement d'un obstacle par un véhicule. Les moyens en question peuvent etre constitués de multiples manières. C'est ainsi que l'interrupteur 6 peut etre commandé cycliquement selon une suite de périodes de fermeture et d'ouverture d'environ une demi-seconde chacune, comme c est le cas lorsque le filament 1 est destiné à émettre des éclats intermittents. Dans ce cas l'ensemble du circuit est remis à zéro à chaque cycle et chaque nouvelle fermeture de l'interrupteur 6 se traduit par une nouvelle fermeture de l'interrupteur 3 en l'absence de trouble au niveau du filament 1, meme après manifestation d'un tel trouble au cours de cycles antérieurs. Selon une variante avantageuse, on prévoit entre la sortie D de la porte 4 et le verrou 8 un circuit monostable 15,usceptible d'occuper deux états, savoir l'un de repos normal pour lequel il n'émet aucun signal sur sa sortie et l'autre, de travail, qu'il occupe seulement pendant des périodes de durée limitée T au cours desquelles il émet sur sa sortie un signal de verrouillage S. Ce circuit 15 est agencé et monté de façon telle que son attaque par un signal de verrouillage S provenant de la sortie D de la porte 4 le fasse basculer en son état de travail : lorsqu'il retourne ensuite en son état de repos initial après une période T consécutive à son basculement, il demeure en cet état de repos si entre temps le trouble donnant naissance à la surintensité à contrai ler a disparu. La valeur de la période T peut etre choisie de toute façon désirable, étant par exemple de l'ordre de la milliseconde. On pourrait également, pour assurer le réarmement du dispositif après son déclenchement, remplacer le circuit monostable 15 par un circuit de temporisation comportant une capacité progressivement chargeable ou encore monter une résistance de valeur élevée en parallèle sur l'ensemble de l'interrupteur 3 et de la résistance 9. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif de protection contre les surintensités dont la constitution et le fonctionnement résultent suffisamment de ce qui précède. Ce dispositif présente de nombreux avantages, en particulier en ce qui concerne la rapidité et la sûreté de la réponse, ainsi que la simplicité, vu notamment que l'ensemble de la porte 4 et du circuit 15 peuvent être constitués par un meme élément intégré. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes, notamment - celles où les moyens détecteurs des surintensités créées dans le consommateur seraient montés en parallèle sur l'interrupteur électronique au lieu de l'entre sur ce consommateur, - celles où l'ensemble de la porte 4 et du transistor de vervouillage 8 du mode de réalisation ci-dessus serait remplacé par un autre ensemble comparateur-verrouilleur, tel qu'un amplificateur opérationnel, propre à bloquer le transistor 7 dès que la tension recueillie au point B descend au-dessous d'un seuil donné, - celles où le consommateur à protéger contre les surintensités serait autre qu'un filament d'ampoule. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour protéger contre les surintensités un consommateur de courant électrique monté en série avec une source de courant continu et avec un interrupteur électronique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens détecteurs (4) sensibles à la création de surintensités dans le consommateur (1) et de préférence monté en parallèle sur ce consommateur, et des moyens de commande de l'interrupteur électronique (3), comportant un interrupteur-maitre (6), un organe électronique de commande (7) monté de façon à être alimenté à partir d'une source de tension continue (2) à travers cet interrupteur-maitre et à commander lui-même, lorsqu'il est excité, la fermeture de l'interrupteur électronique, et un verrou électronique (8) propre à contrôler l'excitation de l'organe électronique de commande, ce verrou étant relié à la sortie des moyens détecteurs de façon telle que l'excitation de ceux-ci due à la création d'une surintensité dans le consommateur se traduise par une excitation dudit verrou propre elle-même à désexciter l'organe électronique de commande et donc à ouvrir l'interrupteur électronique. 2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens détecteurs (4) comprennent un organe comparateur à deux entrées et une sortie dont une entrée (C) est reliée à l'entrée de l'organe électronique de commande (7), dont l'autre entrée (A) est reliée à la borne (B) du consommateur (1) qui est connectée l'interrupteur électronique (3) et dont la sortie (D) est reliée au verrou électronique (8), cet organe comparateur étant propre à élaborer sur sa sortie un signal de verrouillage lorsque l'une des tensions appliquées sur ses deux entrées- franchit un seuil prédéterminé, de préférence en décroissant. 3. Dispositif de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe comparateur (4) est une porte. 4. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la liaison entre la deuxième entrée (A) de l'organe comparateur et le consommateur est assurée à travers une résistance (9) formant avec une autre résistance (10) en série un diviseur de tension monté en parallèle sur le consommateur. 5. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la liaison entre la sortie (D) de l'organe comparateur et le verrou électronique (8) est assurée à travers un circuit monostable (15) propre à basculer dans son état de travail correspondant à l'excitation de ce verrou dès réception d'un signal de verrouillage élaboré sur ladite sortie, puis à revenir dans son état de repos après un retard-prédéterminé. 6. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verrou électronique (8) est un transistor dont la base est reliée à la sortie (D) de l'organe comparateur et dont le collecteur est relié à l'entrée de l'organe électronique de commande (7). 7. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe électronique de commande est relié à l'interrupteur électronique à travers une résistance de réglage (12). 8. Dispositif de protection selon l'ure quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteur électronique est composé de deux transistors (13, 14) en cascade. 9. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de courant continu qui alimente l'organe électronique de commande est celle (2) qui est montée en série avec le consommateur. 10. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'interrupteurmartre (6) est un interrupteur fermé et ouvert cycliquement, par exemple à une fréquence de l'ordre de 1 Hz.