Brevet FR2484749A1 — publié le 19811218

Dispositif d'alimentation en énergie électrique d'un équipement pouvant prendre deux états correspondant à des consommations différentes L'invention concerne un dispositif d'alimentation en énergie électrique d'équipements pouvant prendre au moins deux états de fonctionnement aux quels sont associés des valeurs différentes de la consommation en énergie et pour lesquels des modes de fonctionnement différents du dispositif d'alimentation en énergie sont souhaités. Elle permet en particulier de réaliser d'une manière avantageuses des sources d'alimentation d'équipements comportant un premier mode de fonctionnement, dit de veille et un second mode de fonctionnement dit actif, dans lesquelles une des jonctions de l'alimentation n'est parcourue par un courant que pendant la période de fonctionnement actif de l'équipement alimenté. Cette particularité peut se révéler intéressante du point de vue énergétique. Elle peut également permettre, en période d'activité, de recueillir au niveau de ladite jonction, par exemple, par l'intermédiaire d'un relais, des informations qui sans cela seraient perturbées par la présence du courant d'alimentation correspondant à l'état de veille. La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en énergie électrique d'un équipement pouvant prendre deux états correspondant à des consommations différentes, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux voies d'alimentation en énergie montées en paralléle qui sont - une voie haute constituée par une source de tension continue de tension haute montée en série avec une impédance haute, - et au moins une voie basse munie d'une source de tension continue de tension basse montée en série avec une impédance basse et munie d'un redresseur dont le sens de branchement est tel qu'il empêche la source continue de tension haute de débiter du courant dans la ou les voies basses et permet à cette ou ces voies basses de débiter dans l'équipement alimenté un courant de même sens que le courant débité dans ledit équipement par la voie haute. A l'aide des figures ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, un mode de mise en oeuvre de l'invention. I1 doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, etre remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. La figure 1 représente un schéma du dispositif selon l'art antérieur. La figure 2 représente un schéma du dispositif selon l'invention. La figure 3 représente une variante du dispositif de la figure 2. Le dispositif connu représenté sur la figure 1 est destiné à alimenter à travers des lignes bifilaires pouvant atteindre une dizaine de kilomètres, des équipements constitués chacun par exemple, par un poste téléphonique d'abonné Pa et une batterie locale de faible capacité BL, téléalimentée à partir de la source de courant continu V1 du central téléphonique par la ligne 2 fils L, reliant l'abonné au central. Cette batterie est destinée à l'alimentation. de dispositifs électroniques pouvant être distincts du poste téléphonique d'abonné Pa. Lorsque l'abonné décroche son combiné, il établit à l'intérieur de son poste téléphonique à l'aide d'un contact K1, un bouclage de la ligne 2 fils, bouclage dont la consommation en énergie vient s'ajouter à celle du dispositif de charge de la batterie locale. Lors d'un appel à partir de ce poste téléphonique d'un abonné distant, la numérotation s'effectue en interrompant de manière cyclique le courant de cette boucle à l'aide d'un cadran de numérotation qui actionne le contact K2 ou d'un dispositif équivalent qui associe, à chaque chiffre du numéro appelé, un nombre de coupures du courant de boucle déterminé selon une loi univoque.L'information correspondante, bouclage ou coupure, est recueillie au central téléphonique par l'intermédiaire d'un relais Rel inséré en ce lieu sur le circuit de la ligne 2 fils, et amené en position de travail par le courant résultant de la somme du courant de téléalimentation de la batterie locale BL et du courant dû au bouclage de la ligne 2 fils dans le poste de l'abonné qui appelle. Lorsque le bouclage de la ligne 2 fils est interrompu lors de l'émission d'un appel ou lors du raccrochage du combiné par l'abonné, le relais Rel qui reste parcouru par le courant de téléalimentation de la batterie locale doit venir au repos. En pratique, le courant de relâchement des contacts d'un relais étant plus faible que le courant d'établissement desdits contacts, il peut arriver dans certains cas que le courant de téléalimentation requis pour la charge de la batterie soit supérieur au courant de relâchement des contacts du relais qui de ce fait, une fois amené en position travail y reste en permanence ce qui amène un état de défaut.On notera également que lors de la restitution par le relais situé au central téléphonique des impulsions d'appel émises par le cadran de numérotation de 11 abonné qui appelle, la présence d'un courant permanent traversant ce relais se traduit par une modification du rapport cyclique des impulsions d'appel restituées par ce relais, modification qui peut être à l'origine d'appels erronés. Le passageducourant de charge de la batterie de l'équipement distant dans le relais Rel constitue donc un fait gênant. Le dispositif selon l'invention et mis en oeuvre dans la liaison représentée sur la figure 2 jointe permet d'éviter les inconvénients précités tout en comportant les éléments connus précédemment décrits. Sur cette figure, la ligne 2 fils L représentée entre deux séries de tiretés verticaux assure une liaison physique entre les organes du central téléphonique représentés dans la partie gauche du schéma avec un équipement représenté dans la partie droite de ce schéma. Cet équipement comporte une batterie locale alimentée en permanence en énergie à partir du central téléphonique et représentée sous la forme d'une résistance repérée BL et un poste d'abonné Pa. Lorsque le combiné du poste d'abonné est raccroché, le contact K1 est ouvert et le contact K2 est fermé. Le fait de décrocher le combiné provoque la fermeture du contact K1 et l'établissement sur la ligne 2 fils d'une boucle permettant la circulation d'un courant continu et sur laquelle peuvent être prélevés ou introduits les courants téléphoniques fournis au combiné téléphonique Cb ou issus de ce dernier grâce à des moyens de couplage représentés schématiquement sous la forme d'un transformateur T2 dont le primaire est dans la boucle et dont le secondaire alimente le combiné. Le cadran d'appel représenté sous la forme d'un contact de relais K2 permet d'interrompre le courant circulant dans cette boucle en vue de créer les impulsions de numérotation d'appel. Le courant de charge de la batterie locale BL ainsi que le courant qui circule dans la boucle formée par la fermeture des contacts KI et K2 sont fournis à partir du central téléphonique par un dispositif d'alimentation en énergie constitué par deux voies d9alímentation montées en parallèles - une voie basse constituée par une source de tension continue Vî de f.e. m vl égale par exemple à 50 volts et d'impédance interne négligeable montée en série avec un relais Rel et un redresseur à semi conducteur Di. Le sens de conduction du redresseur D1 est tel qu'il laisse passer normalement le courant issu de la source V1 dans le sens de la flèche portant le repère i1.La résistance R1 représente la somme de la résistance de la bobine du relais Rel et d'une éventuelle résistance additionnelle ; cette résistance R1 a une valeur relativement faible par exemple de l'ordre de 10 ohms. - une voie haute constituée par une source de tension continue V2 de f.e.m v2 supérieure à vl et égale par exemple à 55 volts et d'impédance interne négligeable, montée en série avec une résistance R2 avantageusement choisie supérieure à R1. Les deux sources de tension continue V1 et V2 ont dans le cas de la figure 2 leurs pôles négatifs respectifs réunis à la terre, les pôles positifs des voies haute et basse, à savoir la borne de la résistance R2 non reliée à la source V2 et la borne de sortie du redresseur D1 non reliée au relais Rel, sont réunis en un point A en vue d'injecter sur la ligne 2 fils L l'énergie électrique requise par l'équipement distant. Un dispositif de couplage schématisé sous la forme d'un transformateur T1 inséré entre le point A précité et l'extrémité B d'un conducteur de la ligne 2 fils aboutissant au central permet d'injecter ou de prélever sur cette ligne 2 fils les signaux téléphoniques issus ou à destination d'un second abonné. Un condensateur C placé en dérivation entre le point A et la terre représente de façon schématique le dispositif utilisé pour éviter une diaphonie entre circuits différents alimentés à partir d'un couple de sources V1, V2. Pendant les périodes dites de veille, le combiné Cb est raccroché, le contact K1 est ouvert, le dispositif d'alimentation en énergie n'a à fournir que le courant nécessaire à l'alimentation de la batterie locale BL de l'équipement distant, courant qui peut être par exemple, de l'ordre de 5 mA. La résistance R présentée au dispositif d'alimentation, entre le point A et la terre, par la ligne 2 fils et le récepteur distant auquel elle est reliée est de l'ordre de 10000 ohms. Pendant les périodes actives, le combiné Cb du poste téléphonique d'abonné est décroché, le contact K1 est fermé ; en dehors des périodes d'appel, le contact K2 reste fermé, la résistance R présentée au dispositif d'alimentation entre le point A et la terre par la ligne 2 fils et l'équipement distant auquel elle est reliée est de l'ordre de 1500 ohms, le courant circulant sur cette ligne est de l'ordre de 30 mA ; lors d'un appel, le contact K2 est ouvert périodiquement en vue d'émettre les impulsions de numérotation ; lorsque le.contact K2 est ouvert les conditions de fonctionnement sont identiques à celles de l'état de veille. Le relais Rel de la voie basse de l'alimentation située au central assure la retransmission audit central téléphonique d'indications sur l'état de continuité ou de non continuité dans le poste téléphonique d'abonné Pa de la jonction empruntant les contacts K1 et K2 et l'enroulement primaire du transformateur T2. Ces indications peuvent être porteuses d'informations, telles que l'état accroché ou décroché du combiné de l'appareil téléphonique ou des informations de numérotation. Le relais Rel est supposé avoir une résistance interne R1 de tordre de 10 ohms. La résistance R2 montée en série avec la source de tension continue V2 a une valeur de l'ordre de 500 ohms. Dans le dispositif d'alimentation selon l'art antérieur, figure 1, la source de tension continue V2, la résistance R2 et la diode Dl n'existent pas, le dispositif d'alimentation est constitué uniquement par la source de tension continue V1 et le relais Rel de résistance interne R1 ; ce relais est donc parcouru selon les cas par un courant de l'ordre de 5 ou de l'ordre de 30 mA ; comme il l'a été dit plus haut, les informations fournies par son fonctionnement peuvent être perturbées par la présence de ce courant de 5 mA destiné à assurer la charge de la batterie locale située dans l'équipement distant. Le dispositif d'alimentation en énergie électrique selon la figure 2 permet d'éviter ces inconvénients, il est agencé de telle sorte qu'en période de veille, le relais Rel de la voie basse ne soit parcouru par aucun courant, le courant nécessaire à la charge de la batterie est fourni par la voie haute. Par contre, lorsque l'abonné décroche le combiné de son poste téléphonique le courant absorbé par le poste d'abonné est fourni par les voies haute et basse. Le relais Rel est donc parcouru suivant le cas par un courant de valeur nulle ou un courant de valeur non nulle comme c'est le cas pour un équipement distant ne comportant pas de batterie locale et relié à une seule source de tension continue disposée au central. Le fonctionnement de ce dispositif s'explique de la manière suivante Lorsque la résistance R du circuit alimenté par le dispositif d'alimentation est très élevée, ce qui est le cas lorsque le poste d'abonné de l'équipement distant est raccroché la tension Va au point A est très voisine de la tension v2 de la source d'énergie continue V2 de la voie haute. La tension vi de la source d'énergie continue V1 de la voie basse étant inférieure à va la diode D1 est bloquée et la voie basse et par suite le relais Rel ne sont parcourus par aucun courant. Lorsque l'on abaisse la valeur de la résistance R sur laquelle débite le dispositif d'alimentation, la tension va au point A s'abaisse du fait du passage d'un courant accru dans la résistance R2, la diode D1 reste pratiquement bloquée et par suite la voie basse ne débite pas tant que la tension va qui est égale à v2 - R2 i2 reste supérieure à v1 - vdl, vdi désignant la chute de tension dans la diode Dl à l'état passant, tension qui est de l'ordre de 0,6 volt. Un calcul simple montre que la voie basse ne débite du courant que si la résistance R du circuit sur lequel débite le dispositif est inférieure à une valeur limite Rlim telle que Rlim = R2 (v1 - vdl) (1) v2 - (vl-vdi) pour laquelle le courant débité par la voie haute est égal à i2lim = v2 - (V1-Vd?) (2) fi2 Dans le cas présent avec vl = 50 volts, v2 = 55 volts, vdl = 0,6 volt, R2 = 500 ohms, la résistance limite Rlim est de l'ordre de 4400 ohms et le courant i2lim de l'ordre de 11,2 mA. Le courant normal de charge de la batterie étant de 5 mA, on dispose donc d'une marge de sécurité avant que la voie basse ne se mette à débiter. Si l'on abaisse la valeur de R en dessous de la valeur Rlim, ce qui se produit lorsque l'abonné décroche son combiné dans l'équipement distant les deux voies haute et basse débitent et le relais Rel est parcouru par un courant. Le courant il, débité par la voie basse a pour expression il = (v1 - vdl) (R2 + R) - v2 R (3) 1 ~ R1R2 + R (nl+R2) et le courant débité par la voie haute i2 = v2 (R1+R) - (vl-vdl) fi (4) R1R2 Ç R (R1+R2) Lorsque l'abonné décroche son combiné, la résistance R devient voisine de 1500 ohms, avec les valeurs précédemment retenues pour R1, R2, vi, v2 et vdî, il est égal à 21,17 mA et i2 à 11,62 mA. Avec une valeur de R égale à 750 ohms, toutes les autres valeurs restant inchangées, on obtient il = 52,90 mA, i2 = 12,26 mA. La valeur du courant i2 fournie par la voie haute varie peu et reste voisine de la valeur i2lim ; le supplément de courant absorbé par le circuit alimenté par le dispositif d'alimentation est principalement fourni par la voie basse. Les relations (1) à (4) permettent le dimensionnement du dispositif, ce dimensionnement est principalement régi par l'équation (2) qui donne la relation qui relie v2, v1 et R2 pour une valeur de i2lim préalablement fixée. On voit sur cette expression que la valeur de i2lim est fonction de la différence entre les f.e.m des sources énergie des voies hautes et basses dont les valeurs nominales peuvent être voisines et dont les valeurs réelles peuvent varier dans une certaine plage en fonction de l'état de charge des batteries qui constituent en général ces sources d'énergie. De ce fait une stabilisation de tension de ces sources d'énergie peut s'avérer nécessaire. Cette solution est relativement onéreuse.Il est possible de s'en affranchir, pour ce faire, il suffit de réaliser la source de tension V2 en montant en cascade avec la source de tension V1 une source additionnelle V3 de tension continue dont la f.e.m v3 a pour valeur la différence v2-v1 des f.e.m des sources de courant continu V2 et V1 de la figure 2. Ceci conduit au schéma de l'alimentation de la figure 3 dans lequel la valeur v2-(vl-vdl) qui rentre dans l'expression de i2lim, (relation 2), est par principe plus stable que dans le montage de la figure 2 du fait qu'elle est égale à v3+vdl. Lorsque les sources de tension continue V1 et V2 de la figure 2, V1 et V3 de la figure 3 ont chacune une impédance interne négligeable, la tension à leur borne est indépendante de leur débit, elles peuvent de ce fait être communes à un certain nombre de dispositifs selon l'invention qui vient d'être décrite. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'alimentation en énergie électrique d'un équipement pouvant prendre deux états correspondant à des consommations différentes, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux voies d'alimentation en énergie montées en parallèle qui sont - une voie haute constituée par une source de tension continue de tension haute montée en série avec une impédance haute, - et au moins une voie basse munie d'une source de tension continue de tension basse montée en série avec une impédance basse et suivie par un redresseur dont le sens de branchement est tel qu'il empêche la source continue de tension haute de débiter du courant dans la ou les voies basses et permet à cette ou ces voies basses de débiter dans l'équipement alimenté un courant de meme sens que le courant débité dans ledit équipement par la voie haute. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite source de tension haute (V2) est constituée par l'association en série de ladite source de tension basse (V1) et d'une source additionnelle (V3). 3/ Dispositif d'alimentation d'un équipement d'abonné à partir d'un central téléphonique, - ce dispositif comportant un relais (Rel) qui doit etre actionné seulement lorsque l'équipement d'abonné absorbe une intensité élevée, - ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il est constitué par un dispositif selon l'une des revendication 1 ou 2, - ledit relais étant connecté en série dans ladite voie basse (V1, Hi, Dol).