Brevet FR2517135A1 — publié le 19830527

La présente invention concerne un montage de sécurité de mise en marche pour outils électriques comportant un interrupteur à bouton-poussoir verrouillable en position de fermeture. Dans les outils électriques et, en particulier, dans les outils électriques à main tels que, par exemple, des perceuses, des scies circulaires à main, etc. il se pose un sérieux problème de sécurité en raison de la présence de l'interrupteur à bouton-poussoir usuel dans ces outils, qui normalement ne met l'outil sous tension qu'aussi longtemps que la pression du doigt sur le bouton-poussoir est maintenue. Toutefois, comme on a souvent également besoin d'une utilisation de longue durée, pour laquelle la pression prolongée du doigt est fatigante et indésirable, les interrupteurs à bouton-poussoir comportent un verrouillage sous la forme d'un bouton-poussoir ou d'une coulisse supplémentaire permettant de verrouiller l'interrupteur à bouton-poussoir en position de fermeture.Dans ces conditions, si un utilisateur met hors d'action un outil mis sous tension et verrouillé dans cet état en retirant la fiche secteur et si, pour des raisons de commodité ou par suite d'une inattention, l'interrupteur à bouton-poussoir reste verrouillé, alors au moment du branchement suivant de l'outil sur le secteur par le même utilisateur ou par un autre, le moteur démarre de manière entièrement inattendue et l'utilisateur court un risque considérable, d'autant plus que l'outil, lors de l'accélération du mo Fur, en raison du couple d'inertie de l'induit, effectue des mouvements imprévisibles. Des risques identiques peuvent surgir si, lors d'une coupure de la tension du secteur, un outil verrouillé à l'état de marche, reste branché, ou encore si un outil qui ne se trouve pas en service est mis en marche et est verrouillé par jeu ou intentionnellement. Compte tenu de ce qui précède, l'invention a pour objet de créer un montage de sécurité de mise en marche pour outils électriques, capable d'empêcher un démarrage intempestif de l'outil alors que l'interrupteur à bouton-poussoir est verrouillé. A cet effet, l'invention part d'un montage de sécurité de mise en marche du type mentionné au début du présent préambule et est caractérisée par un schéma de montage, qui lors de l'apparition simultanée de la tension du secteur devant et derrière l'interrupteur à boutonpoussoir, empêche le démarrage du moteur. Comme la tension du secteur ne peut apparature simultanément devant et derriere l'interrupteur que Si l'outil est en circuit (interrupteur fermé) et cela au moment ou on le branche sur le secteur ou bien lorsque la tension du secteur réapparait après une coupure, le démarrage est ainsi empêché de manière sûre. Pour la réalisation pratique, on dispose de plusieurs possibilités, les montages à relais n'étant toutefois généralement pas avantageux en raison du coût relativement élevé et de l'encombrement relativement grand. En combinaison avec un montage comportant un commutateur à semi-conducteurs pour la commande ou la régulation de la vitesse de rotation de l'outil électrique, un perfectionnement de l'invention prévoit un circuit bistable, qui peut basculer sous l'action d'une impulsion d'entrée à l'un de ses deux états de commutation, dont la tension d'alimentation est dérivée de la tension du secteur en un point situé derriere l'interrupteur à bouton-poussoir et dont la tension de sortie, dans l'un des états de commutation, bloque le commutateur à semi-conducteurs, ainsi qu'un générateur d'impulsions monté devant l'interrupteur à bouton-poussoir et qui, lors de l'apparition de la tension du secteur, produit une impulsion d'entrée pour le circuit bistable. Si, dans ces conditions, la fiche secteur de l'outil électrique est branchée alors que l'interrupteur à bouton-poussoir est fermé, la tension assurant le fonctionnement du circuit bistable apparaît pratiquement simultanément à l'impulsion d'entrée, qui peut alors faire basculer le circuit bistable, ce qui bloque le commutateur à semi conducteurs. En revanche, si l'on branche l'outil électrique à l'état de coupure, l'impulsion d'entrée du circuit bistable apparaît avant sa tension d'alimentation et, par conséquent, n'a aucun effet.Lors d'un actionnement ultérieur de l'interrupteur à boutonpoussoir, le circuit bistable reste en conséquence à l'état de repos, de sorte que le commutateur à semiconducteurs peut fonctionner normalement et, par exemple, assure, au moyen d'un montage de commande de type connu, une régulation ou une commande de la vitesse de rotation. Comme générateurs d'impulsions pour la production de l'impulsion d'entrée du circuit bistable, on peut utiliser des montages connus, par exemple un multivibrateur monostable, qui est déclenché lorsqu'apparaît une tension continue engendrée à partir de la tension alternative du secteur. Une possibilité particulièrement simple réside toutefois, suivant un autre perfectionnement de l'invention, en ce que le générateur d'impulsions peut présenter un condensateur chargeable à partir de la tension du secteur par l'intermédiaire d'une diode, condensateur dont la tension de charge croissante représente l'impulsion d'entrée du circuit bistable. Le circuit bistable peut avantageusement comprendre un amplificateur opérationnel, dont la sortie est couplée rétroactivement, par l'interné- diaire d'une diode, avec son entrée de non-inversion, tandis que la polarité de l'impulsion d'entrée est choisie telle que la tension qui s'établit à la sortie de l'amplificateur opérationnel rend conductrice la diode de réaction et, par conséquent, maintient l'amplificateur opérationnel dans cet état de commutation. L'inventicn sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints, qui en représentent, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution. Sur ces dessins La Figure 1 est un schéma de montage symbolique d'un exemple d'exécution de l'invention ; La Figure 2 est un diagramme des temps pour le montage de la Figure 1, dans le cas ou l'interrupteur à bouton-poussoir est initialement ouvert La Figure 3 est un diagramme des temps pour le montage de la Figure 1, dans le cas où l'interrupteur à bouton-poussoir est initialement fermé ; et La Figure 4 est un schéma de montage plus détaillée d'un autre exemple d'exécution de l'invention. Dans le schéma de montage de la Figure 1, le moteur 1 d'un outil électrique est relié en série par ses bobines d'inducteur 2 au cordon secteur 5, par l'intermédiaire d'un commutateur à semi-conducteurs réalisé sous la forme d'un triac 3 et par l'interme- diaire d'un interrupteur à bouton-poussoir 4 verrouillable en position de fermeture. Le triac 3 est commandé, d'une manière connue en soi, par un montage 6 de commande de moteur qui, éventuellement, reçoit. en outre d'une génératrice tachymétrique (non représentée) une information relative à la valeur effective de la vitesse de rotation et permet en conséquence une régulation.La tension de fonctionnement Vcc2 du montage 6 de commande du moteur est obtenue au moyen d'une diode 7 suivie d'une résistance de limitation 8 et au moyen d'un condensateur de filtrage 9, tandis qu'en outre une limitation de tension (non représentée) peut être prévue. La diode 7 est connectée à un noeud 10 du montage situé derrière l'interrupteur à boutonpoussoir 4, de sorte que la tension d'alimentation Vcc2 n'apparaît qu'après la fermeture de l'interrupteur 4. Devant l'interrupteur 4 est relié au cordon secteur 5 un convertisseur li qui produit, à partir de la tension du secteur, une autre tension continue Vccl. Celle-ci déclenche un univibrateur (multivibrateur monostable) 12, à la sortie Q1 duquel est produite une impulsion unique de durée prédéterminée, par exemple de 1 ms, lors de la première apparition de la tension Vccl. Cette impulsion est appliquée à l'entrée de rythme d'un circuit bistable réalisé sous la forme d'un flip-flop 13 alimenté par la tension Vcc2. La sortie d'inversion Q2 est reliée à une entrée de remise à l'état initiai du montage 6 de commande du moteur. Le mode de fonctionnement du montage de la Figure 1 va maintenant être décrit en référence aux diagrammes des temps des Figures 2 et 3. Lorsque la fiche du cordon secteur est branchée alors que l'interrupteur à bouton-poussoir 4 est ouvert, la tension Vccl produite par le convertisseur 11 apparaît pratiquement immédiatement à cet instant t (Figure 2). L'univibrateur 12 est declenche et produit à sa sortie Q1 une impulsion qui dure jusqu'à l'instant tl. Cette impulsion n'a toutefois aucun effet sur le flip-flop 13, du fait que la tension de fonctionnement Vcc2 de celui-ci n'est pas encore présente, car on a supposé que l'interrupteur 4 est ouvert. Aux deux sorties Q2 et Q2 du flip-flop 13, il n'apparaît par conséquent aucune tension. Cela correspond. à l'état logique L (tension basse). Si, ultérieurement, à un instant désiré quelconque tx, on ferme l'interrupteur à boutonpoussoir 4, alors la tension d'alimentation Vcc2 apparaît pratiquement en même temps, et le montage 6 de commande du moteur prend en charge la commande ou la régulation du moteur 1 par l'intermédiaire du triac 3. Comme l'impulsion émise par l'univibrateur 12 à la sortie Q1 a disparu depuis longtemps, le flip-flop 13 ne peut pas basculer et sa sortie Q2 produit continuellement une tension correspond à l'état logique H (tension haute). Le câblage intérieur du montage 6 de commande du moteur est réalisé de telle manière que lorsque cette tension H règne à la sortie Q2 du flip-flop, aucun effet de blocage n'est exercé, c'est- -dire que le montage 6 fonctionne normalement. En revanche si, comme représenté sur la Figure 3, lors de l'apparition de la tension de secteur sur le cordon 5, l'interrupteur à bouton-poussoir 4 est fermé, alors les deux tensions Vccl et Vcc2 apparaissent pratiquement simultanément et conjointement avec l'impulsion présente à la sortie Q1 de l'univibrateur, à l'instant t . Comme le flip-flop 13 est relié à la tension de fonctionnement Vcc2, sa sortie Q2 produit à l'instant to la tension H. Le flanc décroissant, apparaissant à l'instant tl, de l'impulsion présente à la sortie Q1 de l'univibrateur 12 fait toutefois basculer le flip-rlop 13 à son autre état de commutation et, à la sortie Q2, la tension disparaît, ou passe au niveau L.En présence de cet état à l'entrée de rétablissement de condition de repos, le montage 6 de commande du moteur bloque le triac 3, de sorte que le moteur 1 ne peut pas démarrer. Sur le schéma de montage de la Figure 4, le moteur 1 de l'outil électrique, par exemple une perceuse, est, comme précédemment, relié par ses bobines d'inducteur, 2 , par l'intermédiaire d'un triac 3 et d'un interrupteur à bouton-poussoir 4 verrouillable en position de fermeture, à la tension du secteur . La commande du triac 3 s'effectue d'une manière connue par le procédé de réglage de phase par l'intermédiaire d'un diac 15 et d'un déphaseur constitué par des condensateurs 16,17 et des résistances 18,19,20, et par l'intermédiaire d'une résistance de réglage 21 munie d'une résistance additionnelle 22 et qui détermine l'angle d t amorçage du triac 3. On a supposé en outre que le triac 23 d'un optocoupleur 24 est actionné, c'est~à-dire est conducteur. Un amplificateur opérationnel 25 forme, conjointement avec une diode de réaction 26, montée entre sa sortie 27 et son entrée de non-inversion, un circuit bistable. Les résistances de division de tension 28 à 31 reliées aux entrées de l'amplificateur opérationnel 25 sont en outre dimensionnées de telle manière que la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel 25, après l'application de la tension de fonctionnement, présente une valeur positive. La diode 26 se bloque alors et n'a plus aucune influence. La tension de fonctionnement Vcc2 de l'amplificateur opérationnel 25 est, comme dans l'exemple d'exécution de la Figure 1, dérivée de la tension du secteur au noeud 10 derrière l'interrupteur à bouton-poussoir 4, tandis qu'en outre une diode zener 32 limite la tension de charge du condensateur 9 à une valeur désirée, par exemple de 12 V. Pour assurer l'obtention de l'impulsion d'entrée de l'amplificateur opérationnel 25, qui est appliquée à l'entrée d'inversion de celui-ci, une diode 33 directement reliée à la tension du secteur et munie d'une résistance de limitation 34, engendre une tension continue correspondant à la tension Vccl de la Figure 1 et qui charge un condensateur 35 à une tension limitée par une diode zener 36. Le flanc de sens positif de la tension croissante aux bornes du condensateur 35 parvient, par l'intermédiaire d'un condensateur de couplage 37 et d'une résistance de limitation 38, à l'entrée d'inversion de l'amplificateur opérationnel 25. En parallèle avec le condensateur 35 est montée une résistance de décharge 3S, qui assure des conditions initiales bien définies. Si, lors de l'apparition de la tension du secteur, l'interrupteur à bouton-poussoir est ouvert, le flanc positif de la tension aux bornes du condensateur 35 transmis à l'entrée d'inversion de l'amplificateur opérationnel 25 n'a aucune influence, car la tension de fonctionnement Vcc2 de l'amplificateur opérationnel 25 n'est pas encore présente. Lors d'un actionnement ultérieur de l'interrupteur à boutonpoussoir 4, la brève impulsion transmise par l'intermédiaire du condensateur de couplage a depuis longtemps disparu lorsque le condensateur 35 se charge, de sorte que la sortie 27 de l'amplificateur opérationnel 25 prend une tension positive sans subir aucune influence. Cette tension alimente une diode électroluminescente 40 dans l'optocoupleur 24, de sorte que le triac 23 devient conducteur et que la commande par réglage de phase du triac 3 devient effective. En revanche, si lors du branchement de la fiche.ou lors d'un retour de la tension du secteur alors que la fiche est branchée, l'interrupteur à bouton-poussoir 4 est fermé, alors la tension de fonctionnement Vcc2 de l'amplificateur opérationnel 25 apparaît pratiquement simultanément à l'impulsion positive appliquée à son entrée d'inversion. La tension présente à la sortie 27 de l'amplificateur opérationnel 25 évolue alors dans le sens négatif sensiblement jusqu'à la tension de référenc & commune et est, par conséquent, négative par rapport à la tension déterminée par le diviseur de tension comprenant les résistances 28 et 30 et qui est appliquée à l'entrée de non-inversion. La diode de réaction 26, alors conductrice, maintient 1 amplificateur opérationnel 25 dans cet état. Comme la diode électroluminescente 40 n'est pas excitée, le triac 23 reste non alimenté et le moteur 1 ne peut pas démarrer, car le triac 3 monté dans le circuit principal est bloqué. Pour mettre sous tension le moteur 1, il est nécessaire de déverrouiller tout d'abord l'interrupteur à boutonpoussoir 4 et de l'amener à la position d'ouverture. Alors la tension de fonctionnement Vcc2 de l'amplificateur opérationnel 25 disparait, et celui-ci, lors de la refermeture de l'interrupteur à bouton-poussoir 4, passe à son état de fonctionnement normal avec une tension de sortie positive. REVENDICATIONS 1.- Montage de sécurité de mise en marche pour outils électriques comportant un interrupteur à bouton-poussoir (4) verrouillable en position de fermeture, ledit montage étant caractérisé par un schéma de montage qui, lors de l'apparition simultanée de la tension du secteur devant et derrière l'interrupteur à bouton-poussoir (4) empêche le démarrage du moteur (1). 2.- Montage de sécurité de mise en marche suivant la revendication 1, comportant un circuit (6 ; 15-22j présentant un commutateur à semi-conducteurs (3), pour la commande ou la régulation de la vitesse de rotation, ledit montage étant caractérisé par un circuit bistable (13,25) pouvant basculer, sous l'action d'une impulsion d'entrée, à l'un de ses deux états de commutation, circuit bistable dont la tension d'alimentation (Vcc2) est dérivée de la tension du secteur en un point (10) situé derrière l'interrupteur à bouton-poussoir (4), et dont la tension de sortie (Q2)' dans ledit état de commutation, bloque le commutateur à semi-conducteurs (3), et par un générateur d'impulsions (11,12 ; 33-35;; monté devant l'interrupteur à bouton-poussoir (4) et qui, lors de l'apparition de la tension du secteur, produit une impulsion d'entrée pour le circuit bistable. 3.- Montage de sécurité de mise en marche suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur d'impulsions présente un condensateur (35), chargeable à partir de la tension du secteur par 'intermédiaire darne diode (33j, et dont la tension de charge croissance représente l'impulsion d'entrée du circuit bistable (25) 4.- Montage de sécurité de mise en marche suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le circuit bis table comprend un amplificateur opérationnel (25), dont la sortie (27) est couplée rétroactivement, par l'intermédiaire d'une diode (26), avec son entrée de non-inversion, et en ce que la polarité de l'impulsion d'entrée est choisie telle que la tension de sortie, qui s'établit à la sortie de l'amplificateur opérationnel (25), rend conductrice la diode de réaction (26) et, par conséquent, maintient l'amplificateur opérationnel dans cet état de commutation. 5.- Montage de sécurité de mise en marche suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le circuit bistable (25) commande le commutateur à semi-conducteurs (3) par l'intermédiaire d'un optocoupleur (24).