Brevet FR2530883A1 — publié le 19840127

La présente invention concerne un dispositif pour la mise en service automatique et séquentielle d'appareils électriques, en fonction d'un signal engendré par le système de distribution d'énergie alimentant lesdits appareils. On sait qu'il existe à l'heure actuelle essentiellement deux tarifications différentes de l'énergie électrique, à savoir une tarification dite '!heures creuses", principalement la nuit, favorable à l'abonné et une tarificatior cation normale qui est évidemment moins favorable. A cet effet, l'abonné dispose généralement d'un compteur à double comptag,e, la commutation entre les comptages s'effectuant automatiquement grâce à un signal émis sur la ligne qui ferme ou ouvre un contact selon la période de tarification considérée. Ce contact est le plus souvent intercalé dans un ou plusieurs circuits d'excitation de bobines de contacteurs, ces contacteurs autorisant ou interdisant le fonctionnement d'appareils tels que chauffe-eau électrique, chauffage électrique à aecumulation, systèmes d'accumulateurs, etc... En fonctionnement, ces appareils ne tiennent pas compte d'une puissance maximale sosucrite auprès du distributeur d'énergie électrique et obligent parfois l'utilisateur à installer un système de délestage qui peut empêcher le fonctionnement de ces appareils. L'essentiel des autres appareils de l'utilisateur fonctionne au gré de l'utilisateur sans tenir compte des diverses tarifications. Il va de soi par ailleurs que dans un souci de meilleure gestion due l'énergie électrique, on peut être amené dans l'avenir à multiplier le nombre de tarifications et à répartir dans une journée et de façon aléatoire les périodes de tarification les plus ou les moins favorables, amenant ainsi une complication supplémentaire. La présente invention a donc pour but principal de permettre à l'utilisateur d'éxploiter au maximum les periodes de tarification les plus favorables, en faisant travailler automatiquement différents appareils pendant ces périodes, tout en interdisant le fonctionnement de certains de ces appareils en dehors desdites périodes. Pour ce faire, la présente invention a pour objet un dispositif du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce qutil comprend une ou plusieurs sorties de commande pour l'alimentation d'appareils d'un premier type dont le cycle de fonctionnement ne doit pas être interrompu, - une ou plusieurs sorties de commande pour l'alimentation d'appareils d'un second type dont le cycle de fonctionnement peut être interrompu à tout moment, - un séquenceur associé à des commutateurs manuels pour actionner sélectivement les différentes sorties selon une séquence déterminée par la position desdits commutateurs, - des moyens de commande du séquenceur déclenchés par le signal engendré par le système de distribution d'énergie, et - des moyens de test de courant pour inhiber la commande du séquenceur aussi longtemps que la sortie correspondante est utilisée, sauf s'il s'agit d'une sortie alimentant un appareil du second type. On peut en effet classer les différents appareils électriques d'un abonné en deux grandes catégories - les appareils du premier type qui, lorsque leur cycle est commencé, doivent le mener à terme d'une façon continue ; à cette catégorie appartiennent par exemple le lave-linge, le lave-vaisselle, le sèche-linge, etc... - les appareils du second type dont le cycle éventuel peut être fractionné sans préjudice pour l'appareil et son utilisateur ; à cette catégorie appartiennent par exemple le chauffe-eau électrique, le chauffage électrique à accumulation, etc... Grâce au dispositif selon l'invention, les différents appareils de l'abonné sont activés l'un après l'autre et dans l'ordre prescript, pendant la période- de tarification avantageuse, évitant ainsi à l'abonné d'avoir à souscrire une puissance électrique trop élevée. De plus, au moment du changement de tarification, si un appareil du premier type est en cours de fonctionnement, celui-ci termine son cycle normalement. Par contre, s'il s'agit d'un appareil du second type, celui-ci est immédiatement arrenté. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, des moyens de temporisation sont interposés entre les moyens de test de courant et les moyens de commande du séquenceur, afin d'autoriser de brèves interruptions dans le fonctionnement des appareils. On sait en effet que dans certains appareils à cycle, il y a des moments où le courant consommé s'annule, par exemple lors de l'inversion du sens de rotation du tambour d'un lave-linge. De préférence, les moyens de temporisation sont constitués par un oscillateur engendrant le signal d'horloge nécessaire pour actionner le séquenceur et qui est susceptible d'âtre inhibé par les moyens de test de courant. Selon une autre carcctéristique de l'invention, les commutateurs manuels sont associés à des coupleurs optiques commandant respectivement l'alimentation des différentes sorties par l'intermédiaire de relais, ce qui permet d'isoler électriquement la tension de puissance de la tension logique issue du séquenceur. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique est un schéma partiellement synoptique d'un dispositif conforme à l'invention pour la mise en service automatique et séquentielle d'appareils électriques. Dans le mode de réalisation particulier décrit ici, le dispositif comporte trois sorties de commandes U1, U2, U3 pour l'alimentation d'appareils du premier type, par exemple un lave-linge M1, un lave-vaisselle N2 et un sèchelinge M3, ainsi qu'unie sortie de commande U4 pour l'alimentation d'un appareil du second type, par exemple un chauffe-eau électrique M4. Ce dispositif fonctionne à partir de la tension alternative U du secteur, constitué ici par une phase ? et un conducteur neutre N. Une alimenta- tion stabilisée A de type connu délivre, à partir de la tension alternative U, une tension continue UO, par exemple de 15 volts, qui alimente en parmanence les différents circuits composant le dispositif, c'est-à-dire essentiellement un circuit de test de courant T, un oscillateur d'horloge H et un séquenceur S. Le circuit de test T, constitué par exemple par un tore magnétique très sensible animant un contact, est traversé par la phase 8 alimentant les différentes sorties U1 à U4. Ce circuit délivre à sa sortie un signal due test de courant TC qui est à un état logique haut lorsque du courant le traverse et à un état logique bas en l'absence de courant détecté. L'oscillateur d'horloge H est constitué par un circuit intégré du type MC 1455, utilisé en bascule bistable. Ce circuit est alimenté entre les bornes 8 et 1, et sa sortie 3 bascule selon les informations des entrées 2 et 7 en fournissant un signal d'horloge H. Ce signal d'horloge H5 résulte de la mise en forme par le circuit de la charge et de la décharge du condensateur C1 au travers des résistances R1 et R2. En fait, le condensateur C1 se charge au travers de R1 et R2, et se décharge au travers de R2. Les valeurs de R1-, R2 et C1 permettent de régler la période du signal d'horloge-H5. Lorsque C1 se charge, H5 est à l'état haut et à l'état bas lorsque C1 se décharge. Pour permettre de temporiser certains fonctions du dispositif, le signal d'horloge H5 doit présenter une alternance basse de très faible durée par rapport à l'alternance haute. La résistance de décharge R2 est alors calculée de manière à limiteur le courant de décharge passant par l'entrée 7 à la valeur admissible par cette entrée. Le circuit H est inhibé par un niveau bas sur son entrée 4. Cette entrée est reliée au signal TC par l'intermédiaire d'un inverseur P1. Le circuit H est donc inhibé lorsque du courant traverse le circuit T. Lorsque H est inhibé, le signal d'horloge H5 reste à l'état haut. Le séquenceur S est constitué par un compteur de type JOHNSON, réalisé sous la forme d'un circuit intégré portant la référence commerciale MC 14017. Ce circuit est alimenté entre les bornes 8 et 16, et comporte dix sorties dont quatre seulement sont utilisées ici, à savoir les sorties 2, 4, 7 et 10. Ces quatre sorties sont activées l'une après l'autre sous l'action d'un front montant sur l'entrée d'horloge 14. Cette entrée reçoit le signal H4 délivré par une porte logique NI P2 recevant le signal TC sur l'une de ses entrées et le signal H5 sur son autre entrée. Le séquenceur S est remis et maintenu à zéro lorsque son entrée 15 est à l'état haut et inhibe son horloge 14 lorsque son entrée 13 est à l'état haut. Cette dernière est reliée directement à la borne 1 qui constitue la cinquième sortie dans l'ordre du séquenceur. Quant à l'entrée 15, elle reçoit le signal élaboré par un ensemble de deux portes logiques NI P3 et P4. La porte P4 a sa sortie reliée directement à l'entrée 15 et reçoit sur l'une de ses entrées le signal délivré par la porte P3.L'autre entrée de la porte P4 est reliée à la tension continue U par l'intermédiaire d'un contact K, dit contact de tari- o fication, qui est conçu pour se fermer sous l'action d'un si gnal engendré par le système de distribution d'énergie électrique, lorsqusil s'agit d'une période de tarification basse, et qui s'ouvre à la fin de ladite période. Le signal apparaissant à la sortie de ce contact K, dit signal "heures creuses" HC, est donc à l'état logique haut lorsque le contact est fermé et à l'état logique bas lorsque le contact est ouvert. L'interrupteur-inverseur K1 prévu dans le circuit remplit le même office que le contact K, mais sur action manuelle, au gré de l'utilisateur. Les quatre sorties 2, 4, 7 et 10 du séquenceur S sont connectées respectivement aux points milieux de quatre commutateurs manuels COM1, COM2, COM3 et COM4 , à quatre positions. Chacune de ces positions est reliée à l'une des sorties U1 à U4 par l'intermédiaire d'un amplificateur-inverseur tampon, respectivement S1 à S4,d'un voyant lumineux, respectivement W1 à V4, d'un coupleur optique, respectivement CO à CO4, et d'un relais, respectivement RL1 à EL4. La position 4 est en outre reliée à l'une des entrées de la porte P3 dont l'autre entrée reçoit le signal d'horloge H4. Les coupleurs optiques C01 à C04 permettent d'isoler électriquement la tension logique de la tension alternative de puissance excitant la bobine du relais associé. On notera en outre que les contacts de ces relais coupent la même phase t alimentant les différents appareils M1 à M4, qui passe au préalable au travers du circuit de mesure de courant T. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante Lorsque le contact de tarification K se ferme, le signal HC passe à l'état haut . Par suite, un niveau bas apparaît sur l'entrée 15 du séquenceur S qui n'est plus remis à zéro. Si l'on suppose qu'aucun appareil n'est en cours de fonctionnement, le signal TC à la sortie du circuit de test de courant T est à l'état bas. Le signal d'horloge H5 s'inversé alors à travers P2 et active le séquenceur S. Si pendant une période d'horloge, il n'y a pas utilisation de courant, le séquenceur peut passer à la sortie suivante. Lorsque TC est à l'état haut, c'est-à-dire lorsqu'un appareil est en cours de fonctionnement, un niveau bas apparaît sur l'entrée 4 du circuit H et inhibe l'horloge H5 qui reste à l'état haut. Par suite, la porte P2 délivre un état bas H4. Le séquenceur S se maintient donc sur la sortie activée aussi longtemps que du courant traverse le circuit T. Lorsque TC passe à à l'état bas, la capacité C1 se charge et H5 reste à l'état haut. Le temps que C1 se charge, le séquenceur reçoit donc un signal H4 bas qui maintient sa sortie activée, permettant ainsi une reprise de commutation de courant. Si à la fin de la charge de C1, la sortie considérée n'utilise toujours pas de courant, le signal H5 passe à l'état bas et le séquenceur active la sortie suivante. Cette disposition permet des inversions de sens de rotation d'un moteur de lave-linge.par exemple. L'ordre dans lequel les différentes bornes de sortie U1 à U4 sont commandées est déterminé par la position des différents commutateurs manuels COM1 à COM4 Ainsi dans l'exemple particulier représenté sur la figure, le point milieu de CON1 est relié à la borne 1, le point milieu de COM2 à la borne 3, le point milieu de CON à la borne 2 et le point milieu de CON4 à la borne 4. 3 Dans cet exemple, l'appareil M1 sera donc commandé en premier, puis l'appareil M39 puis l'appareil M2 et enfin l'appareil N4. Lorsque l'une des sorties du séquenceur S est à l'état haut, par exemple la sortie référencée 4, le commuta- teur correspondant COM2 transmet cet état haut à l'amplificateur S3 et commande l'enclenchement du relais RL3 par l'intermédiaire du coupleur optique C03, provoquant ainsi l'alimentation en courant de la borne de sortie U3 et par conséquent la mise en route de l'appareil N Simultanément, le voyant V3 s'allume et indique ainsi à l'utilisteur l'appareil qui est en cours de fonctionnement Le séquenceur S est inhibé lorsque tous les appareils ont terminé leur cycle pendant que le contact K est fermé. Cette fonction est réalisée par le branchement de la sortie 1 sur l'entrée inhibitrice 13 du séquenceur. En effet, lorsque l'appareil M4 correspondant à la quatrième sortie 10 du séquenceur a terminé son cycle, le séquenceur active sa cinquième sortie qui correspond à la borne 1 et délivré ainsi un état haut sur son entrée inhibitrice 13. Le séquenceur S est par ailleurs arrêté, remis et maintenu à zéro par un niveau haut sur son entrée 15 lorsque le contact de tarification K s'ouvre et que le signal HC passe à l'état bas - soit immédiatement et quel que soit l'état du signal TC, lorsqu'il s'agit de la borne de sortie U4 sur laquelle est branché un appareil du second type comme M4, - soit lorsque le signal TC reste à l'état bas pendant une période d'horloge, s'il s'agit d'une des bornes de sortie U1 à UQ sur lesquelles sont branchés des appareils du premier type tels que M1 à Cette fonction est réalisée par les portes P3 et P4. Lorsque HC est à l'-état haut, P4 délivre un état bas et le séquenceur S fonctionne.Par contre, lorsque HC passe à l'état bas, le séquenceur ne fonctionne que lorsque P3 délivre un état haut et s'arrête dès que P3 délivre un état bas. Or, P3 reçoit sur l'une de ses entrées le signal H4 et sur son autre entre l'état de la quatrième position des commutateurs COM1 à COQ., position qui est à l'état haut lorsque la borne de sortie U4 est activée. Par conséquent, lorsque la borne de sortie Uq est activée, la porte P3 délivre toujours un état bas et quand HC passe aussi à l'état bas, la porte P4 délivre un état haut qui arrête immédiatement le séquenceur, quel que soit l'état de H4. Au contraire, lorsqu'il s'agit de l'une des autres bornes de sortie, le signal H4 est à l'état bas et le reste aussi longtemps que cette borne de sortie est utilisée; La porte P3 délivre alors un état haut et la porte Pq un état bas, de sorte que le séquenceur continue à fonctionner. Dès que H passe à l'état haut, c'est-à-dire que l'appareil correspondant a cessé de fonctionner, P3 délivre un état bas et P4 un état haut. Le séquenceur s'arrête donc et il est maintenu dans cet état aussi longtemps que HC reste à l'état bas. On voit par conséquent en définitive que le dispositif selon l'invention qui vient d'être décrit permet de faire fonctionner automatiquement certains appareils électriques pendant les périodes de tarification les plus avan-. tageuses, et ce dans l'ordre voulu par l'utilisateur. Si besoin est, llutilisa- teur peut également faire fonctionner ses appareils en dehors desdites périodes de tarification avantageuses grace au contact manuel K1. Le dispositif selon l'invention cesse de fonctionner - soit lorsque tous les appareils qu'il commande ont terminé leur cycle pendant la période de tarification qui a provoqué l'enclenchement du dispositif, - soit, en cas de changement de tarification en cours de cycle d'un appareil, à la fin du cycle s8-il s'agit d'un appareil du premier type et imitrédiatem s'il s'agit d'un appareil du second type. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la mise en service automatique et séquentielle d'appareils électriques, en fonction d'un signal engendré par le système de distribution d'énergie alimentant lesdits appareils, caractérisé en ce qu'il comprend - une ou plusieurs sorties de commande (U1, U2, U3) pour l'alimentation d'appareils d'un premier type (M1, M2, M3) dont le cycle de fonctionnement ne doit pas être interrompu, - une ou plusieurs sorties de commande (U4) pour l'alimentation d'appareils d'un second type (N4)- dont le cycle de~ronctionnement peut être interrompu à tout moment, - un séquenceur (S) associé à des commutateurs manuels (C0H o COR4) pour actionner sélectivement les différentes sorties (U1...U4) selon une sequen ee déterminée par la position desdits commutateurs (COM1...COM4), - des moyens de commande (P2, P3, P4) du séquenceur (S) déclenchés par le signal (IC) engendré par le système de distribution d'énergie et - des moyens de test de courant (T) pour inhiber là commande du séquenceur (S) aussi longtemps que la sortie correspondante est utilisée, sauf s'il s'agit d'une sortie (U4) alimentant un appareil du second type (M4)o 2 Dispositif selon la revendication 1, caraetérisé en ce que des moyens de temporisation (H) sont interposés entre les moyens de test de courant (T) et les moyens de commande (P2, P3, P4) du séquenceur (S), afin d'autoriser de brèves interruptions dans le fonctionnement des appareils (M1, M2, M3, M4). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de temporisation (H) sont constitués par un oscillateur engendrant le signal d'horloge H5, nécessaire pour actionner le séquenceur (S) et qui est susceptible d'être inhibé par les moyens de test de courant (T). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les commutateurs manuels (CON1.. CON4) sont associés à des coupleurs optiques (C01-C04) commandant respectivement l'alimentation des différentes sorties (U1^4.U4) par l'intermédiaire de relais (EL1 ..RL4).