Brevet FR2526600A1 — publié le 19831110

La présente invention concerne les dispositifs de sécurité pour appareils électriques et, plus particulièrement, un dispositif de sécurité qui empêche un appareil électrique ou analogue de démarrer de façon intempestive quand il est branché à une prise électrique avec son interrupteur dans l'é- tat fermé. Le branchement d'un appareil électrique ou outil ayant un interrupteur marche-arrêt dans une prise de courant alternatif sous tension alors que l'interrupteur est dans l'é- tat fermé, peut entratner des risques de blessures des person- nels et de dommages matériels Par ailleurs, si la tension est coupée quand l'appareil ou l'outil est utilisé et que l'utili- sateur oublie de mettre l'appareil hors circuit avant le ré- tablissement de la tension, les mémes risques peuvent exister lorsque la tension revient Des dispositifs avec lesquels ce problème existe sont par exemple un couteau électrique, un mi- xer, un batteur, un robot ménager, une perçeuse, une mortaiseu- se, une sciesauteuse, une scie à sabre, une meuleuse, une pon- çeuse, une taille-haie et une tondeuse à gazon électrique Beau- coup d'autres dispositifs potentiellement dangereux existent, risquant de la même façon de fonctionner inopinément Il est donc souhaitable d'empêcher ce fonctionnement dangereux d'un appareil électrique, outil ou analogue. L'invention vise A fournir un dispositif de sécu- rité destiné à être utilisé avec un appareil muni d'un inter- rupteur marche-arrêt pour l'empêcher de fonctionner si la ten- sion lui est appliquée alors que son interrupteur est dans la position marche. Différents dispositifs ont été proposés pour empê- cher ce fonctionnement intempestif Un exemple de dispositif est décrit, par exemple, dans le US 2 985 800 Cependant, d'une façon générale, ces dispositifs présentent des inconvénients. Par exemple, beaucoup de ces dispositifs sont incorporés dans l'appareil et sont donc reliés à son interrupteur marche-arret. Ces dispositifs comprennent d'une façon générale un relais de sorte que l'interrupteur marche-arrêt de l'appareil doit être du type inverseur unipolaire connecté de manière à alimenter la bobine du relais seulement quand l'interrupteur est dans la position arrêt Le relais est alors excité par un contact normalement ouvert, de l'interrupteur qui permet de mettre l'appareil sous tension quand l'interrupteur est placé dans la position marche Le problème avec ce dispositif est qu'il ap- partient exclusivement à l'appareil et qu'il nécessite un in- terrupteur spécial. L'invention prévoit également de fournir un dispo- sitif de sécurité qui n'a pas à être incorporé dans l'appareil de sorte qu'il peut être utilisé pour protéger les appareils que les consommateurs ont déjà achetés. L'invention consiste également à fournir un dispo- sitif qui peut fonctionner avec un appareil ayant un interrup- teur simple unipolaire. L'invention consiste également à fournir un dis- positif qui peut être utilisé avec des appareils à vitesse variable En outre, il peut être branché lui-même dans une pri- se de courant alternatif et l'appareil peut y être branché à son tour Il peut également être incorporé dans le cordon d'a- limentation de l'appareil, ou être incorporé dans l'appareil lui-même Enfin, il peut être installé dans une botte de rac- cordement murale. L'invention a donc pour objet un dispositif de sé- curité adapté pour être connecté entre une source de courant alternatif et les bornes d'alimentation d'un appareil électri-' que, ayant un interrupteur qui permet de fermer un circuit de passage de courant pour l'appareil, le dispositif de sécurité étant capable d'interrompre l'application de la tension d'a- limentation à l'appareil quand son interrupteur est fermé lors d'un branchement initial de l'appareil sur la source de courant alternatif par l'intermédiaire du dispositif de sécurité Le dispositif de sécurité comprend un circuit d'alimentation et un détecteur Quand l'appareil est relié au dispositif de sé- curité et que l'alimentation en courant alternatif est appli- quée à ce dispositif, le circuit d'alimentation déclenche une période prédéterminée à la fin de laquelle un trajet de cou- rant de fonctionnement d'intensité élevée est créé pour l'ap- pareil Durant la période prédéterminée le détecteur permet le passage d'un courant faible vers l'appareil Ce faible courant est insuffisant pour que l'appareil puisse être dange- reux Si l'interrupteur de l'appareil est fermé, le détecteur détecte le faible courant qui circule dans le trajet et blo- que le circuit d'alimentation du dispositif de sécurité Si aucun courant n'est détecté par le détecteur à la fin de la période prédéterminée le trajet de courant élevé créé par le circuit d'alimentation court-circuite le trajet de faible cou- rant afin d'inhiber le fonctionnement du détecteur. Selon un aspect de l'invention, le dispositif de sécurité comprend un témoin sensible au fonctionnement de blo- cage du détecteur pour une indication de la fermeture de l'in- terrupteur de l'appareil et de l'absence de tension d'alimen- tation pour l'appareil. Selon un autre aspect, l'appareil comporte une fiche d'entrée comprenant deux broches et le dispositif de sé- curité comprend une prise adaptée pour recevoir les broches. Dans cette prise, on prévoit deux éléments de contact séparés adaptés pour être électriquement connectés ensemble par l'une des broches quand la fiche est insérée dans la prise Les élé- ments de contact sont disposés de manière à assurer que l'ap- pareil est connecté au dispositif de sécurité avant d'être re- lié au secteur. D'autres caractéristiques de l'invention apparal- tront au cours de la description qui va suivre, donnée unique- ment à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel: la Fig 1 est un schéma de principe du dispositif de sécurité suivant l'invention; la Fig 2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation en version "autonome" du dispositif, adapté pour être insérée dans une prise de secteur, l'appareil devant é- tre branché dans le dispositif de sécurité; la Fig 3 est un schéma détaillé du mode de réa- lisation représenté à la Fig 2; et la Fig 4 est une vue en coupe prise selon la ligne 4-4 de la Fig 2 représentant à titre d'exemple une pri- se du dispositif de sécurité selon l'invention. En se référant maintenant aux dessins, la Fig 1 est un schéma général utile à la compréhension des principes de l'invention Dans la description qui va suivre, le mot "appareil" sera utilisé pour désigner un appareil électrique, outil ou analogue qui-est concerné par l'invention Comme re- présenté à la Fig 1, un appareil 10 qui peut être utilisé avec un dispositif suivant l'invention comprend un interrup- teur marche-arrêt 12 qui, lorsqu'il est dans sa position ou- verte, comme représenté à la Fig 1, empêche l'alimentation d'une charge 14 et quand il est dans sa position fermée cons- titue un trajet de courant vers cette charge La charge 14 est par exemple un moteur électrique qui peut être à vitesse cons- tante, à plusieurs vitesses ou à vitesse variable Le disposi- tif de sécurité selon l'invention comprend un dispositif d'en- trée le connectant à une source d'alimentation en courant al- ternatif (non représentée) Sur la Fig 1, ce dispositif d'en- trée est une prise classique 16, bien qu'il soit possible de monter le dispositif suivant l'invention directement dans une botte de raccordement murale auquel cas le dispositif d'entrée est formé par les fils qui relient cette botte au secteur. Le dispositif de sécurité comprend en outre un circuit d'ali- mentation 18 et un détecteur de charge 20 Ce dernier est des- tiné à déterminer si l'interrupteur 12 est fermé quand la pri- se 16 est sous tension Si c'est le cas, le détecteur de char- ge 20 rend le circuit d'alimentation 18 inopérant Dans le cas o l'interrupteur 12 est ouvert quand la prise 16 est mise sous tension, le circuit d'alimentation 18 ferme un circuit partant de la prise 16 vers le conducteur 22 qui est en dérivation sur le détecteur de charge 20 et permet l'alimentation directe en courant alternatif de l'appareil 10 Sur la Fig 1, l'appareil est directement relié au dispositif de sécurité ce qui peut être le cas si le dispositif de sécurité est monté dans l'ap- pareil à protéger ou dans le cordon d'alimentation de cet ap- pareil Cependant, le dispositif de sécurité peut aussi être séparé de l'appareil 10 et être soit autonome en se branchant dans une prise de secteur soit incorporé dans une botte de rac- cordement murale. La Fig 2 est une vue en perspective d'un disposi- tif de sécurité selon l'invention, qui est autonome et destiné à être inséré dans une prise de secteur, l'appareil y étant à son tour branché Ce dispositif de sécurité 30 comprend un bot- tier 32 d'o sortent deux broches 34 et 36 classiques qui sont adaptées pour être insérées dans une prise de secteur classi- que Le dispositif de sécurité 30 comprend aussi un dispositif de sortie permettant d'y connecter les bornes d'entrée de l'ap- pareil Sur la Fig 2, ce dispositif de sortie comprend une prise 38 dont les trous 40 et 42 sont destinés à recevoir les broches d'une fiche de raccordement classique de l'appareil. Le dispositif de sécurité 30 comprend aussi un témoin 44, dont le but et le fonctionnement seront décrits en détail ci-après. La Fig 3 représente un schéma détaillé du disposi- tif de sécurité, les valeurs entre parenthèses à c 8 té des ré- sistances et des condensateurs représentant la résistance, en ohms ou la capacité en microfarads, d'un mode de réalisation préféré Dans ce circuit, en correspondance avec les blocs de la Fig 1, le circuit d'alimentation 18 comprend une résistan- ce 50, une diode 52, un condensateur 54 et un relais avec une bobine d'excitation 56 et une paire de contacts 58 normalement ouverts Une tension alternative appliquée à l'anode de la dio- de 52 charge le condensateur 54 pendant les alternances posi- tives de la tension d'entrée La résistance 50 limite le cou- rant de charge du condensateur 54 alors que la combinaison de la résistance 50 et de la résistance de la bobine d'excitation 56 limitent la tension maximale du condensateur 54 Ce circuit assure que plus d'une alternance complète du secteur sera né- cessaire pour charger le condensateur 54 à un niveau suffisant pour exciter complètement la bobine d'excitation 56 et fermer la paire de contacts 58 normalement ouverts. Le détecteur de charge 20 comprend une résistance , un condensateur 62 et un diac 64, qui est choisi pour avoir une tension de claquage entre 20 et 30 V,par exemple. Avant d'aller plus loin dans la description du fonctionnement du circuit représenté à la Fig 3, il convient de se reporter à la Fig 4 qui est une vue en coupe prise selon la ligne 4-4 à la Fig 2 et qui représente une fiche spéciale- ment conçue pour le cas o la fiche de l'appareil à protéger est insérée dans le dispositif suivant l'invention, que ce dispositif soit autonome ou incorporé dans une boîte de raccor- dement murale Comme représenté à la Fig 4, la fiche spéciale, , comprend des broches 34, 36 et les trous 40 et 42 Quand lesbrochesd'une fiche d'entrée sont insérées dans la fiche 70, l'une des broches fait contact avec un élément de contact 72. L'autre broche de la fiche d'entrée fait d'abord contact avec l'élément de contact 74, et avec l'élément de contact 76, qui est un prolongement de la broche 36 Cette disposition assure que l'appareil est relié au dispositif de sécurité avant d't- tre relié au secteur. Revenant maintenant à la Fig 3, si la fiche 70 est reliée à une source d'alimentation en courant alternatif et aucune fiche d'entrée n'est insérée dans la prise 38, les élé- ments de contact 74 et 76 sont séparés et les circuits ne sont pas sous tension Quand la fiche d'entrée 78 de l'appareil 10 est insérée dans la prise 38, la broche 80 de la fiche 78 fait contact avec l'élément de contact 72 et la broche 82 fait d'a- bord contact avec l'élément 74, puis avec l'élément 76, ces éléments étant donc ensemble en contact électrique avec la broche 82 Si l'interrupteur 12 de l'appareil 10 est alors ou- vert, comme représenté à la Fig 3, le condensateur 54 commence à se charger et après un certain temps la tension à ses bornes sera suffisante pour que la bobine d'excitation 50 pro- voque la fermeture des contacts 58 La pleine puissance du cou- rant alternatif est alors transmise aux broches 80 et 82 de la fiche d'entrée 78 de l'appareil 10 de sorte que, lorsqu'on fer- me ensuite l'interrupteur 12 l'appareil 10 peut fonctionner normalement Mais, si l'interrupteur 12 de l'appareil 10 est fermé, au moment o la fiche d'entrée 78 est insérée dans la prise 38, un circuit de courant faible est fermé à travers l'appareil 10 de' sorte que le condensateur 62 commence à se charger à travers la résistance 60 Les valeurs des composants du détecteur sont choisies de façon que le courant autorisé à traverser l'appareil est alors à un niveau en dessous de ce- lui auquel un fonctionnement dangereux de l'appareil peut se produire En outre, la constante de temps de la résistance 60 et du condensateur 62 est inférieure à la constante de temps de la résistance 50 et du condensateur 54 de sorte que la ten- sion de claquage du diac 64 est atteinte (aux bornes du conden- sateur 62) avant que la tension aux bornes du condensateur 54 permette l'excitation de la bobine 56 pour fermer les contacts 58 Pendant que le condensateur 62 se charge, le condensateur 54 se charge aussi Quand la tension aux bornes du condensateur 62 atteint le seuil de 20 à 30 volts déterminé par le diac 64, ce dernier prend une impédance faible et permet au courant de circuler du condensateur 62 à travers le diac 64 vers la gâ- chette du triac 66 Le triac 66 est alors rendu conducteur et enlève la charge qui avait commencé à s'accumuler dans le con- densateur 54 Les séquences de charge du condensateur 62 et de décharge du condensateur 54 continuent jusqu'à ce que l'appa- reil soit coupé, par l'ouverture de l'interrupteur 12, ce qui coupe le circuit de charge du condensateur 62 Une fois l'ap- pareil 10 arrêté, le condensateur 54 peut se charger à un ni- veau de tension suffisant pour provoquer l'excitation de l'en- roulement 56 et fermer les contacts 58 qui court-circuitent la résistance 60 et le condensateur 62 pour empêcher le fonction- nement du détecteur de charge, et permettre le fonctionnement normal de l'appareil 10 Ce dernier peut maintenant être mis en marche ou arrêté à volonté et le dispositif de sécurité n'aura pas d'effet sur son fonctionnement Le dispositif est réactivé soit lorsqu'on enlève la fiche 78 de l'appareil de la prise 38, soit lorsque la tension est supprimée sur les broches 34 et 36 du dispositif de sécurité 30. Pour que l'utilisateur puisse se rendre compte du fonctionnement protecteur du dispositif de sécurité et ne pen- se pas que l'appareil est défectueux, une diode électrolumi- nescente 44 est connectée en série avec le triac 66 Cette dio- de est alimentée chaque fois que le triac 66 est déclenché par le diac 64 et le condensateur 62. Une caractéristique du dispositif de sécurité dé- crit ici est que les contacts 58 du relais ne sont pas utili- sés pour commuter l'appareil sur la position marche ou arrêt. Ils peuvent seulement se fermer si l'appareil est éteint Ils s'ouvrent dès que l'appareil est débranché de la prise 38 ou que l'alimentation en courant alternatif est enlevée du dispo- sitif de sécurité lui-même. Une autre caractéristique du dispositif décrit est que la fiche 70 permet de faire la différence entre la situa- tion o aucun appareil n'y est branché et la situation ou un appareil y est branché mais est coupé. Une autre caractéristique du dispositif suivant l'invention est qu'il peut Jtre utilisé avec des appareils à deux vitesses ou des appareils à vitesse variable Un appareil à deux vitesses fonctionne par l'utilisation des demi-alternan- ces de la tension d'alimentation Un appareil à vitesse varia- ble fonctionne par une commande de phase de la tension d'ali- mentation Le dispositif selon l'invention répond suffisamment rapidement pour égaliser les impulsions de courant des cycles partiels de tels appareils. Bien qu'il ait été décrit fu dispositif ayant une fiche spéciale, adaptée pour accepter une fiche d'entrée d'un appareil, il peut facilement être adapté pour être incorporé dans l'appareil lui-même ou faire partie du cordon d'alimen- tation de ce dernier Dans cet exemple, le circuit reste le même, des connexions remplaçant l'élément de contact 72 et la broche 80 et les éléments de contact 74, 76 et la broche 82. En conséquence, il a été décrit un dispositif de sécurité empêchant le fonctionnement d'un appareil électrique quand celui-ci est connecté à une source d'alimentation alors que son interrupteur est fermé. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif de sécurité destiné à être connecté entre une source d'alimentation en courant alternatif et des bornes d'alimentation d'un appareil électrique comportant un interrupteur ( 12) qui permet de façon sélective de couper le passage du courant pour ledit appareil ( 14), ledit dispositif de sécurité empêchant l'application de la tension d'alimenta- tion de fonctionnement audit appareil quand son interrupteur est fermé lorsque l'appareil est connecté à ladite source d'a- limentation en courant alternatif-par l'intermédiaire dudit dispositif de sécurité, celui-ci étant caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'entrée ( 34, 36) pour le connecter à ladite source d'alimentation en courant alternatif; un dispo- sitif de sortie ( 72, 76) pour le connecter auxdites bornes ( 80, 82) d'entrée d'alimentation dudit appareil ( 14); un dis- positif ( 60, 62) fournissant un trajet de faible courant de détection entre ledit dispositif d'entrée ( 34, 36) et ledit dispositif de sortie ( 72, 76); un dispositif d'alimentation ( 56, 58) fournissant un trajet de courant élevé de fonctionne- ment entre ledit dispositif d'entrée ( 34, 36) et ledit disposi- tif de sortie ( 72, 76) une période de temps prédéterminée après la connexion à la fois dudit dispositif d'entrée ( 34, 36) A ladite source d'alimentation en courant alternatif et dudit dispositif de sortie ( 72, 76) aux bornes d'entrée d'alimenta- tion ( 80, 82) dudit appareil ( 14), ledit trajet du courant éle- vé de fonctionnement étant en dérivation sur le trajet de cou- rant faible de détection; et un dispositif de détection ( 58,' , 62, 64) pour bloquer ledit dispositif d'alimentation ( 56, 58) avant l'expiration de ladite période de temps prédétermi- née. 2 Dispositif de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif indicateur ( 44) sensible au fonctionnement de blocage dudit dispositif de détection ( 58, 60, 62, 64) pour fournir une in- il dication de la fermeture de l'interrupteur ( 12) dudit appareil ( 14) lorsque celui-ci est initialement relié à ladite source d'alimentation en courant alternatif. 3 Dispositif de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif indicateur ( 44) comprend une diode électroluminescente. 4 Dispositif de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bornes d'entrée d'alimentation dudit appareil ( 14) comprennent une paire de broches ( 80, 82) faisant partie d'une fiche d'entrée ( 78) et ledit dispositif de sortie comprend une prise ( 38) adaptée pour l'insertion des- dites broches ( 80, 82) et une paire d'éléments de contact ( 74, 76) séparés et adaptés pour être électriquement connectés en- semble avec l'une desdites broches ( 82) quand ladite fiche ( 78) est insérée dans ladite prise ( 38), un premier ( 76) desdits éléments de contact étant connecté audit dispositif d'alimen- tation et l'autre ( 72) desdits éléments de contact étant con- necté audit dispositif d'entrée, lesdits éléments de contact étant agencés de telle sorte que l'une desdites broches fasse contact avec ledit premier élément de contact avant de venir en contact avec l'autre élément de contact. Dispositif de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que ledit dispo- sitif d'alimentation comprend un relais ayant une bobine d'ex- citation ( 56) et deux contacts ( 58) normalement ouverts, con- nectés entre ledit dispositif d'entrée ( 34, 36) et ledit dis- positif de sortie ( 72, 76), pour constituer ledit trajet de courant élevé de fonctionnement au premier condensateur ( 54) connecté en parallèle sur ladite bobine ( 56), et une première résistance ( 50) connectée en série entre une extrémité de la- dite bobine et ledit dispositif de sortie ( 72, 76), l'autre extrémité de ladite bobine étant connectée audit dispositif d'entrée ( 34, 36). 6 Dispositif de sécurité selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une diode ( 52) est connectée en série avec ladite première résistance ( 50). 7 Disnositif de sécurité selon la revendication , caractérisé en ce que le dispositif consttuant le trajet de courant faible de détection comprend une deuxième résis- tance ( 60) et ledit dispositif de détection comprend un deu- xième condensateur ( 62) connecté en série avec ladite deuxiè- me résistance ( 60) et un dispositif ( 64) détectant le niveau de tension dudit deuxième condensateur ( 62), la constante de temps de ladite première résistance ( 50) du premier condensa- teur ( 54) étant nettement plus grande que la constante de temps de la deuxième résistance ( 60) et du deuxième condensa- teur ( 62) de sorte que le niveau de tension de fonctionnement dudit dispositif de détection aux bornes dudit deuxième con- densateur ( 62) soit atteint avant que la tension aux bornes dudit premier condensateur ( 51) n'atteigne le niveau de tension de fonc- tionnement de la bobine ( 56) dudit relais. 8 Dispositif de sécurité selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend en outre un dispositif commutateur commandé ( 66) connecté aux bornes dudit premier condensateur ( 54) dont l'élément de com- mande est relié audit deuxième condensateur ( 62) et qui est destiné à courtcircuiter ledit premier condensateur ( 54) quand la tension aux bornes dudit deuxième condensateur ( 62) atteint une valeur prédéterminée. 9 Dispositif de sécurité selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit dispositif de commutation com- mandé est un triac ( 66) un diac ( 64) étant relié entre la g S- chette dudic triac et la jonction dudit deuxième condensateur ( 62) et de ladite deuxième résistance ( 60). 10 Dispositif de sécurité selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit indicateur est activé électri- quement et monté en série avec ledit dispositif de commutation commandé ( 66) aux bornes dudit premier condensateur ( 54). 11 Dispositif de sécurité selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit indicateur ( 44) comprend une diode électroluminescente. 12 Dispositif de sécurité adapté pour empêcher l'application de la tension de fonctionnement à partir d'une source de courant alternatif à un appareil électrique ( 14) a- yant un interrupteur d'alimentation ( 12) à commande manuelle, quand ledit interrupteur est fermé lors de la connexion dudit appareil à ladite source de courant alternatif, ledit dispo- sitif de sécurité étant caractérisé en ce qu'il comprend: un premier dispositif ( 60, 62) réagissant à la connexion dudit appareil ( 14) à ladite source pour déterminer une première période de temps prédéterminée; un dispositif sensible à ladite connexion quand ledit interrupteur ( 12) est fermé pour permettre a un courant de détection de traverser l'appareil ( 14), un second dispositif ( 50, 54) sensible au passage dudit courant de détection pour déterminer une deuxième pério- de de temps prédéterminée inférieure à ladite première période prédéterminée; et un dispositif ( 56, 58) sensible à la fin de ladite période prédéterminée pour de nouveau initialiser le premier et le deuxième dispositif de détermination des pé- riodes de temps. 13 Dispositif de sécurité selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif ( 64, 66) sensible à la fin de ladite première période prédéter- minée pour assurer l'alimentation de fonctionnement dudit ap- pareil ( 14) et inhibant ledit deuxième dispositif de détermi- nation d'une période de temps.