Brevet FR2545940A1 — publié le 19841116

254594-0 Ohmmètre de sécurité pour contrôle de lignes de mise à feu électriques L'invention concerne un ohmmètre de sécurité pour contrôle de lignes de mise à feu électriques, utilisable notam- ment sur les chantiers de travaux publics, dans les carrières ou dans les mines. Dans les exploitations de mines ou carrières par exemple o l'on utilise des explosifs, on se sert essentielle- ment de détonateurs à allumage électrique La chaîne électro- pyrotechnique comprend un générateur de courant qui débite au moment voulu dans une ligne électrique comprenant un certain nombre de têtes d'amorce de détonateurs Une tête d'amorce de quelques centigrammes enflamme une composition retardatrice, ou amorce en détonation un explosif primaire (par exemple azoture de plomb), dont la détonation amorce un explosif secondaire (du type penthrite, par exemple) en quanti- té voisine de 1 gramme, qui va lui-même initier en détonation les explosifs dont on recherche les effets. Avant la mise à feu, il est important de pouvoir vérifier la continuité du circuit électrique de tir afin de garantir que le courant va bien passer dans tous les détona- teurs De plus il est réglementaire de vérifier que tous les détonateurs sont en circuit et qu'aucun n'a été oublié A cet effet, il faut mesurer la résistance de la ligne de mise à feu et vérifier qu'elle est conforme au calcul fait au préala- ble La précision demandée dans cette mesure est telle que l'erreur absolue soit inférieure à la valeur de la résistance d'un détonateur, qui varie en général de 0,8 à 2,5 ohms, suivant le type. Il est courant de tirer en série des volées de Â à 200 détonateurs, et donc d'avoir à mesurer des résistances de ligne de mise à feu allant jusqu'à 500 ohms ou davantage. Pour cette mesure, on utilise des ohmmètres classiques à gal- vanomètre, qui présentent deux inconvénients majeurs Tout d'a- bord, ils comportent un galvanomètre à aiguille qui est un appareil fragile Ensuite ils comprennent une source de cou- rant à basse impédance et en cas de choc ou de fausse manoeu- vre, les contacts de la source peuvent être reliés aux bornes de mesure de la résistance et déclencher la mise à feu. Pour des raisons de sécurité, la vérification d'une ligne de mise à feu doit se faire à partir d'un poste de tir, l'ensemble du personnel étant à l'abri Si la résistance mesu- rée ne correspond pas au calcul, le boutefeu doit court-circui- ter la ligne, aller sur le front de tir pour la diviser en deux et revenir au poste de tir pour vérifier chaque moitié, renou- veler l'opération pour la moitié présentant le défaut, et ainsi de suite jusqu'à identification du défaut Pendant toutes ces manoeuvres, le quartier minier dans le cas d'un tir au fond d'une mine, et la zone de protection dans le cas d'un tir au jour, sont consignés, et les conséquences sur le plan éco- nomique sont sérieuses. Un des buts de la présente invention est de prévoir un ohmmètre de sécurité réduisant le risque d'accident à un point tel que la mesure de la résistance de ligne de tir puis- se être effectuée sans précaution particulière, l'opérateur pouvant rester dans la zone de tir et pouvant même vérifier directement un détonateur avant de le mettre en place. Il est par ailleurs connu que la qualité de la mesu- re dans les ohmmètres classiques dépend de l'état de fraîcheur de la source de courant utilisée Des mesures faites avec une pile usagée par exemple, donnent des résultats faussement sécurisants. Un autre but de l'invention est de procurer un ohmmètre dont la précision ne soit pas liée à l'état d'une source de courant. L'invention a pour objet un ohmmètre de sécurité pour contrôle de lignes de mise à feu électriques, du type à pont de Wheatstone dans lequel la ligne de mise à feu cons- titue la résistance à mesurer, caractérisé en ce que ledit pont est alimenté en courant par une batterie de cellules photoélectriques de façon à limiter intrinsèquement le courant dans la ligne de mise à feu. Selon d'autres caractéristiques de l'invention les deux points de la diagonale du pont de Wheat- stone alimentent chacun une entrée d'un amplificateur opéra- tionnel dont la sortie délivre un signal logique binaire; il comporte un multivibrateur délivrant des signaux alternatifs afficheur sous la commande de l'amplificateur opérationnel, et un afficheur, les signaux de sortie du multivibrateur étant transmis à l'afficheur par l'intermédiaire du circuit de pilo- tage. L'invention a également pour objet un ohmmètre de sécurité pour contrôle de lignes de mise à feu électriques, du type à pont de Wheatstone dans lequel la ligne de mise à feu constitue la résistance à mesurer et un potentiomètre la résistance d'équilibrage du pont, caractérisé en ce qu'il comporte: une batterie de cellules photoélectriques pour l'a- limentation dudit pont, ladite batterie alimentant également un amplificateur opérationnel, un multivibrateur et un circuit de pilotage d'un afficheur à cristaux liquides. L'invention est décrite ci-après avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir: Figure I une vue extérieure du boîtier d'un ohm- mètre selon l'invention, Figure 2 - un schéma symbolique simplifié du cir- cuit électrique de l'ohmmètre de la figure 1. L'ohmmètre selon l'invention se présente (fig 1) sous la forme d'un boîtier 1 portant sur son bord supérieur les deux-bornes de raccordement de la ligne de mise à feu à mesurer (non visibles sur le dessin), et, sur la face avant, un bouton ( 2) de potentiomètre à 10 tours par exemple avec affichage 3 de la valeur, et une fenêtre 4 dans laquelle sont visibles un afficheur qualitatif 5 et des cellules photoélectri ques 6, 6 '. Sur la figure 2, on voir une batterie de cellules photoélectriques 6, 6 ', montées en série, et qui alimente par l'intermédiaire d'une résistance 7, un pont de Wheatstone. Ce pont se compose d'un potentiomètre 2, de la ligne de mise à feu 8, et de deux résistances 9 et 10 Le potentiomètre 2 est par exemple un potentiomètre à 10 tours, de 1000 ohms L'affi- chage 3 de la position du potentiomètre 2 est assuré par un compteur numérique, de O à 999, avec une précision de 1/5 de division, correspondant à 0,2 ohm La ligne de mise à feu 8 est constituée d'une série de résistances, une pour chaque détonateur Les résistances 9 et 10 ont chacune une valeur d'en viron 1000 ohms Les deux points 11 et 12 de la diagonale du pont sont reliés aux deux entrées d'un amplificateur opération- nel 13 dont la sortie commande un circuit 14 de pilotage de l'afficheur 5 L'amplificateur opérationnel 13 peut fonctionner avec une tension d'alimentation de 1,5 à S volts par exemple. La batterie de cellules photoélectriques 6, 6 ' com- prend par exemple dix cellules à cristaux de silicium, dont l'intérêt majeur est d'avoir une tension aux bornes intrinsè- quement limitée à 0,45 V/cm 2 quel que soit l'éclairement des cellules Du fait de-cette limitation de tension, l'intensité du courant qui passe dans le pont est de quelques milliampères. Dans l'exemple représenté, l'intensité de court- circuit de la batterie de cellules ne peut pas dépasser 20 m A. Les détonateurs les plus sensibles sont définis comme ne pouvant être amorcés par un courant inférieur à 350 m A, quel que soit le temps de passage de ce courant Si ces détonateurs sont placés dans la ligne de mise à feu 8, ils ne pourront re- cevoir que 2 à 3 m A, et dans l'hypothèse d'une fausse manoeu- vre, un détonateur branché directement sur la batterie de cel- lules photoélectriques ne recevrait qu'un courant de 10 m A, ce qui est très loin du seuil de danger C'est pourquoi on peut contrôler les détonateurs directement sur la ligne de mise à feu, sans précautions particulières, avec l'ohmmètre selon l'invention. L'amplificateur opérationnel est à gain très élevé', et il fonctionne en sortie binaire Lorsque le courant dans la diagonale du pont est dans un sens, le signal de sortie de l'amplificateur opérationnel 13 est de type 1, lorsque le cou- rant passe dans l'autre sens, le signal de sortie est de type 0 Ce signal commande le circuit logique 14 de pilotage de l'afficheur 5. En dehors du pont de mesure et de l'amplificateur opérationnel, la batterie de cellules photoélectriques alimen- te un multivibrateur 15 et le circuit de pilotage 14, en tension continue de quelques volts. Le multivibrateur 15 élabore des signaux alterna- tifs à une fréquence de 50 Hz environ, pour exciter l'afficheur à cristaux liquides 5 Cette excitation en alternatif est nécessaire pour garantir la durée de vie de ce type d'afficheur Aux sorties du multivibrateur 15, on dispose 2545940 ainsi de deux signaux SI et 52 en opposition de phase. Le signal Si est appliqué directement à la base 16 de l'afficheur 5 et à une entrée 17 du circuit 14 Le signal 52 est appliqué directement à une autre entrée 18 du circuit 14 Les deux sorties du circuit 14 sont appliquées respective- ment aux entrées 19 et 20 de l'afficheur 5. Lorsque le signal de sortie de l'amplificateur opé- rationnel est 1, le circuit 14 de pilotage de l'afficheur 5 applique à l'entrée 19 un signal 52 par exemple et à l'entrée 20 un signal SI, La base 16 étant alimentée par un signal Si, seule la flèche de gauche est visible car alimentée en opposi- tion de phase par rapport à la base 16. Lorsque le signal de sortie de l'amplificateur opé- rationnel est O, le circuit de pilotage 14 applique Si à l'en- trée 19 et 52 à l'entrée 20 de l'afficheur 5 La flèche de droite est alors seule visible. La flèche visible de l'afficheur 5 indique le sens de rotation à appliquer au potentiomètre 2 pour aller vers l'équilibre du pont afin de mesurer la résistance de la ligne de tir Lorsque, en tournant le bouton du potentiomètre 2, on franchit le point d'équilibre du pont, le sens du courant s'in- verse entre les points 11 et 12, la sortie de-l'amplificateur opérationnel bascule, et le circuit 14 de pilotage inverse les signaux qu'il adresse aux entrées 19 et 20 de l'afficheur La flèche visible de l'afficheur 5 permute alors En revenant en arrière avec le potentiomètre, on peut arriver à définir avec une assez bonne précision le point d'équilibre du pont et la valeur correspondante de la résistance de la ligne de mise à feu Au point d'équilibre, cette valeur est déterminée avec une erreur inférieure à 1 ohm L'utilisation d'une méthode de zéro permet de s'affranchir de la stabilité en tension de la batterie de cellules photoélectriques. L'appareil est construit de telle façon que si la tension d'alimentation est trop faible (cellules photoélectri- ques insuffisamment éclairées) l'amplificateur opérationnel ne peut pas fonctionner et l'afficheur à cristaux liquides ne donne plus de signaux visibles Dans un tel cas, l'afficheur ne peut fournir une information erronée. L'éclairement nécessaire au fonctionnement de b 2545940 l'appareil est fourni par une lampe de casque de mineur par exemple pour les travaux en souterrain, ou de nuit, ou par la lumière du jour pour les travaux en surface de jour. On peut avantageusement disposer les éléments du circuit électronique 13, 14 et 15 notamment, sous forme de circuits imprimés, noyés dans une résine avec toutes les par- ties fixes del'appareil, de façon à le rendre totalement étanche. Dans le mode de réalisation représenté, les cellu- les photoélectriques ont été groupées autour de l'afficheur à cristaux liquides En effet, lorsque l'éclairement des cel- lules est insuffisant, l'afficheur ne peut présenter de flèche éclairée Comme l'opérateur a tendance à regarder l'afficheur au moment de la mesure, il oriente automatiquement sa lampe vers les cellules photoélectriques qui bénéficient ainsi de l'éclairement maximal Ainsi, lorsque l'afficheur présente une flèche visible, il est en état de marche Cette particularité de l'appareil fait qu'il n'est pas nécessaire d'avoir un bou- ton de test comme sur les autres ohmmètres, afin de vérifier au préalable, le bon fonctionnement de l'appareil lui-même. On doit remarquer que l'appareil selon l'invention effectue à la fois le test de continuité de la ligne de mise à feu et la mesure de la résistance électrique de cette ligne. Au sujet de cette mesure, si l'appareil peut la faire, car l'éclairement est suffisant, cette mesure est juste, car elle ne dépend pas du niveau de tension d'une source de courant autonome mais d'un seuil d'éclairement. Selon l'invention, l'ohmmètre proposé est sûr, fiable, et ne peut pas, par construction et par la nature de ses cellules photoélectriques, fournir une intensité de cou- rant dangereuse. R E V E N D I C A T I O N S 1 Ohmmètre de sécurité pour contrôle de lignes de mise à feu électriques, du type à pont de Wheatstone dans lequel la ligne de mise à feu constitue la résistance à mesu- rer, caractérisé en ce que ledit pont est alimenté en courant par une batterie de cellules photoélectriques ( 6, 6 ') de façon à limiter intrinsèquement le courant dans la ligne de mise à feu ( 8). 2 Ohmmètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux points ( 11, 12) de la diagonale du pont de Wheatstone alimentent chacun une entrée d'un amplificateur opérationnel ( 13) dont la sortie délivre un signal logique binaire. 3 Ohmmètre selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un multivibrateur ( 15) délivrant des signaux alternatifs un circuit ( 14) de pilotage d'un afficheur ( 5) sous la commande de l'amplificateur opéra- tionnel ( 13), et un afficheur ( 5), les signaux de sortie du multivibrateur ( 15) étant transmis à l'afficheur ( 5) par l'in- termédiaire du circuit de pilotage ( 14). 4 Ohmmètre de sécurité pour contrôle de lignes de mise à feu électriques, du type à pont de Wheatstone dans lequel la ligne de mise à feu constitue la résistance ( 8) à mesurer et un potentiomètre ( 2) la résistance d'équilibre du pont, caractérisé en ce qu'il comporte: une batterie de cel- lules photoélectriques ( 6, 6 ') pour l'alimentation dudit pont, ladite batterie alimentant également un amplificateur opéra- tionnel ( 13), un multivibrateur ( 15) et un circuit de pilota- ge ( 14) d'un afficheur ( 2) à cristaux liquides.