Brevet FR2569480A1 — publié le 19860228

La présente invention a trait à la détection de survitesses de corps en mouvement en vue de déclencher par exemple le blocage d'un frein, voire le déclenchement d'une alarme. Elle vise plus particulièrement, mais non exclusivement, le cas de corps en mouvement lent, de grande inertie, dont il convient, pour des raisons de sécurité, de détecter aussi vite que possible une éventuelle augmentation incontrôlée de la vitesse au-delà d'une valeur de consigne. L'invention s'applique ainsi, par exemple, à de gros engins de chantier, notamment pour travaux publics, mines ou carrières, ou à des engins de manutention, ayant par exemple une zone de travail en pente. Dans le cas d'une haveuse par exemple, qui est un engin de grande masse qui se déplace, avec ses organes d'abattage, devant un front de taille, la vitesse de consigne est couramment de ltordre de 0,1 m/s, et il convient de pouvoir détecter de façon quasi-immédiate toute augmentation incontrôlée de cette vitesse, avant que celle-ci devienne incompatible avec non seulement la sécurité des ouvriers qui travaillent à son voisinage, mais aussi avec la sécurité du chantier lui-même. C'est ainsi que, malgré les faibles vitesses envisagées, il est demandé qu'un arrêt d'urgence puisse être provoqué dès que la vitesse d'une haveuse dépasse de quelques dizaines de pourcents sa valeur maximale autorisée. Les dispositifs de détection de survitesse actuellement connus ne sont généralement pas adaptés à détecter suffisamment rapidement une éventuelle survitesse et la vitesse atteinte lors du déclenchement d'un arrêt d'urgence est généralement très au-dessus de la vitesse maximale autorisée, ce qui nécessite la mise en oeuvre de freins très puissants qui peuvent, lors de l'immobilisation de la haveuse, provoquer des détériorations de celle-ci ou de sa voie de roulement. Cela résulte de la difficulté qui y a à surveiller des phénomènes aussi lents en vue d'une réaction immédiate ou presque, tout en sachant reconnaitre les régimes transitoires susceptibles de conduire à un arrêt d'urgence intempestif. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de détection de survitesse qui soit adapté à provoquer, à bon escient, l'arrêt d'urgence d'un corps en mouvement lent dès que sa vitesse dépasse de quelques 10 à 20 % à peine sa vitesse maximale auto risée. L'invention a également pour objet un procédé et un dispositif de détection de survitesse dont les caractéristiques et performances puissent être ajustées de manière aisée par ses utilisateurs en fonction des conditions de travail particulières. L'invention a également pour objet un dispositif de détection de survitesse adapté à faire l'objet de tests de contrôle en l'absence de toute survitesse réelle. L'invention propose à cet effet, dans un cadre très géné ral, un procédé de détection du dépassement d'un seuil de vitesse par un corps en mouvement, notamment caractérisé en ce que - on génère une série d'impulsions dont la fréquence est dans un rapport donné avec la vitesse de ce corps en mouvement ; - on définit une fréquence de seuil qui est dans le même rapport avec le seuil de vitesse ; - on génère un signal logique qui prend pour chaque impulsion un niveau logique donné pendant une durée égale à la période as sociée à la fréquence de seuil ; - on mesure le temps pendant lequel ce signal reste à ce niveau donné ; et - on émet un signal de survitesse lorsque ce temps dépasse une durée prédéterminée. L'invention propose également un dispositif de détection du dépassement diun seuil de vitesse par un corps en mouvement, du genre comportant un élément mobile dont le mouvement varie avec celui dudit corps, et au moins un capteur sensible à la vitesse dudit élément mobile, caractérisé en ce que ledit capteur fournit un signal cyclique et en ce que ce dispositif comporte en outre - un circuit de- génération d'impulsions adapté à délivrer des impulsions à une fréquence proportionnelle à la fréquence du signal cyclique ; - un premier circuit de temporisation relié'au circuit de géneration d'impulsions adapté à délivrer un signal logique qui prend, à partir de chaque impulsion, un niveau logique donné pendant un intervalle de temps prédéterminé proportionnel à la période associée au seuil de vitesse ; et - un second circuit de temporisation commandé par le premier circuit de temporisation, adapté à se déclencher lorsque ledit signal logique prend ledit niveau logique donné et à émettre un signal de survitesse au bout d'une durée prédéterminée à ce niveau. Selon des dispositions avantageuses de l'invention, la durée pendant laquelle le signal logique conserve ledit niveau logique donne après chaque impulsion et la durée au bout de laquelle est émis le signal de survitesse sont définies à partir d'une fréquence de base, de préférence la même pour ces deux durées, en fonction de nombres avantageusement susceptibles d'être modifiés par les utilisateurs en fonction de leurs besoins. Le dispositif de détection est avantageusement équipé d'un circuit de test adapté à délivrer à l'entrée du circuit de génération d'impulsions, indépendamment du capteur, un train d'impulsions de test dont la fréquence correspond à une vitesse supérieure au seuil de vitesse ; ce train d'impulsions est avantageusement émis à partir de la fréquence de base précitée. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma logique d'un dispositif de détection de survitesse selon l'invention ; et - la figure 2 est un chronogramme montrant l'évolution au cours du temps de signaux logiques repérés sur le schema delta figure 1. Le dispositif de détection de survitesse représenté à la figure 1 à titre d'exemple de réalisation de l'invention comporte, pour des raisons de sécurité, deux chaînes de détection parallèles 1 et 1', associées chacune à un capteur 2 ou 2', avec un ensemble commun de base de temps 3 et un circuit commun de commande de test 4. Les capteurs 2 et 2' sont disposés en regard d'une roue crantée 5 à denture carrée ; il stagit de capteurs de proximité adaptés à générer des signaux en créneau du type representé en A à la figure 2 La roue crantée est montée sur un élément mobile dont le mouvement varie avec celui d'un corps en mouvement à surveiller. Telles que représentées à la figure 1, les chaînes parallèles de détection 1 et 1' comportent un circuit de mise en forme et de calibrage 6 ou 6t, un circuit générateur d'impulsions 7 ou 7', un premier circuit de temporisation 8 ou 8', un second circuit de temporisation 9 ou 9' et un circuit déclencheur 10 ou 10' adapté, dans levas pré sentrà fermer un relais 11 ou 11; par exemple adapté à commander la - fermeture d'un frein de secours du corps considéré. Le circuit de mise en forme et de calibration 6, dont la présence n'est pas indispensable, vise à transformer, lorsque cela est nécessaire, le signal délivré par les capteurs en sorte de le rendre utilisable. Ce circuit peut aussi effectuer un traitement logique préliminaire telle qu'unie inversion logique des deux niveaux possibles. A-la sortie de ces circuits 6 et 6' partent des lignes dérivées destinées à transmettre les signaux des capteurs à des circuits adaptés à suivre la position du corps considéré. L'existence de ces lignes dérivées permet un contrôle continu du bon fonctionnement des capteurs. Le circuit générateur d'impulsions 7 ou 7' génère des impulsions B dont la fréquence varie avec la fréquence du signal délivré par le capteur associé, donc avec la vitesse du corps en mouvement. Du fait de la denture carrée de la roue 5 (égalité des secteurs angulaires correspondant aux dents elles-mêmes ou aux creux qui les séparent), le signal délivré par les capteurs 2 et 2' est alternatif, plus précisément carré, et l'invention préconise qu'une impulsion soit avantageusement émise pour chaque transition du signal A qui parvient au circuit 7 ou 7'. Le premier circuit de temporisation 8 ou 8' reçoit des signaux d'horloge H1 élaborés par ensemble de base de temps 3. Il alimente, avec un signal C, un inverseur logique 12, lequel alimente un circuit ET 13 et un circuit OU exclusif 14. Ce dernier reçoit les impulsions B et est également connecté à une entrée du circuit 13. Le circuit 13, qui délivre un signal C', alimente le second circuit de temporisation 9 qui reçoit des signaux d'horloge H2 de l'ensemble 3 de base de temps. Ce circuit 9 délivre un signal D à l'entrée d'un inverseur 15 qui est relié à une entrée d'une porte ET 16 qui recoit sur son autre entrée le signal C. Cette porte ET alimente le déclencheur 10. La chaine 1' comporte les mêmes éléments que la chaîne l et ses éléments sont désignés par des signes de référence identiques mais affectés d'un indice 'prime. Le fonctionnement de chacune de ces chaînes est explicité à la figure 2. A partir du signal carré A, le circuit 7 génère une impulsion pour chacune des transitions de ce -dernier. Ces impulsions constituent des signaux de remise à zéro pour le premier circuit de temporisation 8 qui compte un nombre prédéterminé d'impulsions H1 (dùréeT;1), en délivrant un signal logique C de niveau 1, puis revient au niveau 0. Le signal C se combine avec le signai B pour-donner, à la sortie dé la porte 13 un signal C' qui correspond au complémentaire de C à la figure 2, avec toutefois des transitions plus franches que ce complémentaire de C, ainsi que l'on peut le vérifier du fait de la combinaison des portes 13 et 14. Ce signal C revient à 0 entre deux impulsions tant que l'écart entre deux impulsions B est supérieur àbl. Ce signal reste par contre à 1 dans le cas contraire qui correspond à une survitesse. Le signal C', à l'inverse, revient à 1 avant chaque impulsion en régime de vitesse normale, mais reste à 0 en cas de survitesse. Ce signal C' sert de signal de remise à zéro pour le second circuit de temporisation 9. Celui-ci, dès que C' revient à 0, commence à compter des impulsions H2 mais est interrompu lorsque C' revient à 1, c'est-à-dire avant chaque impulsion B en regime de vitesse normale. Par contre, en cas de survitesse, C' reste à 0 et le comptage des impulsions H2 se poursuit jusqu'à un deuxième nombre prédéterminé, correspondant à une durée de comptage 22 supérieure à Wl- Le signal D délivré par ce circuit 9, qui était à 1, passe à 0. Il en résulte à la sortie de la porte 16, après prise en compte de C qui est à 1, un signal E de survitesse qui est au niveau 1 et qui provoque la fermeture par le déclencheur 10 du relais 11. Le frein du corps à surveiller est ainsi actionné, et une éventuelle alarme ou tout autre élément, est actionnée. Les impulsions Hl et H2 délivrées par l'ensemble 3 de base de temps sont avantageusement élaborées à partir d'une même base de temps 17, par des circuits de temporisation 18 et 19. Ces circuits sont reliés à des comparateurs 20 et 21 eux-memes reliés à des mémoires programmables 22 et 23 adaptées à stocker des nombres N1 et -N2. Ces comparateurs émettent une impulsion H1 ou H2 lorsque les circuits de temporisation 18 et 19 ont compté N1 ou N2 impulsions générées par la base de--temps 17. Le circuit 4 de commande de test comporte un circuit de temporisation 24, adapté à compter des impulsions générées par l'ensemble 3, des impulsions Hq dans l'exemple représenté, et dont l'entrée de remise à zéro est reliée à la sortie d'une porte ET 25, dont les entres sont reliées à un circuit de test 26 et, au travers d'un inverseur 27, à un circuit d'inhibition de test 28. Les circuits 26 et 28 comportent, de préférence, des photocoupleurs de manière à assurer une isolation galvanique entre le dispositif de détection de survitesse et l'extérieur. Le rôle du circuit 28 d'inhibition de test est d'empêcher toute commande intempestive de test ; ce circuit peut, par exemple, empêcher tout test par simulation de survitesse tant que le corps à surveiller n'est pas à l'arrêt de manière à ce que, dans le cas d'une haveuse, par exemple, un test ne puisse avoir lieu en cours d'abattage. Pour assurer le déclenchement, par simulation, du relais 11, le nombre N3 d'impulsions d'horloge H1 séparant deux impulsions de vitesse fictives délivrées par le circuit 24 doit être inférieur au nombre N4 d'impulsions H1 comptées par le circuit 8. A titre d'exemple, la base de fréquence délivre une fréquence de 15360 Hz ; les circuits de temporisation 8 et 24 comptent respectivement 64 et 32 impulsions H1 tandis que le circuit 9 compte 240 impulsions H2. Si l'on définit C1 comme la période correspondant à 1,2 fois la période T correspondant (à un rapport 2 près compte tenu de la défini tion de B)à à la vitesse maximale admise, on peut vérifier que N1 correspond au nombre de centièmes de seconde que compte cette période T. Si N1 peut prendre n'importe quelle valeur de i à 256, T est donc programmable de 0 s à 2,56 s. Quant à N2, qui définit le temps minimum pendant lequel une vitesse doit se maintenir pour qu'il y ait déclenchement, on peut vérifier qu'il correspond à une détermination en 1/64 s de ce temps. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre illustratif et non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent etre proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection du dépassement d'un seuil de vitesse par un corps en mouvement, caractérisé en ce que - on génère une série d'impulsions (B) dont la fréquence est dans un rapport donné avec la vitesse de ce corps en mouvement - on définit une fréquence de seuil qui est dans le meme rapport avec le seuil de vitesse ; - on génère un signal logique (C) qui prend pour chaque impul sion un niveau logique donné pendant une durée (k C 1) égale à la période associée à la fréquence de seuil ; - on mesure le temps pendant lequel ce signal reste à ce niveau donné ; et - on émet un signal de survitesse (E) lorsque ce temps dépasse une durée prédéterminée (62). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on génère, en fonction de la vitesse du corps en mouvement, un signal alternatif et que l'on génère une impulsion pour chaque alternance de ce signal. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de seuil est définie par division d'une fréquence de base par un nombre prédéterminé. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que ladite durée prédéterminée est définie par le comptage d'un nombre prédéterminé d'impulsions générées selon une fréquence de base. 5. Procédé selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que la fréquence de seuil et la durée prédéterminée sont déterminées à partir d'une même fréquence de base. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que chaque nombre prédéterminé est choisi dans une gamme de valeurs possibles. 7. Dispositif de détection du dépassement d'un seuil de vitesse par un corps en mouvement, du genre comportant un élément mobile dont le mouvement varie avec celui dudit corps, et au moins un capteur sensible à la vitesse dudit élément mobile, caractérisé en ce que ledit capteur (1,1') fournit un signal cyclique et en ce que ce dispositif comporte en outre - un circuit de génération d'impulsions (7,7') adapté à délivrer des impulsions (B) à une fréquence proportionnelle à la fréquence du signal cyclique ; - un premier circuit de temporisation (8,8') relié au circuit de génération d'impulsions)adapté à délivrer un signal logique (C) qui prend, à partir de chaque impulsion, un niveau logique donné pendant un intervalle de temps prédéterminé proportionnel à la période associée au seuil de vitesse ; et - un second circuit de temporisation (9) commandé par le pre mier- circuit de temporisation, adapté à se déclencher lorsque ledit signal logique prend ledit niveau logique donné et à émettre un signal de survitesse (E) au bout d'une durée prédéterminée à ce niveau. 8.Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en- ce que les circuits de temporisation effectuent des comptages de deux types d'impulsions d'horloge (H1,H2) générés dans un ensemble de base de temps (3) à partir d'une même base de temps (17). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit ensemble de base de temps (3) comporte deux circuits de temporisation-(18,19) reliés à la base de temps (17), deux comparateurs (20 ,21) et deux mémoires programmables (22,23), chaque comparateur générant des impulsions d'horloge de l'un des deux types lorsque le nombre d'impulsions incidentes depuis la base de temps, compté à partir de la dernière impulsion d'horloge émise, atteint un nombre programmé dans la mémoire associée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (4) de commande de test adapté à délivrer au circuit de génération d'impulsions (7,7') des impulsions de simulation de survitesse séparées par un intervalle de temps inférieur à la période associée au seuil de vitesse. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ce circuit (4) de commande de test comporte un troisième circuit de temporisation (24) et que les premier, second et troisième circuits de temporisation (7,7', 8,8',24) effectuent des comptages de l'un ou l'autre de deux types d'impulsions d'horloge (Hl,H2) générées par une meme base de temps. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les premier et troisième circuits de temporisation effectuent des comptages d'impulsions semblables (H1). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le circuit (4) de commande de test comporte un circuit d'inhibition de test (28) adapté à vérifier une condition prédéterminée, et un circuit logique (25) adapté à bloquer un ordre de test si cette condition n'est pas satisfaite.