Brevet FR2594958A1 — publié le 19870828

APPAREIL DE CONTROLE AUTOMATIQUE PAR ANALYSE SEQUENTIELLE DE CABLES MULTICONDUCTEURS. La présente invention concerne la vérification des caractéristiques électriques de câbles multiconducteurs. Il est nécessaire de vérifier la qualité des connexions des câbles et du bon isolement entre conducteurs que ce soit au cours ou à l'issue de la fabrication, ou après utilisation et notamment losrque ce matériel est utilisé dans des conditions difficiles, c'est à dire en milieu hostile ou lorsque les courants traversants les conducteurs sont importants. Cette nécessité peut également se révéler à l'issue d'une opération de maintenance ou lorsque l'on veut assurer un service fiable, tel que celui nécessaire aux transports du public d'une façon générale et plus particulièrement dans le réseau ferré (SNCF) ou aérien. A ce jour, pour vérifier l'état des caractéristiques d'un ou de plusieurs câbles, on utilise d'une part un ohmètre qui permet de tester la continuité (à faible courant) point par point de chaque conducteur, en négligeant généralement la résistance de contact de l'ensemble connectant Mâle-Femelle. Cette méthode a plusieurs inconvénients dont celui d'être trop longue et fastidieuse à opérer, et de ne pas éliminer le risque d'une rupture de continuité sous une forte intensité. D'autre part, pour vérifier l'isolement entre conducteurs, on utilise une source haute-tension (continue ou alternative) qui doit être appliquée entre le conducteur à vérifier et l'ensemble des autres conducteurs et la masse. Par contre, il n'existe pas de méthode permettant le contrôle des connexions des câbles avec le courant nominal les traversant. Certains dispositifs permettent de vérifier séquentiellement les court-circuits francs entre conducteurs sans vérification de la continuité comme le brevet Européen nO 88163. D'autres dispositifs tels le brevet Français nO 2296180 fait une comparaison entre un circuit modèle et un autre circuit à contrôler point par point pour détecter, sous un faible courant, les erreurs de câblage ou les courtcircuits éventuels. La plupart des ces appareils sont des détecteurs d'erreurs de câblage appliqués à des vérifications sur du matériel neuf ou en cours de fabrication. La présente invention est conçue pour une utilisation en maintenance. Les câbles utilisés dans des ensembles électriques ou électroniques sont vérifiés après utilisation, et c'est ce contrôle qui permet de déterminer leur fiabilité et donc leur réemploi. Par ailleurs, ce dispositif unique permet de vérifier séquentiellement les critères d'isolement haute-tension et les résistances de continuité ou de contact de câbles équipés de connecteurs. Le courant d'essai étant ajustable au courant nominal de chaque connexion. Le contrôle automatique est réalisé séquentiellement par des circuits intégrés C MOS dont la technologie spécifique bien connue, permet une réalisation fiable, de faible encombrement, d'un prix de revient abordable et présente en outre une consommation et donc un échauffement minimum, tout en permettant une version munnie d'une alimentation autonome rendant l'appareil entièrement indépendant du réseau et donc portatif. Dans cette utilisation, les tests sont réalisés en basse tension et avec des intensités compatibles à une certaine autonomie de la batterie. Il est donné à titre d'exemple non limitatif et ce pour une meilleure compréhension de l'invention, un mode de réalisation se référant aux dessins ci-annexés Figure L : Vue extérieure de l'appareil Figure 2 : Schéma fonctionnel de l'ensemble Figure 3 :Schémas détaillés de plusieurs circuits avec interconnexions Figure 4 : Circuits de test basse tension et de mémoire Figure 5 : Circuit de test d'isolement haute tension Figure 6 : Option d'un circuit test à THYRISTOR La figure 1 donne une vue d'ensemble d'un exemple de réalisation de l'appareil contenant le dispositif de contrôle automatique par analyse séquentielle de câbles multiconducteurs.Celui-ci comporte un boitier (1) munni de sa poignée (2) dans sa version portable, avec au moins deux embases (3) des connecteurs du câble à~ vérifier celles-ci comportent les contacts (4) correspondants aux conducteurs qui constituent le câble. Le contacteur "marche-arrêt" (5) commande la mise sous tension de l'appareil et l'allumage de la diode électroluminescente (DEL) (6), le commutateur (7) permet le choix du mode de contrôle "continuité" ou "isolement", cette position nécessite le branchement au secteur de la fiche (8). Le départ du cycle d'analyse est commandé par le bouton poussoir (9) remettant au début de l'afficheur (10) l'allumage de la rangée de diodes DEL de couleur orange (11), le potentiomètre (12) agissant sur la vitesse d'analyse.La rangée de diodes vertes (13) indique le test correct, la rangée de diodes rouges (14) indique une anomalie qui peut être signalée par l'alarme sonore (15), la séquence d'analyse se trouve alors stoppée et la reprise du cycle est commandée par le poussoir (16). La figure 2 représente le schéma fonctionnel de l'ensemble des circuits électroniques constituant l'appareil. Un oscillateur à circuits logiques (17) envoie des impulsions via le contacteur à poussoir (16) vers un sélecteur (18) orientant celles-ci sur l'entrée du premier compteur décimal (19) dès que la remise à zéro (9) du départ du cycle est effectuée. Les impulsions issues de la 50 bascule de ce compteur sont dirigées d'une part vers le commutateur de fonction (7) et simultanément vers la rangée de diodes oranges (11) de l'afficheur (10). Sur la position "continuité" les impulsions arrivent sur le circuit de test de continuité (20). Si le test est bon, l'information repart vers le commutateur (7) qui la dirige vers la rangée de diodes vertes (13). Par ailleurs, au moment ou l'information transite par le commutateur (7), les impulsions test sont dirigées via les embases (3) et les fiches des connecteurs dans les conducteurs du câble à vérifier (24) et reviennent toujours via le contacteur (7) au circuit test (20) retenu dans ce 10 mode de fonctionnement. Si un défaut de continuité apparait, l'allumage d'une diode rouge de la rangée (14) est commandé. Simultanément une impulsion est envoyée vers une "mémoire" (21) constituée de circuits logiques, qui va agir d'une part en bloquant le circuit (16) par lequel transite les impulsions de I'oscillateur (17) et d'autre part sur l'alarme sonore (15). Lorsque le compteur décimal (19) arrive en sortie (9), l'impulsion est dirigée via le sélecteur logique (18) vers un inverseur logique (22) qui commande alors le compteur suivant (23) qui agira à son tour par les memes circuits sur un ou plusieurs autres compteurs non représentés. Dans la position "isolement H-T" du commutateur (7), l'information digitale issue des compteurs (19) ou (23) est appliquée à l'entrée du circuit (24) qui dans ce cas est alimenté par le circuit Haute Tension (25) provenant de l'alimentation secteur (26). Cette Haute Tension continue ou alternative est appliquée séquentiellement au commutateur (7) qui d'une part l'applique au câble à contrôler et d'autre part, alimente la rampe de diodes vertes (13) indiquant que la Haute Tension n'ait pas chuté par la présence d'un courant de fuite décelable seulement au-dessus d'une certaine tension d'essais. A partir de l'alimentation secteur (26) peuvent etre obtenues les alimentations basses tensions (27), nécessaires aux transistors de puissance, aux relais, aux circuits logiques et aux circuits intégrés C MOS. La batterie (28) servant en utilisation portable dans les tests dont la puissance est nécessairement limitée. La figure 3 représente les schémas électroniques détaillés des sous ensembles 18 et 22 et un exemple de câblage du contacteur de fonction (7) dont les commutations des DEL pourraient etre assurées par des circuits logiques connus. Le signal provenant du contacteur (16) entre dans la porte "ET" (29) dont les deux autres entrées sont respectivement polarisées par le +L (compatible avec les circuits logiques) et un état "1" délivré par l'inverseur (30) à l'entrée duquel est un état zéro, puisque la bascule Q9 du 10 compteur (19) ne sort aucun signal en I. Le signal d'entrée de la porte (29) est alors transmis à l'entrée positive du compteur (19) qui après un certain temps arrive en Q5 où il sort au point A de celui-ci. Le câblage dirige l'information d'une part sur les DEL (11) et d'autre part sur l'entrée A du circuit test (20) via le contacteur (7). Les courants de test sont issus séquentiellement du circuit (20) par les points W et X, seuls représentés, dirigés via le contacteur (7) et les connecteurs (3) dans le câble (24), le retour s'effectuant par les points Y et Z jusqu'au circuit (20).De ce meme circuit sont issus les courants d'allumage des DEL (13), repérés par B et D, les retours s'effectuant par les connexions C et F. Les circuits 31 et 32 fonctionnent de la même façon que les circuits 29 et 30 au moment où un état "1" est présent au point I, ce qui commute le signal sur l'entrée du circuit (23) et ainsi de suite. La figure 4 représente les schémas électroniques des sous ensembles 16,20 et 21 dans le circuit test (20). L'information séquentielle arrivant au point A,le transistor (33) devient conducteur, mettant le point Y du câble à tester à la masse et donc le point W. Si la connexion est bonne, on crée un courant venant du +T circulant en grande partie dans la résistance (34) calculée pour faire circuler le courant nominal de la connexion et créant une tension à ses bornes nécessaire à l'allumage de la DEL verte (13) en série avec la résistance (35) qui polarise dans le sens conducteur, le transistor (36) via la tension de seuil, créée par la diode et la résistance montées sur la base de (36). Ce transistor étant conducteur, tout signal présent au point W sera transmis à l'entrée + de l'amplificateur opérationnel (37) via la porte ET (38) à la DEL de défaut (14). Si le signal présent en W est trop positif, le transistor (36) bloque l'action de l'amplificateur (37) qui sans cela serait détruit. Dans le système à mémoire logique (21), qui a pour but de stopper l'analyse séquentielle au moment où une anomalie se produit, lorsque la 10 connexion W-Y est testée, l'information est au point A. Si le point W est bien au niveau zéro, la porte ET (39) reçoit un niveau 1 et un niveau zéro, elle reste donc au niveau zéro en sortie et donc à l'entrée de la porte OU (40), celle-ci reste à 1 en sortie si aucun signal d'état de la porte ET ne lui parvient. La porte OU (42) agira en paralléle de la menue façon vers un inverseur (43) donnant zéro à l'entrée de la porte OU (44), le niveau 1 en sortie dirigé vers le petit circuit de reprise du cycle après arrêt par la mémoire (16), permettant le passage des signaux de l'oscillateur vers le point S. Le sous ensemble constitué des portes(39) à (42) fonctionne par comparaison des signaux dans un même circuit test, révélant un défaut de continuité lorsque l'indicateur (38) est hors service (dans les coupures franches). L'autre partie de la mémoire (21) va comparer les signaux par groupes de deux conducteurs pour détecter la présence de courtcircuits. En cas de court-circuit entre C et F au niveau zéro, les inverseurs (45) et (46) sortent en niveau 1, faisant passer la porte (47) au niveau 1 qui va fermer la porte (48) et donc la (44), d'où blocage des impulsions en R. La porte OU (49) se fermera si une de ses entrées reçoit un signal seulement et si la porte (50) fait de même, faisant ouvrir (52). La porte (51) a le même fonctionnement que celui de la porte (47). La figure 5 donne le schéma de principe du circuit test d'isolement haute tension (24). L'étage est alimenté en basse tension pour les relais + R issus de l'Ealimentation (26). et d'autre part, en Haute tension continue ou alternative fournie par l'alimentation (25), le commutateur de fonction (7) connectant le cable à contrôler dont les entrées sont repérées par W X et les sorties par Y et Z. Ce commutateur (7) fournit également les informations séquentielles entrant en A et E, et reçoit dans cet exemple les courants d'excitation des DEL vertes (13). Si une impulsion positive entre en A le transistor (53) conduit, et le relais (54) colle, après un léger retard du au condensateur associé appliquant la haute tension sur le point W du cable, et simultanément sur une petite cellule de redressement (55) en cas de test en courant alternatif; le rapport des résistances permettant l'allumage de la DEL verte (13), si aucun courant de fuite ne vient faire chuter la Haute tension présente en W. La tension collecteur du transistor (53) étant à ce moment voisine de la masse, le transistor (56) est bloqué, afin que le relais commutant le point Y qui est relié à l'autre extrémité du conducteur ne soit pas à la masse. Simultanément puisque le point E est à l'état bas, le transistor est bloqué, le relais (59) est décollé, la tension collecteur de (58) est positive, rendant conducteur le transistor (60), d'où collage du relais (61) appliquant le point Z du ou des autres conducteurs à la masse. Lorsque l'entrée E reçoit un signal, la description précédente s'inverse, sans limitation du nombre des conducteurs. La figure 6 présente une variante du circuit (20) utlisant directement la puissance nécessaire fournie par le secteur 220V ou 380V dont un exemple de représentation utilise un thyristor (62) alimenté sur son anode, et dont la gachette est commandée par un transistor (63) qui reçoit l'information séquentielle au point A, mettant en relation le générateur d'impulsions (64 . A ce moment la connexion à contrôler reçoit en W l'énergie envoyée par la cathode du thyristor transmise en Y sur une résistance de puissance (65) convenablement calculée. Du point Y est véhiculée l'information nécessaire à l'affichage (13). Cet exemple de réalisation peut être facilement transposée à l'utilisation de triacs. REVENDICATIONS 1.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, du type comportant des résistances, des moyens de détection, des indicateurs sonores ou visuels, caractérisé en ce qu'il permet d'assurer les contrôles de continuité et d'isolement et - qu'il est constitué d'un boitier (1) comportant au moins deux embases (3) de connecteurs des cables à vérifier, d'un afficheur (10) et d'un commutateur (7) qui connecte le cable et fournit les informations séquentielles entrant en A et E. - qu'il est portable, - que l'ensemble des circuits électroniques comporte un oscillateur à circuits logiques (17) qui envoie des impulsions via le contacteur (16) vers un sélecteur (18) orientant celles-ci sur l'entrée du premier compteur décimal (19) dès que la remise à zéro (9) du départ du cycle est effectuée. En fin de capacité du dit compteur (19) l'impulsion est dirigée vers un inverseur logique (22) via le sélecteur logique (18) qui commande le compteur suivant (23) lequel agira, à son tour, par les mêmes circuits. L'information via le commutateur (7) est dirigée , soit sur le circuit de test d'isolement (24), soit sur le circuit de test de continuité (20) dont sa sortie est connectée à un système de mémoire logique (21). 2.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'afficheur (10) comporte trois rangées de diodes électroluminiscentes de couleurs différentes. (11),(13),(14) 3.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impulsions issues de la cinquième bascule du compteur (19) sont dirigées simultanément, vers la rangée de diodes oranges et vers le commutateur de fonctions (7), puis sur le circuit de test de continuité (20); l'information repartant vers le commutateur (7), si le test est bon. Le dit commutateur, la dirigeant, alors, vers la rangée de diodes vertes (13).En cas de défaut de continuité, l'allumage d'une diode de la rangée (14) est commandée, et une impulsion est commandée et envoyée vers une mémoire (21) constituée de circuits logiques. 4.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que dans le cas de défaut de continuité, une impulsion est envoyée vers la mémoire (21) qui bloque le circuit (16) par lequel transite les impulsions de l'oscillateur (17) et agit sur l'alarme sonore (15). 5.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couplage entre le sélecteur (18) et l'inverseur (22) permet le passage d'un compteur sur l'autre : le signal provenant du contacteur (16) entre dans la porte "ET" (29) dont les deux autres entrées sont respectivement polarisées par le + L et un état "1" délivré par l'inverseur (30) à l'entrée duquel est un état zéro. Le signal d'entrée de la porte (29) est alors transmis à l'entrée positive du compteur (19), qui, après un certain temps, arrive en Qs où il sort au point A-de celui-ci. l 6.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le circuit test (20) lorsque l'information séquentielle arrive au point A, le transistor (33) devient conducteur, mettant le point Y du cable à tester, à la masse, et donc le point W1 Si la connexion est bonne. Il est créé un courant venant du + T circulant en grande partie dans la résistance (34) calculée pour faire circuler le courant nominal de la connexion et créant à ses bornes la tension nécessaire à l'allumage de la DEL verte (13) en série avec la résistance (35) qui polarise, dans le sens conducteur, le transistor (36). Tout signal présent au point W est transmis à l'entrée + de l'amplificateur opérationnel (37)exila la porte "ET" (38) à la DEL de défaut (14). Et si le signal présent en W est trop positif, le transistor (36) bloque l'action de l'amplificateur (37). 7.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que le fonctionnement de la mémoire logique (21) est le suivant : lorsque la première connexion W-Y est testée, l'information est au point A, si le point W est au niveau zéro, la porte "ET" (39) re çoit un niveau 1 et un niveau zéro, elle reste donc en niveau zéro en sortie et à l'entrée de la porte "OU" (40),celle-ci reste à 1 en sortie, si aucun signal d'état de la porte "ET" ne lui parvient. La porte "OU" (42) agit en parrallèle, de la même façon vers un inverseur (43) donnant zéro à l'entrée de la porte "OU" (44), le niveau 1 en sortie dirigé vers le petit circuit de reprise du cycle après arrêt par la mémoire (16) permettant le passage des signaux de l'oscillateur vers le point S. 8.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, selon les revendications 1,4 et 7, caractérisé en ce que les portes (39) à (42) fonctionnent par comparaison de signaux dans un même circuit test révélant un défaut de continuité, lorsque l'indicateur (38) est hors de service,et que l'autre partie de la dite mémoire (21) compare les signaux par groupe de deux conducteurs.En cas de court-circuit entre C et F au niveau zéro,les inverseurs (45) et (46) sortent un niveau 1,faisant passer la porte (47) au niveau 1 laquelle va fermer la porte (48), et donc , la (44), d' où blocage des impulsions en R. La porte "OU" (49) se fermera, siune de ses entrées reçoit un signal seulement, et si la porte (50) fait de même, faisant ouvrir (52); La porte (51) ayant le même fonctionnement que la porte (47). 9.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconducteurs, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans une variante du circuit test (20) on utilise directement la puissance nécessaire fournie par le secteur 220V ou 380V par l'intermédiaire d'un thyristor (62) ou un triac, alimenté sur son anode et dont la gachette est commandée par un transistor (63) qui reçoit l'information séquentielle au point A, mettant en relation le générateur d'impulsions (64). A ce moment la connexion à contrôler reçoit en W l'énergie envoyée par la cthode du thyristor transmise en Y sur une résistance de puissance (65) . Du point Y est véhiculée l'information nécessaire à l'afficheur (13). 10.- Appareil de contrôle automatique par analyse séquentielle de cables multiconductereurs, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le test d'isolement Haute tension (24), l'information digitale issue des compteurs (19) ou (23) est appliquée à l'entrée du circuit (24) alimenté par le circuit Haute tension (25) lequel est appliqué séquentiellement au commutateur (7). Simultanément et par l'intermédiaire du commutateur, on relie tous les autres conducteurs de cable à la masse; les relais (54),(57),(59),(61) étant commandés par les transistors (53),(56),(58),(60) pour permettre la commande alternative.