Brevet FR2608781A1 — publié le 19880624

J Détecteur de proximité entre une masse métallique et un élément sous tension électrique. La présente invention concerne un dispositif de sécurité capable de détecter la présence, à proximité d'une masse métallique qui peut être notamment un engin de travaux publics, d'un élément sous tension électrique alternative tel qu'un câble électrique et, à plus forte raison, la mise en contact de ladite masse avec une source de potentiel. On a déjà proposé dans de nombreux brevets des dispositifs de sécu- rité détectant la mise sous tension d'une structure métallique,ces dispositifs agissant en général en parallèle avec un parafoudre et assurant la commande de divers dispositifs tels que des disjonc- teurs ou des avertisseurs. Tous ces appareils ont en commun d'utiliser la conductivité d'un élément tel que diac, pho- to-transistor ou autre détecteur de tension lorsque le potentiel de la masse métallique par rapport à un neutre ou à la terre dépas- se le seuil de fonctionnement dudit élément, le courant qui s'écou- le à travers l'élém::,t devenu conducteur étant utilisé pour comman- der un dispositif de sécurité tel que disjoncteur, mise à la ter- re ou tout autre système d'alerte. La conception de tous ces détecteurs de surtension nécessite l'existence d'un neutre ou d'une terre constituant le deuxième pô- le du détecteur de tension, le premier pôle étant constitué par la masse métallique à protéger elle-même ou plus exactement par le conducteur sous tensicn avec lequel ladite-masse vient en contact. Si ces dispositifs sont facilement adaptables sur des machines à poste fixe auxquelles on peut amener un neutre ou à des engins cir- culant sur rails, les rails pouvant être à la terre, la solution n'est pas applicable aux masses métalliques mobiles normalement isolées du sol telles que les engins de travaux publics ou analo- gues circulant sur pneumatiques, lesquels sont, plus que les machi- nes fixes, exposés à des contacts accidentels avec des conduc- teurs sous tension. La présente invention a donc pour but de réaliser un détecteur de proximité d'un élément sous tension électrique susceptible de pro- téger une masse métallique mobile isolée de la terre telle qu'un engin de travaux publics. Il est bien évident que le détecteur peut également protéger une masse métallique fixe et non isolée, le détecteur étant d'une conception autonome et n'ayant qu'un con- tact avec la masse métallique à protéger et/ou une antenne asso- ciée à la partie de celle-ci susceptible de venir à proximité du conducteur sous tension. En outre, et a fortiori, le dispositif dé- tecte non seulement la proximité mais également le contact de la masse av-c un élément sous tension électrique. La présente invention a pour objet un détecteur de proximité en- tre une masse métallique et un élément sous tension électrique com- portant un circuit électrique alimentant un dispositif de sécuri- té tel que la bobine de commande d'un disjoncteur, le contacteur d'alimentation d'un moteur contrôlant le déplacement de la masse, une alarme auditive ou visuelle ou une mise à la terre d'urgence, ce circuit comportant un élément normalement non conducteur rendu conducteur par l'apparition d'un potentiel sur la masse métalli- que à protéger ou l'antenne caractérisé en ce que ledit circuit électrique est alimenté par une source autonome d'alimentation en courant continu, ledit circuit électrique comportant au moins un élément normalement non conducteur qui est rendu conducteur par l'apparition d'un potentiel entre la masse métallique à protéger et un point à potentiel fixe du circuit électrique. Selon un mode de réalisation préférentiel applicable notamment pour la détection des tensions alternatives, l'élément du circuit qui assure la détection du potentiel est constitué par un transis- tor à effet de champ dont la porte est connectée en un point inter- médiaire entre la masse métallique ou l'antenne et un pôle de la source continue, avec interposition entre ce point intermédiaire et ledit pôle d'un élément résistif ou capacitif, le circuit sour- ce-drain du transistor à effet de champ étant polarisé par la sour- ce de courant continu. Le circuit source-drain du transistor a ef- fet de champ étant polarisé sous la tension de l'alimentation en courant continu et la porte étant connectée à l'un des pôles de l'ulimentat' a par un éléme-nt résistif ou capacitif, lorsque la masse protégée est isolée, la tension appliquée à la porte est cel- le dudit pôle cui polarise également la source du transistor et le transistor ne conduit pas. Si par contre la tension de porte va- rie parce qu'il y a passage d'un courant, à travers l'élément ré- sistif ou capacitif, dudit pôle de l'alimentation vers la masse ou l'antenne portée à une tension différente de celle dudit pôle par contact direct ou par effet capacitif, la polarisation de la por- te va être positive ou négative par rapport à celle de la source et le transistor deviendra conducteur par enrichissement ou appau- vrissement. Selon un mode de réalisation préférentiel le courant traversant le transistor à effet de champ contrôle la polarisation de la base d'un transistor bipolaire agissant comme amplificateur et le cou- rant de ce transistor bipolaire détermine la tension appliquée sur la gâchette d'un thyristor dont le courant débité constitue le cou- rant de commande du dispositif de sécurité. Selon une autre caractéristique, le dispositif de sécurité mis en oeuvre par le détecteur de proximité est constitué par une con- nexion conductrice entre la masse métallique et le sol réalisée par un jet de liquide conducteur. Notamment on monte sur le châs- sis de l'engin un réservoir sous pression contenant une masse d'eau reliée électriquement au châssis métallique, ce réservoir comportant un ajutage dirigé vers le sol contrôlé par une électro- vanne alimentée directement ou indirectement par le courant traver- sant l'élément rendu conducteur du circuit du détecteur de proximi- té. On décrira ci-après un exemple de réalisation du détecteur de proximité conforme à l'invention avec référence au dessin ci-an- nexé qui en représente le schéma électrique. Dans les dessins, la référence 1 désigne la masse métallique à pro- téger, c'est-a-dire le châssis de l'engin, qui risque d'être por- tée à un potentiel anormal par contact avec un ccnducteur sous ten- sion tel qu'une ligne électrique ou un câble souterrain. La réfé- rence 2 designe une antenne qui agit par effet capacitif lorsqu'el- le est à une distance d'un conducteur à haute tension pouvant at- teindre par exemple trois mètres. Le cadre en traits mixtes 3 entoure la partie du détecteur qui dc- tecte le contact de la nasse 1 avec un conducteur sous tension et l'autre cadre 4 entoure la partie du détecteur qui détecte par ef- fet capacitif la proximité entre l'antenne 2 et un conducteur sous tension. La partie 3 comporte un conducteur 5 relié au pôle négatif d'une source d'alimentation en courant continu, par exemple une batte- rie 6 de 12 volts, par une résistance 7. Lorsque la masse 1 est isolée, le conducteur 5 est à -12 volts et cette tension appli- quée à la porte du transistor à effet de champ 8 branché, avec in- terposition d'une résistance de charge 9, entre les pôles + et -de la batterie 6 maintient ce transistor à l'état non conducteur. Si la masse 1 est portée à un potentiel positif ou négatif different de -12 volts un co. . ant circule dans la résistance 7 et la porte est portée à un potentiel différent du potentiel de polarisation du transistor entre source et drain, ce qui provoque une conduc- tion par enrichissement ou appauvrissement. Le courant circulant dans le transistor 8 est redressé et stabili- sé par une diode 10 et un condensateur 11 et dérivé sur la base d'un transistor n-p-n 18. Le courant traversant le transistor 13 1, est dérivé par une résistance de charge 14 et une resistance de li- mitation du courant 15 sur la gachette d'un thyristor 16 branché entre les deux pôles de la batterie 6. Le thyristor 16 débite ai.- si un courant qui allume un voyant 17 des que la masse i est au contact d'un conducteur sous tension. La partie 4 du détecteur comporte également un transistor à effet de champ 8', lequel commande un transistor n-p-n 13' dont le cou- rant est utilisé pour allumer un thyristor 1C'. L'antenne 2 fonc- tionnant par effet capacitif, la commande par tension de la porte du transistor à effet de champ 8' est assurée en interposant une capacité 18 entre le pôle de polarisation de la batterie 6 et le point commun à l'antenne 2 et à la porte du transistor 8'. Le cou- rant traversant le transistor S' est réparti par un pont de resis- tances 19-20 sur la base du transistor n-p-n 13' dont le courant commande la gachette du thyristor 16'. Le thyristor 16' est connec- té en parallèle avec le thyristor 16 sur le voyant 17 et sur la sortie 21 des deux parties détectrices par contact direct et par effet capacitif. La sortie apparaissant sur la borne 21 assure la charge d'un con- densateur 22 à travers une résistance de charge 23 et le courant de charge est dérivé sur la base d'un transistor n-p-n 24 connec- té dans le circuit de la bobine d'un relais temporisé 25 qui peut commander par exemple l'ouverture de l'électro-%anne contrôlant la projection vers le sol d'un jet d'eau à partir d'une réserve d'eau sous pression connectée électriquement au châssis de l'engin. L'interrupteur 2- a pour but de remettre les parties détectrices au repos après leur fonctionnement normal ou à titre d'essai. L'es- sai peut être effectué à partir d'un générateur d'essai fournis- sant une tension de valeur suffisante et constitué par ur.e capaci- té 26 en série avec une résistance 27 entre lesquelles est bran- chée la porte d'un transistor à effet de champ 28 dont le courant dérivé par une résistance 29 est appliqué sur la base d'un transis- tor n-p-n 30. La tension apparaissant entre l'émetteur du transis- tor 30 et une résistance de charge 31 peut être appliquée par un contacteur 32 sur une capacité 33 connectée en parallèle avec l'an- tenne 2 sur la porte du transistor 8' ou par un contacteur 34 sur la masse 1. Le schéma électrique comporte en outre un circuit de charge de la batterie 6 à partir de la batterie du véhicule par un relais 35 commandé par la clé de contact du véhicule, une diode zener 36 en série avec un fusible 37 et une diode redresseuse 38. L'état de charge de la batterie du véhicule est contrôlable'par un contac- teur 39 en série avec une résistance 40 et une diode électro-lumi- nescente 41. La mise en circuit de la batterie 6 dans le circuit est commandée par un interrupteur 42. L'état de charge de la batterie 6 peut être contrôlé par un circuit de type connu désigné dans son ensem- ble par la référence 42 et mis en circuit par un contacteur 44 en série avec une diode 4Q sur l'alimentation du pôle positif. L'am- plificateur opératicnnel 4C commande par sa sortie deux transis- tors p-n-p 47 et 48 dont les courants rendent lumineuses la diode électroluminescent-e 4'- locrsque la tension de la batterie 6 est normale et la diode électro-luminescente 50 lorsque cette tension est trop basse. Le mode de réalisatin cl-dessus décrit est susceptible de diver- ses modifications sans sortir du cadre des revendications ci-an- nexées, une seule des deux parties détectrices 3 et 4 pouvant, par exemple, être prévue. Revendications 1. Détecteur de proximité entre une masse métallique (1-2) et un élément sous tension électrique comportant un circuit électrique alimentant un dispositif de sécurité (25) tel que la bobine de com- mande d'un disjoncteur, le contacteur d'alimentation d'un moteur contrôlant le déplar lent de-la masse-, une alarme auditive ou vi- suelle ou une mise à la terre d'urgence, ce circuit comportant un élément normalement non conducteur rendu conducteur par l'appari- tion d'un potentiel sur la masse métallique (1) à protéger ou l'an- tenne (2) caractérisé en ce que ledit circuit électrique est alim-nté par une source autonome d'alimentation en courant continu (6), ledit circuit électrique comportant au moins un élément normalement non conducteur (8) qui est rendu conducteur par l'apparition d'un po- tentiel entre la masse métallique à protéger et un point à poten- tiel fixe du circuit électrique. 2. Détecteur de proxinmité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément du circuit qui assure la détec- tion du potentiel est constitué par un transistor à effet de champ (8-8') dont la porte est connectée en un point intermédiaire en- tre la masse métallique (1) ou l'ar.tenne (2) et un pôle de la sour- ce continue, avec interposition entre ce point intermédiaire et le- dit pôle d'un élément résistif (9) ou capacitif (18), le circuit sourcedrain du transistor à effet de champ étant polarisé par la source (6) de courant continu. 3. Détecteur de proximité selon la revendication 2, caractérisé en ce que le courant traversant le transistor à effet de champ (8-8') contrôle la polarisation de la base d'un transis- tor bipolaire (13-13') agissant comme amplificateur et le courant de ce transistor bipolaire détermine la tension appliquée sur la gâchette d'un thyristor (16-IC') dont le courant débité constitue le courant de commande du dispo tif de sécurité (25). 4. Détecteur de proximité selon l'une quelconque des revendica- tiens 1 à 3, caractérisé en ce que le dis,-sitif de sécurité mis en oeuvre par le détecteur de proximité es% constitué par une connexion conduc- trice entre la masse métallique et le sol réalisée par un jet de liquide conducteur. 5. Détecteur de proximité selcn la revendication 4, caractérisé en ce que, sur l1 châssis de l'engin, est monté un ré- servoir sous pression contenant une masse d'eau reliée électrique- ment au châssis métallique. ce réservoir comportant un ajutage di- rigé vers le sol contrôlé par une électro-vanne alimentée directe- ment ou indirectement par le courant traversant l'élément rendu conducteur du circuit du détecteur de proximité.