Brevet FR2635406A1 — publié le 19900216

_ 4-_ La présente invention concerne les interrupteurs de circuit à corps solide employant des ensembles électroniques numériques de déclenchement. Un interrupteur de ce type est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 589 052 qu'on incorpore ici à titre de référence. On utilise des ensembles électroniques de déclenchement de cette nature dans des interrupteurs de circuit et -ceux-ci peuvent agir sur un certain nombre de paramètres programmés dans le but d'interrompre, de manière opportune, le circuit protégé. On trouve un tel ensemble électronique de déclenchement qui permet les interactions avec l'utilisateur, offre la possibilité de choisir les paramètres de déclenchement et de voir les paramètres de déclenchement sélectionnés, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 672 501 qu'on incorpore ici à titre de référence. Dans le but de réduire les coûts tout en maintenant la précision et le caractère fonctionnel des ensembles électro- niques de déclenchement, on emploie des microprocesseurs pour recueillir l'information, pour la traiter, et fournir un moyen permettant de la surveiller en utilisant des circuits numériques associés. L'utilisation des microprocesseurs per- met de placer davantage de fonctions de protection dans des boîtiers de dimensions plus petites. Les interrupteurs de -2- circuit de dimensions plus petites ne contiennent pas le moyen nécessaire pour entrer une donnée ou pour voir la donnée en cours de traitement. Généralement, les dimensions du boîtier, que nécessitent les interrupteurs de circuit en boîtier moulé, limitent la surface disponible pour un tel équipement d'interface avec l'utilisateur. Les interfaces- utilisateur employées dans les interrupteurs à boîtier moulé comportent généralement des commutateurs rotatifs avec des signes imprimés pour indiquer les positions relatives des commutateurs. La place disponible sur le panneau avant de tels interrupteurs est limitée et par conséquent réduit le nombre des caractéristiques en option nécessitant de tels interrupteurs. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 751 605 on décrit un dispositif de visualisation et un clavier portables séparés sous forme d'une unité autonome, à alimen- tation interne, qui contient un microprocesseur et un circuit associé et qui communique avec l'ensemble de déclenchement de l'interrupteur en utilisant un émetteur aux infrarouges. Cet agencement nécessite un microprocesseur séparé et un circuit numérique apparenté dans le dispositif de visualisation et le clavier, d'o une augmentation du coût global de l'ihterrup- teur. La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 063 181, déposée le 17 juin 1987, décrit un ensemble portable à dispositif de visualisation et clavier séparés qui est capable de lire dans l'interrupteur associé des points de réglage stockés mais ne permet pas de changer les paramètres relatifs aux points de réglage. Il serait avantageux de disposer d'une interface- utilisateur pour un interrupteur qui joue le rôle d'interface avec l'ensemble électronique de déclenchement dans le but d'afficher et d'établir les paramètres de cet ensemble de déclenchement tout en maintenant les dimensions et le coût de l'interface dans des limites économiques. De plus, l'inter- -3- face-utilisateur doit contenir une possibilité d'affichage pour toutes les options possibles relatives à l'interrupteur, tout en n'affichant que les paramètres pour lesquels l'en- semble électronique de déclenchement est configuré au moyen d'un logiciel se trouvant seulement dans le microprocesseur de cet ensemble de déclenchement. Les interrupteurs de circuit permettant un ajustement indépendant des points de réglage comportent un couvercle amovible sur le moyen de réglage pour des raisons de sécurité.- Le couvercle est généralement scellé au logement de l'interrupteur au moyen d'un fil de sécurité serti formant une boucle dans un trou ménagé dans le logement et un trou pratiqué dans le couvercle. Pour modifier les réglages de l'ensemble de déclenchement, on doit couper le fil, enlever le couvercle et le remettre en place à l'issue de l'opéra- tion. Cela n'empêche pas un accès non autorisé, mais fournit simplement une indication du fait qu'il y a eu un accès non autorisé. Il serait pas conséquent avantageux d'assurer la sécurité des paramètres de déclenchement stockés dans l'en- semble électronique de déclenchement pour éviter les fraudes ou une modification accidentelle des réglages de cet ensemble sans que cela nécessite un fil de sécurité. En conséquence, l'un des objets de la présente invention est de proposer un dispositif d'interface avec l'utilisateur qui soit simple et peu coûteux, et permette à l'opérateur d'afficher et de régler les paramètres de déclenchement d'un interrupteur électronique de circuit tout en empêchant un accès non autorisé à ces paramètres. Selon la présente invention, un interrupteur de circuit contenant un ensemble électronique de déclenchement est en interface avec une unité amovible constituée d'un ensemble de visualisation et d'un clavier par l'intermédiaire d'un connecteur électrique se trouvant à l'extérieur du logement de l'interrupteur. L'unité formée par l'ensemble de visualisation et le clavier fournit une interface-utilisateur afin d'afficher les paramètres de l'ensemble de déclenchement et d'entrer les règlages de cet ensemble. Comme les réglages ne sont accessibles que par l'intermédiaire de cette inter- face lorsqu'elle est connectée à l'interrupteur, un accès non autorisé aux règlages est donc évité. La description qui va suivre se réfère aux figures annexées qui représentent respectivement: figure 1, une vue en perspective de dessus d'un interrupteur numérique avec l'unité constituée du dispositif de visualisation et du clavier de la présente invention en projection isométrique, et figures 2A, 2B, des illustrations schématiques du circuit de l'interrupteur numérique et du circuit de l'unité constituée du dispositif de visualisation et du clavier. On décrira l'unité 27 constituée du dispositif de visualisation et du clavier de la présente invention en liaison avec les figures 1,2A et 2B. En 10, on a représenté un disjoncteur employant un ensemble électronique de déclenchement, qu'on désigne ci- après par l'expression "interrupteur numérique". L'interrup- teur numérique comporte un boîtier 11 fermé par un couvercle 12 et une connexion électrique est réalisée avec l'interrup- teur au moyen de bornes de charge 13 à une extrémité et de bornes de ligne correspondantes à l'extrémité opposée (non représentées). Une poignée de manoeuvre 14 permet une intervention manuelle pour ouvrir les contacts 72-74 du disjoncteur, lesquels sont par ailleurs commandés automati- quement par un ensemble électronique de déclenchement 29. Un évidement 15 est ménagé dans le couvercle pour recevoir l'unité amovible 17 comportant l'ensemble de visualisation et le clavier. Un connecteur femelle 18 est placé à l'intérieur de l'évidement de façon que, lorsque l'unité constituée de l'ensemble de visualisation et du clavier est inséré dans cet évidement, une connexion mécanique et électrique soit réa- lisée entre le connecteur mâle 19 se trouvant sur la surface inférieure de l'unité et le connecteur femelle 18. Les connecteurs électriques comportent neuf broches et sont semblables aux connecteurs du type RS232D qu'on peut se procurer auprès de la société dite AMP Company, par exemple. La connexion mécanique et électrique est réalisée avec une force suffisante pour emprisonner l'unité formée par l'en- semble de visualisation et le clavier, tout en permettant à l'utilisateur d'enlever facilement cette unité, le cas échéant. La connexion électrique permet l'échange de signaux entre l'ensemble électronique de déclenchement 29 et le circuit 28 de l'unité constituée de l'ensemble de visualisa- tion et du clavier. Dès que cette connexion est établie, le circuit numérique se trouvant dans l'ensemble électronique de déclenchement reconnaîtra les fermetures des commutateurs du clavier 27 sous forme de valeurs de tension. L'ensemble électronique de déclenchement répond à ces signaux en envoyant des données au circuit de l'ensemble de visualisa- tion et du clavier par des lignes 40-42 pour affichage. L'alimentation de l'unité 17 formée par l'ensemble de visualisation et le clavier est également assurée par l'intermédiaire du connecteur femelle, fournissant une ten- sion à courant continu de + 5 volts et la masse. L'unité 17 comprend quatre touches 30-33 dans le clavier 27 et un ensemble 26 de visualisation alphanumérique sur le reste de la surface avant de l'unité. Un bouchon d'étalonnage 16 est semblable à celui décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 728 914 et est placé dans le couvercle 12 au moyen d'un outil spécial afin qu'il ne puisse être enlevé par une personne non autorisée comme on le décrit dans ce brevet, lequel est incorporé ici à titre de référence. Un couvercle de sécurité 20 est placé dans l'évidement 15 au moment de la fabrication au moyen d'un faux connecteur mâle 21. Pour insérer l'unité 17, on enlève le couvercle 20 en introduisant l'outil spécial dans des fentes 22, 23 formées sur les côtés -6- opposés du couvercle. Après enlèvement du couvercle de sécurité, on insère l'unité 17 formée par l'ensemble de visualisation et le clavier dans l'évidement au moyen de l'outil spécial qu'on a engagé dans des fentes similaires 24, 25 ménagées sur les côtés opposés de l'unité. L'ensemble de visualisation alphanumérique 26 est un dispositif courant de visualisation à cristal liquide com- mandé électroniquement. Les touches 30-33 du clavier sont obtenues en faisant appel à la technologie courante des commutateurs à membrane. On décrira ci-après l'action mutuel- le entre le circuit 28 de l'unité 17 et le circuit 29 de l'ensemble électronique de déclenchement. Le circuit 28 de l'unité formée par l'ensemble de visualisation et le clavier est à part du circuit 2g de l'ensemble électronique de déclenchement. L'unité 17 contient seulement les composants nécessaires pour recevoir les données de visualisation en provenance du circuit de l'en- semble électronique de déclenchement sous forme d'un train de bits rythmés en série et pour envoyer des données à l'ensemble électronique de déclenchement à la suite de la fermeture des touches 30-33. L'unité formée par l'ensemble de visualisation et le clavier met la donnée d'affichage dans une mémoire contenue dans le circuit 39 d'attaque de l'ensemble de visualisation, créé les signaux d'attaque nécessaires à courant alternatif pour l'ensemble de visuali- sation alphanumérique 26 et transmet la donnée d'affichage de la mémoire interne à l'ensemble de visualisation. Comme on l'a décrit antérieurement, le circuit 28 de l'unité formée par l'ensemble de visualisation et le clavier est relié au circuit 29 de l'ensemble électronique de déclenchement par les connecteurs mâle et femelle 19, 18. Le clavier 27 est relié au connecteur mâle 19 par des commutateurs 30'-33' et des conducteurs 34-37. Le circuit 39 d'attaque de l'ensemble de visualisation est relié au connecteur mâle par les conducteurs 40-42 et à un conducteur 78 pour l'alimentation -7- des composants électroniques qu'il renferme. L'ensemble de visualisation alphanumérique 26 est relié à son circuit d'attaque par une multitude de lignes de commande telles que 38. Le circuit 29 de l'ensemble électronique de déclenche- ment est semblable à celui décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique 4 672 501 mentionné ci-dessus et est connecté au circuit 28 de l'unité constituée de l'ensemble de visualisation et du clavier par l'intermédiaire du connecteur femelle 18. Un microprocesseur 50 situé dans le circuit électronique de déclenchement 29 est relié au connecteur femelle par des ports d'entrée/sortie 1-7 et des conducteurs 43-49. Une mémoire morte 55, une mémoire à accès direct 54 et un circuit 51 de conditionnement du signal sont reliés directement à un bus 57 de données à octets qui est connecté au microprocesseur 50 au port d'entrée/sortie 8. Un bus 56 d'adresses à 12 bits est relié directement à la mémoire à accès direct 54, à la mémoire morte 55 et au microprocesseur au port d'entrée/sortie 9. Une ligne de commande 58 relie le circuit 51 de conditionnement du signal et d'alimentation à un port d'entrée/sortie 10 du microprocesseur. L'alimenta- tion du circuit 29 de l'ensemble électronique de déclenche- ment est fourni par le circuit de conditionnement du signal et d'alimentation. Le circuit de conditionnement du signal et d'alimentation est relié à des transformateurs de courant 64- 66 montés dans des conducteurs triphasés 61-63 au moyen de conducteurs 67-69. Comme cela est décrit dans le brevet 4 672 501 mentionné ci-dessus, le courant circulant dans les conduc- teurs de phase 61-63 est détecté dans les transformateurs 64- 66, redressé et transformé en signal représentatif de la tension dans le circuit de conditionnement du signal. Le microprocesseur 50 compare le signal détecté de tension à des valeurs des points de réglage stockées dans la mémoire à accès direct 54 en conformité avec un ensemble de programmes -8- d'exploitation stockés dans la mémoire morte 55. Lors de l'apparition d'une surcharge sur l'un quel- conque des conducteurs 61-63, un retard est déterminé dans le microprocesseur. A l'issue d'un retard prescrit, un signal de déclenchement sort du microprocesseur pour être appliqué au circuit de conditionnement du signal et de là, à un mécanisme de commande du déclenchement par un conducteur 71. Le mécanisme de commande du déclenchement est du type à décalage de flux dont l'action est d'ouvrir les contacts 72, 73, 74, comme cela est indiqué par la liaison en tirets 75. Le fonctionnement de l'unité 17 formé par l'enemble de visualisation et le clavier est le suivant. Le microproces- seur 50 de l'ensemble électronique de déclenchement détermine périodiquement les segments des données qui doivent être actifs pour vision sur la base de la fermeture des commuta- teurs 30'-33' qui sont associés aux touches 30-33 du clavier, et à partir des données stockées dans la mémoire morte 35 et la mémoire à accès direct 54. La donnée du segment de visualisation est appliquée à l'unité 17 à partir du microprocesseur par l'intermédiaire de la ligne 47 sous forme d'un train de bits sériels, chaque bit correspondant à un segment associé de l'ensemble de visualisation 26. Ce train de bits est appliqué au circuit d'attaque 39 de l'ensemble de visualisation par les lignes 40- 42 comme on l'a décrit antérieurement. Le contenu de la mémoire de visualisation est appliqué à l'ensemble de visualisation 26, sur ordre en provenance du microprocesseur 50 monté dans le circuit 29 de l'ensemble électronique de déclenchement. Chaque bit de la mémoire corrspond à un segment de l'ensemble de visualisation, un niveau logique "1" indiquant que le segment associé est visible ou en marche, et un niveau logique "0" que le segment associé n'est pas visible, ou hors marche. Le récepteur du train de bits sériels, la mémoire de données et les circuits d'attaque de l'ensemble de visualisation sont renfemés dans - 9 - un circuit d'attaque de dispositif de visualisation qu'on trouve dans le commerce, tel que le type MSM5265GS, qu'on peut se procurer auprès de la société dite OKI Semiconductor Company. Les touches 30-33 du clavier 27 sont reliées à un agencement de circuit normalement ouverts comme cela est indiqué par les commutateurs 30'-33'. Un côté de chaque commutateur est relié au conducteur d'alimentation 78. L'autre côté de chaque commutateur correspondant est connecté au microprocesseur par les conducteurs 34-37 et 43-46. Lorsque l'un quelconque des commutateurs est fermé, une tension de 5 volts est présente au port d'entrée/sortie associé du microprocesseur. Le microprocesseur 50 détecte cette tension comme une entrée de niveau "haut" au port d'entrée/sortie correspondant indiquant que le commutateur particulier a été fermé. L'alimentation du circuit 28 de l'ensemble de visuali- sation et du clavier est fournie par le circuit 51 d'alimen- tation et de conditionnement du signal par un conducteur 76 dans le circuit 29 de l'ensemble électronique de déclenche- ment et le conducteur d'alimentation 78 dans le circuit 28. La connexion à la masse entre les circuits est réalisée par les conducteurs 77 et 79. Pour faire fonctionner l'unité formé par l'ensemble de visualisation et le clavier, l'opérateur doit appuyer sur une touche 30-33 du clavier 27; le microprocesseur 50 du circuit de l'ensemble électronique de déclenchement détecte alors cette fermeture et réalise que l'unité est correctement connectée. Le microprocesseur commence à envoyer des données à l'ensemble de visualisation 26 pour vision, et permet à l'opérateur de modifier les paramètres de déclenchement stockés dans la mémoire à accès direct 54. Dès que l'opéra- teur a achvé la communication désirée avec l'ensemble électronique de déclenchement, l'unité 17 est alors enlevée au moyen de l'outil spécial. Dès que le microprocesseur - 10 - découvre qu'une touche n'a pas été actionnée au bout d'un laps de temps prédéterminé, il décèle le fait que l'unité 17 n'est plus connectée et cesse d'envoyer des données pour affichage, d'o l'invalidation de la possibilité de modifier -les paramètres stockés de déclenchement. Une sécurité supplé- mentaire permettant d'éviter un fonctionnement non autorisé est assurée par une séquence de fermeture des touches dans un ordre prédéterminé avant que le microprocesseur affiche une information et accepte des données pour modifier les paramè- tres stockés de déclenchement. - 11 - REVENDICATIONS 1. Unité amovible (17) constituée d'un ensemble de visualisation (26) et d'un clavier (27) pour disjoncteur électronique (10), caractérisée en ce qu'elle comprend: une enceinte isolante plane (15) ayant des surfaces supérieure et inférieure opposées; un ensemble de visualisation alphanumérique (26) et une multitude de touches (30-33) sur la surface supérieure agissant électriquement mutuellement avec un circuit élec- trique disposé entre les surfaces supérieure et inférieure; et une saillie s'étendant sur la surface inférieure, d'o il résulte qu'un premier connecteur électrique (19) placé sur la saillie est agencé pour réaliser la liaison avec un second connecteur électrique (18) disposé sur le disjoncteur asso- cié. 2. Unité amovible selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le premier connecteur électrique (19) est un connecteur mâle et le second connecteur électrique (18) est un connecteur femelle. 3. Unité amovible selon la revendication 1, caracté- risée en ce qu'elle comporte deux fentes d'accès (24, 25) sur les côtés opposés de la surface supérieure qui permettent l'accès à un outil pour enlever l'enceinte isolante (15) du disjoncteur électronique (10). 4. Disjoncteur électronique (10) comportant un moyen pour afficher des paramètres stockés relatifs à des points de réglage, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: un boîtier (11) et un couvercle (12) en matériau plastique moulé; des contacts (72-74) d'interruption de circuit dispo- sés dans le boitier et agencés pour interrompre automatique- ment le courant du circuit lors de l'apparition d'une surcharge les traversant; un ensemble électronique de déclenchement (29) à - 12 - l'intérieur du couvercle pour déterminer l'apparition de la surcharge et comparer la surcharge à des paramètres prédéter- minés de déclenchement stockés dans cet ensemble électronique de déclenchement; et une unité (17) constituée d'un -clavier (27) et d'un ensemble de visualisation (26) comportant une multitude de touches (30-33) et un ensemble de visualisation disposés dans le couvercle et reliés électriquement à l'ensemble électronique de déclenchement, la multitude de touches permettant l'accès par l'opérateur aux paramètres stockés de déclenchement afin de les afficher sur l'ensemble de visuali- sation. 5. Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un premier connecteur électrique '(19) s'étendant à partir de la surface inférieure de l'unité constituée du clavier et de l'ensemble de visualisation et un second connecteur électrique correspondant (18) disposé à l'intérieur du couvercle, ce second connecteur recevant le premier connecteur dans un ajustage serré. 6. Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité (17) constituée du clavier et de l'ensemble de visualisation est contenue dans un premier évidement (15) ménagé dans le couvercle. 7. Disjoncteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un second évidement à l'intérieur du premier évidement, le second connecteur électrique (18) étant supporté dans ce second évidement. 8. Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier connecteur électrique (19) est un connecteur mâle et le second connecteur électrique (18) est un connecteur femelle. 9. Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde enceinte isolante ayant un troisième connecteur électrique qui s'étend à partir de sa surface inférieure, le second connecteur électrique (18) - 13 - recevant ce troisième connecteur lorsque le premier connec- teur n'est pas relié électriquement au second connecteur. 10. Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ensemble électronique de déclenchement (29) comporte un microprocesseur (50). 11. Disjoncteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'unité (17) constituée du clavier et de l'ensemble de visualisation comprend un circuit (39) d'attaque de l'ensemble de visualisation (26) relié électriquement à cet ensemble. 12. Disjoncteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le clavier (27) comprend une multitude de commuta- teurs (30'-33') répondant à la multitude de touches (30-33). 13. Disjoncteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les commutateurs sont reliés au microprocesseur par l'intermédiaire des premier et second connecteurs (19, 18).