Brevet FR2659822A1 — publié le 19910920

DISPOSITIF ALIMENTATION PROGRAMMABLE DE SOURCES ÉLECTRIQUES La présente invention concerne un dispositif électronique programmable permettant la variation d'intensité lumineuse de tous types de lampes autres que celles à décharge. La présente invention permet, à l'aide d'un logiciel renon représenté), de contrôler en puissance n lampes ou récepteurs de manière indépendante. Le dispositif permet aussi de faire décrire un cycle de variation en puissance et en temps propre à chaque récepteur. Le dispositif selon l'invention présente l'avantage d'être portable et d'une grande souplesse d'utilisation puisqu'il est possible à tout moment et très rapidement de changer la configuration ou les séquences d'éclairage sans intervention au niveau électrique ou mécanique. De plus, il est possible, à partir de n'importe quel langage informatique, de programmer le dispositif, chose non négligeable, puisque de nos jours l'informatique est enseignée dans la majorité des écoles. A cet effet, il est déjà connu de gérer informatiquement des lampes à l'aide d'un système appelé "jeu d'orgue", équipement contrôlant les éclairages de spectacles, mais celui est fixe et posséde son propre système informatique spécialisé, qui commande des gradateurs reliés aux projecteurs. Le dispositif selon l'invention présente non seulement l'avantage de pouvoir s' adapter à n'importe quel micro-ordinateur possédant un port de sortie, mais surtout qu'il ne nécessite pas de gradateur, ce qui réduit ainsi considérablement le coût. Le dispositif selon l'invention module numériquement la puissance moyenne délivrée aux lampes. Le dispositif selon l'invention est donc un matériel qui peut être proposé au grand public, ainsi qu'aux professionnels ne disposant pas de moyen financier suffisant pour acquérir le "jeu d'orgue" précité, le microordinateur étant présent quasiment partout, il suffira généralement d'acquérir la partie contrôle commande et éventuellement le logiciel. Le systéme d'alimentation selon l'invention est remarquable en ce qu'il comporte: - Un micro-ordinateur de type PC - Une carte d'entrées-sorties permettant la communication entre le micro-ordinateur et le dispositif. - Une carte de contrôle qui effectue numériquement la régulation en puissance. - Une carte d'alimentation contenant, pour des raisons de commodité, le signal de synchronisation de l'unité de contrôle. - Une carte de puissance reliée au bornier. - Un bornier sur lequel on branche les lampes. Le logiciel de service (non représenté) permet de présenter aux sorties de la carte "entrées-sorties" 16 bits de donneés, dont huit contiennent l'adresse de la lampe à commander, et huit la valeur de la réglante, ainsi que divers autres signaux de commandes. Cet ensemble de bits permet la programation de la carte de contrôle qui, grâce à ces informations, peut commuter les circuits de puissance. Le dispositif est remarquable par le fait que la partie "commande" est électriquement isolée de la partie puissance, par un photo-coupleur assurant le transfert d'énergie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description, dans ce qui suit,d'un exemple de réalisation: - La figure 1 est le schéma synoptique de l'invention, qui représente le- dispositif programmable d'alimentation variable conforme à la présente invention; - La figure 2 illustre par un schéma l'application de l'invention à un dispositif d'éclairage. On a représenté sur la figure 1 le shéma synoptique de l'invention qui comporte tous les élements constituants le systéme d'alimentation variable. Le micro-ordinateur (1), permet la programmation et l'exécution du logiciel de fonctionnement (non représenté). La carte "d'entrées-sorties' (2) offre au micro-ordinateur la possibilité de communiquer avec l'extérieur. La carte de contrôle (3) reçoit, hormis ses propres signaux de commandes, huit bits pour l'adressage des lampes et huit pour la valeur de consigne de régulation. Le système d'adressage sur huit bits est réalisé principalement à l'aide d'un composant connu sous le nom de décodeur d'adresse, et de portes inverseuses ou toute combinaison de composants permettant d'assurer cette fonction. Un tel montage permet l'adressage de plusieurs centaine de lampes. Dans le cas de l'exemple de réalisation le décodeur d'adresse est placé sur les 5 bits de poids forts du bus d'adresse; le choix ainsi réalisé est envoyé sur la broche de sélection permettant de rendre actif un composant spécialisé dans le comptage et comportant, dans cet exemple trois compteurs distincts dont le fonctionnement sera établi en combinant les 3 bits de poids faible du bus d'adresse avec des données présentes sur le bus spécialisé (les valeurs sont calculées en fonction des prescriptions du fabricant du composant). L'opération de contrôle est basé sur le principe d'un découpage temporel en plusieurs centaines d'intervalles de la sinusoide du secteur (50 hz en France). La carte de contrôle, aprés avoir enregistré la valeur de consigne ( comprise entre zéro et le nombre maximun de subdivisions ), décompte le nombre d'intervalles ; arrivée à zéro, elle génére un courant qui déclenche, aprés être passé par la carte puissance, la mise à l'état passant d'un triac. Tout le temps où la carte de contrôle n'est pas reprogrammée par le logiciel d'exécution, la valeur de la réglante reste identique, le dispositif régule la puissance d'alimentation des lampes toujours de la même façon, et le triac de puissance est passant pour les mêmes intervalles sur toutes les alternances. La carte d'alimentation (4) délivre les tensions utiles au 'dispositif ( +5 et -5 Volts dans le cas de l'exemple réalisé ), ainsi que l'impulsion de remise à zéro qui est envoyée toutes les alternances sur le circuit de comptage de la carte de contrôle. Ce moyen permet d'assurer la mise en phase du comptage avec la mise à l'état bloqué du triac lors de chaque annulation de la sinusoïde. Ce signal de synchronisation avec la fréquence de l'alimentation peut être réalisé à partir de la sinusoide redressée en double alternance, adaptée en tension pour attaquer un circuit logique du type trigger de schmidt afin d'obtenir un signal carré, puis amaigrie, à 1 l'aide ai de d'un montage capacité porte logique TTL, de façon à n'avoir qu'une impulsion de la plus faible largeur possible, en phase temporelle avec le point zéro de la sinusoide. La carte de puissance (5) est isolée de la partie commande par l'intermédiaire d'un opto-coupleur (opto triac dans le cas de la réalisation citée en exemple). Elle se compose, pour chaque sortie du dispositif vers le récepteur, d'un circuit électronique adaptant le signal de sortie de l'opto-coupleur au déclanchement d'un triac de puissance. Le triac s'insére dans le circuit du récepteur, il joue le rôle d'interrupteur commandé en fermant le circuit lorsqu'il est passant et en l'ouvrant lorsqu'il est bloqué. Avantageusement, lorsque l'on veut adapter la carte de puissance pour fonctionner avec des tensions plus faibles, et pour tenir compte de la dissymétrie de fonctionnement du triac, un pont de diodes peut être inséré dans ce circuit, son sens sera déterminé soit par un essai, soit par examen du circuit électrique. Le bornier (6) sur lequel on vient brancher les lampes, est relié à la sortie du triac de la carte puissance et au secteur. Sur la figure 2, on a représenté une application de l'invention inséré dans une installation nécessitant le contrôle de la puissance lumineuse a délivrer. Cette installation pourrait trés bien être celle d'un éclairage de spectacle, d'une galerie d'exposition, d'un appartement... les interconnections sont les mêmes que celles représentées dans la figure 1, l'ordinateur est relié aux cartes (1) de la présente invention par l'intermédiaire de la carte entrées-sortiés, et les lampes sur le bornier (2). La première étape consiste en la mise sous tension du micro-ordinateur et au chargement du logiciel de fonctionnement (non représenté). Lorsque le logiciel est chargé, l'utilisateur programme la valeur à attribuer à chaque lampe ainsi que le cycle de variation dans le temps, ou le changement de configuration au coup par coup, ou enfin le réglage fixe. Aprés la programmation et l'envoi de l'ordre d'éxècution du programme, le logiciel via l'alimentation variable programmée, régule en puissance l'intensité lumineuse de chacune des lampes. Si, pendant le déroulement du programme, l'utilisateur désire changer des valeurs, il lui suffit d'en rentrer de nouvelles et de les valider ainsi, le réglage prendra' les nouvelles valeurs programmées. Afin d'illustrer plus précisement un mode d'utilisation de la présente invention, prenons le cas d'un éclairage de spectacle. Pendant la répétition du spectacle, l'éclairagiste en accord avec le metteur en scéne décide de l'éclairage a réalise r à chaque tableau de la représentation. L'éclairagiste rentre à l'aide du clavier les valeurs a appliquer à chaque projecteur pour chaque tableau, et ce pour tout le spectacle. Les valeurs sont alors en mémoire, il suffit pour réaliser les éclairages programmés de rappeller les valeurs et, par l'intermédiaire de la présente invention, de les attribuer aux projecteurs. Le passage d d'une configuration ( correspondant à un tableau donné ) à une autre s'éffectue tout simplement en appuyant sur la touche du clavier attribuée à cette fonction1 de cette façon on passe du tableau n 1 au n"2, du n'2 au n"3 et ainsi de suite. Si, au cours du spectacle, l'éclairagiste considére que la valeur d'une ou de plusieurs lampes n'est pas la bonne, il peut, à volonté, changer celle-çi à l'aide du logiciel, aprés avoir indiqué le numéro du tableau et celui de la lampe. Le spectacle est en mémoire, il est rejouable autant de fois que 1 l'on désire, aussi longtemps que rien n'a été changé. Avantageusement les données peuvent être stockées sur une mémoire non volatiles ( par exemple une disquette, une cassette ou un disque dur...). Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation çi-dessus décrit, car le micro-ordinateur peut être remplacé par un ordinateur spécialisé contrôlant la présente invention. Ce dernier sera alors destiné à cette seule utilisation. La présente invention est remarquable par le fait qu'elle n'est pas limitée au contrôle de puissance de lampes puisqu'il est possible de commander tous les récepteurs alimentés par un courant alternatif, ce qui multiplie de façon impressionnante ses applications déjà nombreuses. Il est à noter que l'invention a une consommation énergétique trés faible. En effet, la régulation étant faite numériquement, les pertes par effet joule ainsi que toutes les autres provoquées par le passage du courant sont inexistantes. La présente invention a un coût de fabrication peu onéreux puisque l'ordinateur utilisé peut être n n'importe quel ordinateur disposant d'un port de sortie, c'est à dire tous ceux destinés au grand public et aux professionnels. Les composants que contiennent les diverses cartes sont des'plus courants, et donc d'un prix modique. Contrairement au système d'éclairages de spectacles la présente invention ne posséde pas les gradateurs qui sont lourds et très chers. On réalise ainsi une économie d'énergie (pertes électriques), du co t d'achat, d'encombrement, et de poids. La présente invention est encore une fois remarquable par son faible poids et ses dimensions. C'est un instrument facile à transporter: d'une main le micro-ordinateur portable (option trés utile dans ce cas précis), de l'autre la caisse contenant le boitier des cartes et le bornier. L'invention est d'une utilisation fort simple puisque le logiciel indique un numéro de configuration et celui de la lampe concernée, numéro que l'on retrouve sur l'une des prises du bornier.Un logiciel bien étudié et simple d'emploi, le repérage des lampes sur le bornier, font que l'utilisation de l'invention est possible même par des personnes n'ayant aucune connaissance en informatique et en électricité. I1 est à noter qu'un court circuit ou une fausse manipulation au niveau de la puissance ne risque pas d'emdommager les Circuits précédents ni l'ordinateur, ceux çi étant isolés par le photo-coupleur. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'alimentation variable programmable- de sources lumineuses, destinée aux lampes de tous types, autre que celles à décharge, caractérisé en ce qu'il comporte un micro-ordinateur (1) équipé d'un port de sortie en communication avec une carte d'entrées-sorties (2) qui transfére les données contenant la valeur de la réglante et l'adresse de la lampe à réguler, vers la carte de contrôle(3) qui envoie à son tour un signal de déclenchement sur le triac de la carte de puissance (5) de la lampe adressée. 2) dispositif d'alimentation variable programmable de sources lumineuses selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie numérique et celle de faible puissance (1,2,3,4) sont électriquement isolées de la partie puissance (5) par l'intermédiaire d'un photo coupleur. 3) Dispositif d'alimentation variable programmable de sources lumineuses selon le revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'unité de comptage de la carte de contrôle est réinitialisé par le signal "reset" à chaque alternance de la sinusoide du secteur. 4) Dispositif d'alimentation variable programmable de sources lumineuses selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la carte de puissance comporte un pont de diodes sur la tension d'entrée, permettant de diminuer de façon notable la tension de fonctionnement des sorties, en respectant la dissymétrie du Triac. 5) Dispositif d'alimentation variable programmable de sources lumineuses selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les fonctions des différentes cartes peuvent être regrouppées afin de rendre le système plus compact.