Brevet FR2664740A1 — publié le 19920117

INTERRUPTEUR POUR MINUTERIE La présente invention concerne un interrupteur pour minuterie de commande de l'éclairage d'un local pendant un temps déterminé. Elle trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine des minuteries de commande d'appareils d'éclairage utilisant des lampes ou ampoules de puissance modérée fonctionnant sous basse tension, prévues pour être utilisées pour éclairer pendant un temps déterminé des locaux de passage, habitables ou commerciaux. On connaît déjà des interrupteurs de minuterie. Ils comprennent en général un bouton poussoir electro-mécanique, propre à être actionné manuellement par l'utilisateur qui souhaite éclairer le local. De tels dispositifs présentent des inconvénients. Ils nécessitent, en général, une recherche par l'utilisateur du bouton poussoir dans l'obscurité, même si la présence de l'interrupteur est signalée par un voyant lumineux. De plus, le mécanisme (ressort) de l'interrupteur se dégrade au cours du temps, plus ou moins rapidement en fonction de la fréquence d'utilisation de l'interrupteur. Celui-ci est par ailleurs difficile à actionner pour un utilisateur qui n'a pas la disponibilité de ses mains, par exemple parcequ'il porte des sacs ou des valises. I1 est également inaccessible à certains utilisateurs (enfants, handicapés moteur). La présente invention vise à fournir un interrupteur pour minuterie de commande de l'éclairage d'un local pendant un temps déterminé, répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il autorise la commande à distance de la minuterie de commande d'une ou plusieurs ampoules d'éclairage ou de tubes fluorescents à usage domestique ou commercial, de façon simple, fiable et peu coûteuse. L'invention permet notamment de s'affranchir des faiblesses à caractère mécanique, des interrupteurs de type connu. Elle est simple à mettre en oeuvre, puisqu'il suffit notamment de remplacer les interrupteurs existants par des interrupteurs selon l'invention. Dans ce but, l'invention propose essentiellement un interrupteur pour minuterie de commande de l'éclairage d'un local pendant un temps déterminé, caractérisé en ce que l'interrupteur est électronique, en ce qu'il comporte un boitier propre à être fixé sur un mur dudit local, ledit boîtier comprenant des moyens émetteurs de rayonnement infrarouge selon un code déterminé, des moyens récepteurs dudit rayonnement infrarouge émis après réflexion sur un corps passant à proximité dudit boîtier, et des moyens de décodage et d'amplification dudit rayonnement réfléchi propres à délivrer un signal de déclenchement de la minuterie. Dans des modes de réalisation avantageux on a, de plus, recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - les moyens émetteurs de rayonnement infrarouge comportent au moins une diode électro luminescente et les moyens récepteurs de rayonnement infrarouge comportent au moins une photodiode, lesdites diodes étant agencées respectivement pour émettre ou pour capter sur un angle fixe d'émission ou de réception compris entre environ 10 et environ 80; - les moyens récepteurs de rayonnement infrarouge comportent au moins un photo-transistor dont la base est connectée au collecteur dudit photo-transistor via une résistance, de façon à maintenir le gain du transistor sensiblement constant, indépendant de la lumière ambiante du local;; - les moyens émetteurs de rayonnement infrarouge comprennent un générateur de signaux impulsionnels d'amplitude constante et de fréquence constante comprise entre 0,5 z et 10 KHz; - les moyens récepteurs sont agencés pour détecter le passage d'un corps à proximité dans un rayon par rapport au boîtier compris entre de l'ordre de 0,5 m et de l'ordre de 3 m; - des moyens régulateur-convertisseur branchés sur le courant d'alimentation électrique de l'éclairage et propres à alimenter en courant continu les autres composants de l'interrupteur sont prévus; - des moyens de déclenchement de la minuterie, par délivrance d'une tension électrique de fermeture d'un contact lorsque les signaux réfléchis en provenance du corps détecté ont été captés au minimum 3 fois consécutives sont prévus;; - l'interrupteur comprend un premier étage d'amplification comportant un premier amplificateur opérationnel dont la borne d'entrée inverseuse est connectée à un photo-détecteur de rayonnement infrarouge par l'intermédiaire d'un condensateur, et dont la borne de sortie est connectée, éventuellement via un deuxième étage d'amplification, à l'anode d'une diode dont la cathode est raccordée à l'entrée non inverseuse d'un deuxième amplificateur opérationnel jouant un role de comparateur et propre à délivrer une tension électrique de déclenchement de la minuterie, et en ce qu'il comprend, de plus, des moyens d'atténuation des parasites ambiants comportant un transistor dont la base est connectée à la borne positive de l'interrupteur via une résistance de valeur déterminée (par exemple de l'ordre de 50 Kn) et au générateur de signaux impulsionnels via un condensateur, et dont le collecteur est raccordé à l'anode de ladite diode, de sorte que ledit transistor est passé à l'état de blocage après chaque impulsion émise par ledit générateur, pendant un temps déterminé; - l'interrupteur comprend des moyens internes au boitier, de fonctionnement de la minuterie pendant un temps déterminé, comprenant un troisième amplificateur opérationnel dont la borne d'entrée inverseuse est connectée à la cathode d'une diode dont l'anode est branchée à la sortie du deuxième amplificateur opérationnel, ladite borne étant par ailleurs connectée à un condensateur et une résistance variable, montés en parallèle l'un avec l'autre, la borne de sortie dudit troisième amplificateur opérationnel étant reliée aux moyens d'éclairage via des moyens sectionneurs;; - les moyens sectionneurs sont constitués par un composant électronique bi-directionnel du type TRIAC. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - La figure 1 est une vue en perspective montrant schématiquement un interrupteur selon l'invention en place sur le mur d'un local muni d'une minuterie d'éclairage. - La figure 2 est un schéma électrique d'un interrupteur selon un mode de réalisation de l'invention. - La figure 2A est un diagramme montrant un exemple de signal émis par le générateur de la figure 2. - La figure 2B montre une variante de moyens photodétecteurs utilisables dans l'interrupteur de la figure 2. - La figure 3 est un schéma électrique d'un circuit complémentaire de fonctionnement de la minuterie, susceptible d'être connecté & l'interrupteur de la figure 2. La figure 1 montre schématiquement un local 1 comprenant une minuterie 2 de commande d'une lampe 3 d'éclairage du local pendant un temps déterminé, par exemple 3 minutes. La minuterie est de type connu, par exemple du type électro-mécanique ou électronique. Elle est actionnée par un interrupteur 4 selon l'invention. Celui-ci comporte un boîtier 5 fixé sur le mur 6 du local. Le boîtier 5 comprend des moyens 7 émetteurs de rayonnement infrarouge 8 (par exemple de longueur d'onde de 950 nm) selon un code déterminé, (par exemple une impulsion toutes les 3 millisecondes). Le rayonnement est émis par exemple au travers d'une fenêtre ouverte dans la paroi du boîtier ou au travers de ladite paroi du boîtier, transparente au rayonnement infrarouge; l'interrupteur comprend également des moyens récepteurs 9 du rayonnement infrarouge émis, par exemple au travers d'un filtre (non représenté) laissant passer l'infrarouge, après réflexion sur un corps 10 d'utilisateur passant à proximité du boîtier, par exemple à 1 m 50. Des moyens de décodage, d'amplification et de déclenchement de la minuterie sont également prévus à l'intérieur du boîtier 5, comme cela va maintenant être décrit en référence à la figure 2. La figure 2 est un schéma électrique d'un interrupteur 11 selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici. L'interrupteur 11 comprend un composant photoémetteur 12 généralement composé par une diode électro-luminescente 13 (par exemple le photo-émetteur CQWl5 de AEG/TELEFUNKEN émettant sur un angle de 15 ) associée à un générateur 14 de signaux impulsionnels (par exemple du type représenté sur la figure 2A) connecté à la diode par l'intermédiaire d'une résistance de protection 15. Les signaux impulsionnels peuvent être du type rectangulaire avec une fréquence comprise entre environ 0,5 KHZ et quelques KHz, et un rapport cyclique d'environ 1/100 de la partie active et de l'ordre de 99/100 de la partie inactive. Le générateur 14 est du type connu, par exemple un circuit intégré approprié du type NE 555 (de la Société américaine TEXAS INSTRUMENT) suivi d'un amplificateur intégré adéquat. L'alimentation du générateur est réalisée à partir de la tension alternative du secteur (220 Volts, 50Hz) via un circuit d'alimentation 16 connecté en entrée à une borne positive 17 du générateur. Le circuit 16 comprend une résistance 18 connectée d'un côté à une borne A du secteur, et de l'autre côté à un condensateur 19. Le condensateur est raccordé entre deux diodes redresseuses 20 et 21, branchée en série. La tension est filtrée par les condensateurs 22 et 23 et régulée de façon connue en soi par les diodes Zenner 24 et 25, respectivement branchées en parallèle avec les condensateurs 22 et 23 entre d'une part la borne B du secteur, et d'autre part la borne A du secteur via le montage RC (18, 19) et les diodes 20 et 21 qui conduisent de façon inverse le courant dans leur montage respectif. L'interrupteur 11 comprend par ailleurs un circuit 26 de détection des infrarouges réfléchis par un corps placé à proximité. Ce circuit est alimenté en courant continu via les moyens régulateursconvertisseurs constitués par le circuit 16 d'alimentation. Comme on peut le constater sur la figure 2, ce circuit réalise en fait une double alimentation, l'une positive qui alimente, comme on l'a vu, le générateur 14, et l'autre négative qui alimente les étages amplificateurs, comme on va le voir plus précisemment ci-après. Un tel montage permet de diminuer sensiblement le rayonnement du générateur 14 sur les circuits d'amplification, au travers du circuit d'alimentationz et de minimiser la valeur de la capacité du condensateur 19. Le circuit 26 comporte un photo-détecteur de rayonnement infrarouge, par exemple constitué par une photodiode 27 dont l'anode est raccordé au courant négatif de l'interrupteur. Cette photodiode (par exemple la photo-diode SFH 217 de la Sté SIEMENS) peut avantageusement être remplacée par un photo-transistor (par exemple le photo-transistor NPN, n- BP 103 de SIEMENS) ou un détecteur de photons du type connu sous la dénomination anglo-saxone "photocell". La photodiode 27 est, par exemple, disposée pour capter sur un angle de 20 . Elle est, bien entendu, compatible avec la diode émettrice 13 (même longueur d'onde). Le circuit de détection 26 comprend un premier étage d'amplification 28 comportant un premier amplificateur opérationnel 29, par un exemple un amplificateur TS 272 de la Sté THOMPSON, dont la borne d'entrée inverseuse 30 est connectée à la cathode de la photodiode 27 via un condensateur 31. Sur la figure 2B, on a représenté une variante du photo-détecteur. La photo-diode y est remplacée par un photo-transistor 27'. Les photo-transistors présentent en général l'inconvénient d'avoir un faible signal dans l'obscurité et un très fort signal, qui peut aller du simple au triple, dans une ambiance éclairée. Afin de remédier à cet inconvénient, la présente invention propose de connecter la base du transistor au condensateur 31 via une résistance 27" de maintien du gain à une valeur constante. Le condensateur 31, par exemple de capacité d'environ 1 NF, permet l'élimination de la composante lente du signal, tout en laissant passer la composante de fréquence voisine dudit signal à amplifier; il joue donc également un rôle de décodeur. Le signal (côté détection) n'est en fait détecté aux bornes de la diode 27 pour être amplifié que lorsqu'il est en phase décalé de quelques microsecondes avec la même fréquence, avec le générateur. Une résistance 32 est raccordée d'un côté à la cathode de la photodiode 27, le point commun de la cathode de la photo-diode et de la résistance 32 étant raccordé au condensateur 31, et de l'autre côté au commun positif de l'interrupteur. La résistance 32 a pour objet le raccourcissement du temps de décharge de ladite diode 27. Deux résistances en série 33 et 34 sont prévues pour polariser l'entrée non-inverseuse positive de l'amplicateur 29 de façon connue. Deux résistances 35 et 36, en série, sont également prévues pour polariser l'entrée inverseuse de l'amplificateur 29 et permettent de décharger le condensateur 31. La sortie de l'amplificateur est raccordée à une résistance 37 en série avec une résistance variable 38 connectée entre les résistances 35 et 36, à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur 29 (via la résistance 35). Les résistances 37 et 38 servent à régler le gain de cet amplificateur, par exemple entre 1 et 100.000. La sortie de l'amplificateur 29 est également raccordée via la résistance 37, à un condensateur de découplage 39 qui attaque un deuxième étage d'amplification 40. Ce deuxième étage comprend un amplificateur opérationnel 41 par exemple du même type que l'amplificateur 29, dont l'entrée non-inverseuse 42 est raccordée au condensateur 39, et qui est par ailleurs polarisée, via la résistance 43 permettant également la décharge du condensateur 39. L'entrée inverseuse de l'amplificateur 41 est, quant à elle, polarisée par l'intermédiaire des deux résistances en série 44 et 45, entre lesquelles elle est connectée; La borne opposée de la résistance 45 est raccordée à la sortie 46 de l'amplificateur 41, pour limiter le gain par contre-réaction. La sortie 46 est par ailleurs raccordée à une résistance 47 dont la borne 48 est connectée à l'anode d'une diode 49, la cathode de cette diode étant ellemême connectée à l'entrée inverseuse 50 d'un dernier amplificateur opérationnel 51, par exemple un amplificateur LM 358 de la Sté THOMPSON. L'entrée inverseuse 50 est également connectée à un condensateur 52 et une résistance 53 qui peut être variable; la résistance et le condensateur sont montés en parallèle et permettent la polarisation de l'entrée inverseuse de l'amplificateur 51 au-delà d'un certain seuil, comme on le verra par la suite. Un diviseur de tension classique constitué des résistances 54 et 55 sert à polariser l'entrée inverseuse 56 de l'amplificateur 51 et à déterminer le seuil du changement d'état dudit amplificateur qui fonctionne en comparateur. Le signal de déclenchement de la minuterie est délivré à la sortie 57 de l'amplificateur. Dans le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici, l'interrupteur comprend de plus, des moyens 58 d'atténuation des parasites ambiants. On détecte, en effet, à la borne 48 de la résistance 47, un signal amplifié non dénué de parasites. Pour atténuer substantiellement ces parasites on peut, par exemple et avantageusement, prévoir un transistor 59, dont le collecteur est connecté à laborne 48 et la base est raccordée, via une résistance de saturation 60 au commun positif 60'. La base du transistor 59 est également raccordée via un condensateur 61 à la sortie 62 du générateur, et via une résistance 63 au commun négatif 64. Le montage est agencé pour que, en l'absence d'un signal à la borne de sortie 62 du générateur, transmis par ce dernier à travers la capacité 61, la résistance 60 sature le transistor 59, ce qui le force à l'état de blocage juste après l'état actif du générateur. La résistance 63 sert à décharger le condensateur 61, les valeurs de la résistance 63 et de la capacité du condensateur 61 déterminant la durée du blocage du transistor. Cette durée est, par exemple, de quelques micro-secondes après le créneau positif 67 du générateur (voir figure 2A montrant le signal de sortie en 62). La figure 3 montre un circuit 70 de déclenchement de la minuterie qui peut avantageusement compléter l'interrupteur selon l'invention. Un tel circuit vient en remplacement du dispositif de minuterie classique indiqué en 2 sur la figure 1, et peut être implanté dans le boîtier de l'interrupteur. Le circuit 70 comprend un amplificateur opérationnel 71 dont la borne d'entrée inverseuse 72 est connectée à la cathode d'une diode 73 dont l'anode est branchée à la sortie 57 de l'amplificateur 51 de l'interrupteur 11. (L'amplificateur 71 est par exemple du même type que l'amplificateur 51). La borne 72 est, par ailleurs, connectée à un condensateur 74 et à une résistance variable 75, montée en parallèle l'un avec l'autre et raccordé de l'autre côté à la borne 65 du fil commun 64; via une résistance 76 en série avec la résistance variable 75. La capacité du condensateur 74 est chargée par la diode 73 et déchargée par les résistances 75 et 76 dont la valeur détermine le temps de décharge, c'està-dire de fonctionnement de la minuterie. Le circuit 70 comporte également deux résistances 77 et 78, par exemple montées en diviseur de tension, ou en astable. Les valeurs des résistances 77 et 78 déterminent le seuil de fonctionnement. Une résistance 79 de contre-réaction est avantageusement prévue entre la borne de sortie 80 de l'amplificateur et l'entrée non inverseuse. La borne de sortie 80 est connectée via une résistance 81 à la gâchette d'un TRIAC 82, qui peut être remplacé par un relais électro-mécanique, un coupleur optique ou tout autre type de sectionneur tout ou rien du circuit alternatif d'alimentation de la lampe d'éclairage 83. Le sectionneur est raccordé via la borne 66 de la figure 2 à la borne B du secteur. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'interrupteur selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici. On se référera aux figures 1 et 2. L'interrupteur fonctionne quelque soit la lumière ambiante, chaque fois qu'un objet ou une personne 10 se trouve dans son champ de réflexion. La distance de détection est réglable par variation de la résistance 38, et peut être réglée entre quelques centimètres et quelques mètres. La durée de fonctionnement peut être variable et dépendant de la minuterie 2. Dans le cas de l'utilisation du circuit 70 (Fig. 3), c'est le temps de décharge du condensateur 74 que l'on peut régler via la résistance variable 75 qui va conditionner la durée de fonctionnement de l'éclairage. En se référant plus particulièrement à la figure 2, la diode électro-luminescente 13 émet selon un code déterminé simple, par exemple une impulsion toutes les 3 millisecondes, un rayonnement infrarouge par exemple de longueur d'onde de 900 nm. Ces impulsions sont générées par le générateur 14 alimenté en permanence, à partir des bornes A et B, en courant du secteur redressé et stabilisé par les moyens 16, comme on l'a vu. Lorsqu'un corps passe dans le champ du rayonnement infrarouge, le signal émis est réfléchi vers le boîtier de l'interrupteur. I1 est alors détecté par la photo-diode 27, "décodé" notamment par le condensateur 31, et amplifié par les deux étages successifs d'amplification 28 et 40. Le signal impulsionnel amplifié, obtenu en 48 est traité par le circuit 58, qui permet de réduire le bruit de fond dû aux parasites, puis attaque la diode 49 et est intégré par le condensateur 52, qui est connecté à l'entrée + de l'amplificateur 51. La résistance 53 sert à décharger le condensateur 52 dont la tension aux bornes résulte de l'addition de plusieurs impulsions, par exemple au moins quatre, qui font changer l'état de l'amplificateur 51 qui fonctionne en comparateur. Le seuil du changement d'état de l'amplificateur 51 est, comme on l'a vu, déterminé par le choix des valeurs des résistances 54 et 55 montées en diviseur de tension. Le changement d'état de l'amplificateur 51 intervient lorsque cette tension seuil est appliquée à à l'entrée positive 50 de l'amplificateur. La borne de sortie 57, qui délivre une tension négative en l'absence de signal réfléchi, délivre une tension positive en présence d'un signal réfléchi, signal qui déclenche la mise en marche d'une minuterie existante, ou avantageusement du circuit 70. L'interrupteur selon l'invention peut avoir un grand champ d'application, par exemple pour l'éclairage par minuterie des escaliers, des halls d'entrée, des parkings, des cabines téléphoniques. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en couvre toutes les variantes et notamment celles où: - le circuit anti-parasites 58 est différent de celui décrit, tout en étant à la portée de l'homme du métier, - le code émis par le générateur 14 étant plus complexe, il comporte des moyens de décodage plus complexes, connus en eux-mêmes. REVENDICATIONS 1- Interrupteur (4, 11) pour minuterie de commande de l'éclairage d'un local (1) pendant un temps déterminé, caractérisé en ce que l'interrupteur est électronique, en ce qu'il comporte un boitier (5) propre à être fixé sur un mur (6) dudit local, ledit boîtier comprenant des moyens (7, 12) émetteurs de rayonnement infrarouge selon un code déterminé, des moyens (9, 26) récepteurs dudit rayonnement infrarouge émis après réflexion sur un corps (10) passant à proximité dudit boîtier, et des moyens (26, 28, 31, 40, 49, 51, 52) de décodage et d'amplification dudit rayonnement réfléchi propres à délivrer un signal de déclenchement de la minuterie. 2- Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens émetteurs (12) de rayonnement infrarouge comportent au moins une diode (13) électro luminescente et les moyens (26) récepteurs de rayonnement infrarouge comportent au moins une photodiode (27), disposées respectivement pour émettre ou pour capter sur un angle fixe d'émission ou de réception, compris entre environ 10 et environ 80 . 3- Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (26) récepteurs de rayonnement infrarouge, comportent au moins un phototransistor (27') dont la base est connectée au collecteur dudit photo-transistor pour maintenir un gain constant sensiblement indépendant de l'éclairage du local. 4- Interrupteur selon 1'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (12) émetteurs de rayonnement infrarouge comprennent un générateur (14) de signaux impulsionnels d'amplitude constante et de fréquence comprise entre 0,5 KHz et 10 KHz. 5- Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens récepteurs (26) sont agencés pour détecter le passage d'un corps (10) à proximité dans un rayon par rapport au boîtier, comprise entre de l'ordre de 0,5 m et de l'ordre de 3 m. 6- Interrupteur selon 1'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16) régulateur-convertisseur branchés sur le courant d'alimentation électrique de l'éclairage et propres à alimenter en courant continu les autres composants de l'interrupteur. 7- Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (51, 52, 53, 54, 55) de déclenchement de la minuterie, par délivrance d'une tension électrique de fermeture d'un contact lorsque les signaux réfléchis en provenance du corps détecté ont été captés au minimum 3 fois consécutives. 8- Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un premier étage d'amplification (28) comportant un premier amplificateur opérationnel (29) dont la borne d'entrée inverseuse (30) est connectée à un photo-détecteur (27, 27') de détection de rayonnement infrarouge par l'intermédiaire d'un condensateur (31), et dont la borne de sortie est connectée, éventuellement via un deuxième étage d'amplification (40), à l'anode d'une diode (49) dont la cathode est raccordée à l'entrée non inverseuse (50) d'un deuxième amplificateur opérationnel (51) jouant un role de comparateur et propre à délivrer une tension électrique de déclenchement de la minuterie, et en ce qu'il comprend, de plus, des moyens (58) d'atténuation des parasites ambiants comportant un transistor (59) dont la base est connectée au générateur de signaux impulsionnels via un condensateur et est connectée au commun positif de l'interrupteur via une résistance (60) de valeur déterminée, et dont le collecteur est raccordé à l'anode de ladite diode (49), de sorte que ledit transistor est passé à l'état de blocage après chaque impulsion émise par ledit générateur, pendant un temps déterminé. 9- Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des moyens (70) internes au boitier, de fonctionnement de la minuterie pendant un temps déterminé, comprenant un troisième amplificateur opérationnel (71) dont la borne d'entrée inverseuse (72) est connectée à la cathode d'une diode (73) dont l'anode est branchée à la sortie (57) du deuxième amplificateur opérationnel (51), ladite borne étant par ailleurs connectée à un condensateur (74) et une résistance variable (75), montés en parallèle l'un avec l'autre, la borne de sortie dudit troisième amplificateur opérationnel (80) étant reliée aux moyens d'éclairage (83) via des moyens sectionneurs (82). 10- Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens sectionneurs (82) sont constitués par un composant électronique bi-directionnel du type TRIAC.