Brevet FR2675965A1 — publié le 19921030

DISPOSITIF DE PROTECTION THERMIQUE DANS UN DOMAINE LIMITE DE TEMPERATURES, NOTAMMENT POUR APPAREIL A ENREGISTREMENT DE DONNEES EN'T Rkrri'MUES PAR PILES ET EN PARTICULIER MACHINE A AFFRANCHIR La présente invention concerne la protection thermique d'une ligne électrique entre une température chaude et une température froide Elle concerne en parti- culier les machines à affranchir à comptage électronique. A chaque affranchissement, la valeur affranchie est cumu- lée dans une mémoire entretenue par une pile de longue durée, par exemple 10 ans pour une pile au lithium. La rétention des données peut donc être garantie si l'on change les piles tous les cinq ans à condition que les mémoires n'aient pas subi de choc électronique ou thermique. On se protège contre les chocs électriques en disposant dans la machine à affranchir au moins deux mé- moires à piles dont on surveille en permanence la cohé- rence des contenus, en particulier l'identité des totali- sateurs de prix Dès qu'une anomalie apparaît, la machi- ne se met en état d'erreur, ce qui interdit son utilisa- tion ultérieure, mais permet de connaître les contenus d'au moins une des mémoires, considérant que la destruc- tion simultanée des deux mémoires par choc électrique est improbable. -2- Il n'en est pas de même pour la protection ther- mique de la machine dont tous les éléments sont soumis simultanément au même choc. L'enregistrement des données peut être perturbé au delà d'une température limite tandis que les autres fonctions de la machine sont encore valides Pour éviter toute fraude par échauffement de la machine, on a donc disposé un protecteur thermique en série sur l'organe de commande d'affranchissement pour interdire tout affran- chissement ultérieur en cas de dépassement d'une tempéra- ture de sécurité pour l'enregistrement des données, par exemple 750 C. Jusqu'ici on ne s'est préoccupé que des échauffe- ments à la portée de tous par des moyens tels que les fours de cuisine. On utilise à cet effet un thermostat à réarmement manuel dont l'organe thermosensible est un disque bimé- tallique bombé dont la courbure s'inverse à une tempéra- ture TN de fonctionnement et qui ne retrouve sa courbure initiale que par réarmement manuel ou à une température TR de rétablissement inférieure à 00 C. A titre-d'exemple TN est égale à 77 C 30 C tan- dis que TN est inférieure à 00 C; la température différen- tielle ou hystéresis égale à TN-TR est donc supérieure à 770 C. De tels disques métalliques sont fabriqués par la Société COMEPA qui en adapte les températures par combi- naison des métaux et de leur courbure. Du côté refroidissement, les incidents d'enregis- trement ne se produisent qu'au delà de -40 'C et il était considéré comme difficile de maintenir et d'utiliser une machine à affranchir en dessous de -40 e C Cette considé- ration n'est plus exacte depuis la large diffusion des congélateurs à froid profond. Il s'avère donc utile de protéger les machines à -3- enregistrements de données également du côté du froid. La présente invention a pour but de ne permettre l'utilisation d'une ligne électrique, notamment sur une machine d'enregistrement de données qu'entre deux températures limites, l'une chaude, l'autre froide. Selon l'invention, le protecteur thermique de ligne électrique, entre une température chaude TNC et une température froide TRF, est du type comportant un organe bithermosensible à deux états commandant un contact placé sur la ligne électrique, l'organe thermosensible passant d'un premier état au second état par échauffement à une première température TNC et repassant par refroidissement du second état au premier état à une seconde température TRC inférieure à la première, les première et seconde températures formant un intervalle d'hystérésis TRC, TNC. Conformément à l'invention, le protecteur compor- te un second organe bithermosensible de constitution identique au premier, les intervalles d'hystérésis ou températures différentielles des deux organes englobant la température chaude TNC et la température froide TRF, le premier organe étant préconditionné pour changer d'état à la température TNC tandis que le second est préconditionné pour changer d'état à la température froide TRF, le préconditionnement étant par ailleurs tel et les contacts électriques associés aux deux organes thermosensibles étant montés de telle manière que la ligne électrique soit dans un premier état électrique lorsque la température du protecteur reste entre les températures chaude TRC et froide TRF, tandis qu'au moins l'un des contacts change d'état et change l'état électrique de la ligne lorsque l'une des températures TNC ou TRF est dépassée, et qu'au moins l'un des contacts reste dans le nouvel état, ainsi que la ligne électrique, lorsque la température est ramenée entre les températures chaude TRC et froide TRF. -4- Les contacts peuvent être montés en parallèle sur la ligne électrique dont on teste l'ouverture ou la fer- meture, ou en série Dans ce dernier cas notamment, ils sont montés de telle manière que les contacts sont normalement fermés sur la ligne électrique lorsque la température du protecteur reste entre les températures chaude TNC et froide TRF, tandis qu'au moins l'un des contacts est ouvert lorsque l'une des températures TNC ou TRF et dépassée, et qu'au moins l'un des contacts reste ouvert lorsque la température est ramenée entre les températures chaude TNC et froide TRF. Avantageusement, les organes sensibles sont des disques bimétalliques incurvés au repos à des courbures inverses par rapport à la face métallique la plus dila- tante. Les organes sensibles et leurs contacts sont dis- posés dans deux boîtiers différents ou dans un même boî- tier. De préférence, les disques bimétalliques sont in- curvés sensiblement adjacents dans la même feuille et reliés par une languette dont le matériau est la feuille. Avantageusement, il est prévu un poussoir par organe sensible permettant de ramener mécaniquement l'or- gane sensible qui lui est associé à son état précondi- tionné. Le dispositif de l'invention est intégré à une machine d'enregistrement de données équipée de mémoire à pile. Il est par exemple disposé sur la ligne d'écritu- re des mémoires et/ou sur la ligne de commande d'un dis- positif d'impression équipant la machine. Avantageusement, la machine d'enregistrement de données est sous scellés, de façon à ce que le réarmement manuel soit impossible pour l'utilisateur. Plusieurs façons d'utiliser le dispositif sont -5 - possibles Il peut être connecté au système d'enregistre- ment de façon à interdire son fonctionnement à partir du moment o la machine a été portée à une température située en dehors de la plage spécifiée, ou bien il est connecté au système d'enregistrement de façon à produire un message d'erreur lorsque la machine a été portée à une température située en dehors de la plage spécifiée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de l'exemple non limitatif donné en application à la protec- tion thermique d'une machine à affranchir et en regard des figures annexes dans lesquelles: la figure 1 est une vue en coupe d'un protecteur thermique selon l'invention au repos. La figure 2 est la même vue en coupe du protec- teur thermique dont l'un des contacts est déclenché. La figure 3 est un tableau de vérité de l'état des contacts du protecteur thermique selon la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe d'une variante d'un protecteur thermique selon l'invention. La figure 5 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1. La figure 6 représente plus en détail l'organe sensible à la température utilisé dans le protecteur de la figure 4, dans sa position initiale, à la température ambiante. La figure 7 représente l'organe de la figure 6, vue en coupe dans ses trois positions: à la température ambiante après dépassement de la température chaude après dépassement de la température froide. La figure 8 est une vue en coupe du dispositif de la figure 4 dans la position prise après dépassement de la température chaude. La figure 9 est la vue d'ensemble d'une machine à affranchir équipée d'un protecteur thermique selon l'in- -6- vention. Le protecteur 12 de la figure 1 comporte un boî- tier métallique 1 bon conducteur thermique, refermé par un couvercle 2 en matière isolante et de haute tenue aux températures extrêmes Dans le bottier 1 sont disposés deux disques bimétalliques 10 C et 10 F qui se distinguent par leur forme initiale mais pas par leurs constituants, à savoir: un disque 8 à fort coefficient de dilatation et un disque 9 à faible coefficient de di- latation Le disque 8 et le disque 9 sont emboutis l'un sur l'autre pour former une calotte sphérique Dans un même système orthonorme le disque bimétallique 10 peut prendre, de manière connue, deux rayons de courbure in- versés selon la précontrainte auquel il a été soumis. C'est ainsi que le disque 10 C destiné à inverser sa courbure à chaud est concave du côté du disque 8 à fort coefficient, tandis que le disque 10 F est concave initialement, du côté du disque 9 à faible coefficient. Les disques 10 F et 10 C changent d'état respectivement à une température supérieure de fonctionnement TNF et TNC, tandis qu'ils retrouvent leur état à une température de rétablissement TRF et TRC. Au centre de chacun des disques 10 repose respec- tivement un poussoir 5 C, 5 F coopérant chacun par sa tê- te avec un contact 7 C, 7 F rappelé élastiquement par un ressort 6 C, 6 F La queue de chaque poussoir 5 C, 5 F est guidée dans un trou du couvercle 2 et peut faire saillie par rapport à ce couvercle dans l'un des deux états du disque 10 La sortie des contacts se fait par les broches 4 C, 4 F, tandis qu'une liaison métallique 3 connecte les deux contacts en position de fermeture. La figure 2 représente le même protecteur thermi- que 12 constitué des éléments ci-dessus, avec cette dif- férence que le disque 10 C a inversé sa courbure sous l'effet d'un échauffement supérieur à sa limite TNC tan- -7- dis que le disque 10 F a conservé sa courbure initiale sous le même échauffement. Si le protecteur thermique 12 de la figure 1 avait subi seulement un refroidissement inférieur à TRF, c'est le disque 10 F qui aurait inversé sa courbure tan- dis que le disque 10 C conserverait sa courbure initiale sous le même refroidissement. La figure 3 représente l'état des contacts F et C en fonction des températures et l'on peut voir que le protecteur thermique est conducteur entre TRC et TNF et qu'il est ouvert en dehors de ces limites. La figure 1 représente la combinaison des deux disques 10 C et 10 F dans un seul boîtier 1, il va de soi qu'on ne sortirait pas de l'invention en disposant les disques 10 C et 10 F dans deux bottiers destinés à être chacun au plus près des composants de la machine sensi- bles au chaud ou au froid, et en reliant leurs contacts en série. On ne sortirait pas non plus de l'invention en reliant les deux disques 10 C et 10 F par une languette bimétallique comme les deux disques. Les figures 4 à 8 décrivent cette disposition. Sur la figure 4, on peut voir un protecteur thermique 212 constitué d'un boîtier isolant 200 et d'un couvercle con- ducteur thermique 100 Dans le boîtier 200 est disposé un organe 210 bisensible aux températures extrêmes Il est constitué de deux feuilles 208 et 209 présentant à la température ambiante deux calottes sphériques inversées voisines et reliées par une languette plane 211 (voir fi- gure 6, montrant à gauche une partie concave 210 C et à droite une partie convexe 210 F reliées par la languette 211). Cet organe peut prendre quatre formes stables différentes dont trois sont représentées figure 7 sachant que la feuille 208 a un coefficient de dilatation supé- -8- rieur à celui de feuille 209: la position A correspond à un dépassement de la température chaude, B est la posi- tion à l'ambiante et C correspond à un dépassement de la température froide. Deux poussoirs 205 C, 205 F reposent sur l'orga- ne 210 et coopèrent chacun avec un contact 207 C, 207 F ayant pour sortie respective, une paire de broches 204 C, 204 F. La figure 9 représente une machine à affranchir 20 constituée d'une tête d'impression 21 et d'une base 22 La tête d'impression sous scellés 23 comporte un tam- bour d'impression 24 commandé par un électro-aimant 25 en liaison électrique avec le signal de déclenchement DEC produit par le passage des lettres, par l'intermédiaire du protecteur thermique 12 collé sur le socle 11 par une colle conductrice 13 Un clavier 26 et un afficheur 27 permettent de composer la valeur à affranchir et de con- trôler le totalisateur de francs et les totaux partiels de francs et de plis. La machine à affranchir est protégée contre les excès de la température de la manière suivante: lorsque la machine est soumise frauduleusement à une température supérieure à TNC, telle que 750 C, le disque 10 C inverse sa courbure et soulève le poussoir 5 C ouvrant ainsi le contact 7 C comme représenté sur la figure 2 Aucun si- gnal DEC ne pourra plus être transmis à l'électro-aimant, interdisant ainsi tout affranchissement ultérieur donc toute modification du totalisateur dont les mémoires et les piles résistent à une température supérieure à 75 C. D'autre part, si la machine est soumise à un re- froidissement inférieur à TRF telle que -30 C, le disque F inverse sa courbure pour ouvrir le contact 7 F ce qui a le même effet que ci-dessus sur l'affranchissement. Si après un échauffement excessif, on tente de rétablir l'affranchissement par un refroidissement exces- sif, le disque 10 C reprendra bien sa position initiale à TRC telle que 35 C mais auparavant le disque 10 F aura inversé sa courbure à TRF telle que -30 C pour ouvrir le contact 7 F. Inversement si, après un refroidissement excessif on tente de rétablir l'affranchissement par un échauffe- ment excessif, le contact 10 F se refermera bien, à TNF telle que 800 C mais auparavant le contact 7 C se sera ou- vert à TNC telle que 75 *C. En ce qui concerne le protecteur 212 des figures 4 à 8, le comportement aux températures est similaire à celui décrit ci-dessus, à cette différence près que les deux calottes sphériques, si elles sont pré- formées au même rayon de courbure, sont soumises à conju- guer leurs déformations respectives sous l'influence de la languette 211 qui les relie. Sur la figure 4, le protecteur 212 est représen- té à l'état de repos à la température ambiante Si la machine est soumise à un échauffement la feuille 208 s'allonge plus que la feuille 209 tendant à diminuer la courbure de la calotte de gauche et à augmenter celle de la calotte de droite. A la température limite TNC telle que 75 C, l'or- gane 210 prend brusquement la position représentée figure 8 pour ouvrir le contact 207 C. Le contraire se produit si l'on refroidit la ma- chine La feuille 209 se rétrécit moins que la feuille 208 tendant à diminuer la courbure de droite et à augmen- ter celle de gauche de sorte à faire prendre brusquement à l'organe 210, la position symétrique de celle représen- tée figure 8, lorsque le froid atteint la température TRF telle que -300 C. Si, après échauffement excessif, on tente de réarmer le protecteur 212 par refroidissement excessif, les deux calottes courbées vers le haut seront entraînées -10 - à s'incurver simultanément vers le bas et basculent brus- quement à la température TRF telle que -300 C sous l'in- fluence de la languette 211. Inversement, si après refroidissement excessif on tente de réarmer le protecteur 212 par échauffement excessif les calottes courbées vers le bas basculent si- multanément vers le haut à la température TNC telle que C. On constate donc que les réactions des disques bimétalliques aux températures extrêmes est d'une complé- mentarité telle que le protecteur est dans un état P entre les températures extrêmes tandis qu'il est dans l'état complémentaire P à l'extérieur desdites températu- res. La remise en fonctionnement de la machine n'est possible qu'après rupture des scellés et réarmement du contact que l'excès de température a inversé en appuyant sur le poussoir saillant qui lui est associé selon qu'il y a eu, échauffement ou refroidissement excessif. Toute machine ayant subi un excès de température est donc inutilisable Par ailleurs, lorsqu'on l'ouvre après rupture des scellés, la nature de l'excès de tempé- rature peut être connue par l'un des poussoirs saillants. Si l'examen conclut à un incident qui ne se re- nouvellera pas, il est très aisé de rétablir le fonction- nement en enfonçant le poussoir en saillie. Dans un autre mode de réalisation selon l'inven- tion, le protecteur thermique 12 est relié électriquement au système électronique qui contrôle l'ensemble des fonc- tions de la machine Au moment de la mise sous-tension de la machine, et à intervalles réguliers pendant le fonc- tionnement de celle-ci, le système électronique teste l'état des contacts de 12, et en cas d'anomalie due au dépassement fugitif des limites de température spéci- fiées, la machine se met elle-même dans un état o elle ne répond plus aux commandes de l'utilisateur, et affiche un message d'erreur. Il est prévu en outre que l'ensemble de la machi- ne, y compris le protecteur thermique, soit protégé par des scellés contre toute tentative d'intervention pour réarmer le protecteur 12 De telle façon, l'utilisateur imprudent ou indélicat ne peut rétablir la situation et la machine est mise hors service de façon irrémédiable pour l 'utilisateur. -12- REVENDICATIONS 1, Protecteur thermique de ligne électrique, entre une température chaude TNC et une température froide TRF, du type comportant un organe thermosensible ( 10 C; 210 C) à deux états commandant un contact ( 7 C; 207 C) placé sur la ligne électrique, l'organe thermosensible ( 10 C; 210 C) passant d'un premier état au second état par échauffe- ment à une première température TNC et repassant par re- froidissement du second état au premier état à une secon- de température TRC inférieure à la première, les première et seconde températures formant un intervalle d'hystéré- sis TRC, TNC, caractérisé en ce qu'il comporte un second organe thermosensible ( 10 F, 210 F) de constitution identique au premier, les intervalles d'hystérésis des deux organes ( 10 C, 10 F; 210 C, 210 F) englobant la température chaude TNC et la température froide TRF, le premier organe ( 10 C; 210 C) étant préconditionné pour changer d'état à la température TNC tandis que le second ( 10 F; 210 F) est préconditionné pour changer d'état à la tempé- rature froide TRF, le préconditionnement étant par ail- leurs tel et les contacts électriques ( 7 C, 7 F; 207 C, 207 F) associés aux deux organes thermosensibles étant montés de telle manière que la ligne électrique soit dans un premier état électrique lorsque la température du pro- tecteur reste entre les températures chaude TNC et froide TRF, tandis qu'au moins l'un des contacts change d'état et change l'état électrique de la ligne lorsque l'une des températures TNC ou TRF est dépassée, et qu'au moins l'un des contacts reste dans ce nouvel état, ainsi que la ligne électrique, lorsque la température est ramenée entre les températures chaudes TNC et froides TRF. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes sensibles ( 10, 210) sont des dis- -13- ques bimétalliques incurvés au repos à des courbures in- verses par rapport à la face métallique la plus dila- tante. 3 Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les organes sensibles et leurs contacts sont disposés dans deux boîtiers différents. 4 Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les organes sensibles sont disposés dans un même boîtier ( 2). Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un poussoir ( 5, 205) par organe sensible ( 10, 210) permettant de ra- mener mécaniquement l'organe sensible qui lui est associé à son état préconditionné. 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que les contacts sont mon- tés en série de telle manière que les contacts sont nor- malement fermés sur la ligne électrique lorsque la tempé- rature du protecteur reste entre les températures chaude TNC et froide TRF, tandis qu'au moins l'un des contacts est ouvert lorsque l'une des températures TNC ou TRF est dépassée, et qu'au moins l'un des contacts reste ouvert lorsque la température est ramenée entre les températures chaude TNC et froide TRF. 7 Dispositif selon les revendications 2 et 6, dans lequel les disques bimétalliques sont incurvés sensible- ment adjacents dans la même feuille et reliés par une languette ( 211) dont le matériau est la feuille. Dispositif suivant l'une quelconque des revendi- 8 -14- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il est intégré à une machine ( 20) d'enregistrement de données équipée de mémoire à pile. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la machine d'enregistrement de données est sous scellés ( 23), de façon à ce que le réarmement manuel soit impossible pour l'utilisateur. 10 Dispositif selon la revendication 8 ou 9, carac- térisé en ce qu'il est connecté au système d'enregistre- ment de façon à interdire son fonctionnement à partir du moment o la machine a été portée à une température située en dehors de la plage spécifiée. 11 Dispositif selon la revendication 8 ou 9, carac- térisé en ce qu'il est connecté au système d'enregistre- ment de façon à produire un message d'erreur lorsque la machine a été portée à une température située en dehors de la plage spécifiée.