Brevet FR2689664A1 — publié le 19931008

DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un appareil de contrôle de boucle de surveillance d'air chaud. L'invention trouve des applications générales dans le domaine des boucles de détection utilisées en particulier sur avion. Etat de la technique antérieure Dans le domaine des boucles de détection utilisées sur avion et notamment celui des boucles de surveillance d'air chaud montées sur les avions des familles AIRBUS et ATR, il est fait usage d'appareils de contrôle spécifiques. De telles boucles de surveillance d'air chaud sont installées sur un avion dans les zones où l'éventualité d'une température locale excessive pourrait avoir des conséquences critiques sur le bon fonctionnement de l'appareil : par exemple sous les capots moteurs. Le bon fonctionnement et la fiabilité de telles boucles de surveillance présentent donc un intérêt majeur. Plusieurs solutions techniques sont envisageables : globales ou ponctuelles, proportionnelles ou par tout ou rien... Une solution retenue pour certains types d'avions repose sur le cheminement, en zone protégée, d'une gaine en circuit fermé, dont le fonctionnement est fondé sur le principe de mesure capacitive et/ou résistive. Il s'est avéré qu'il n, existait à l'heure actuelle aucun moyen de tester correctement de telles boucles sur site et suivant les spécifications du constructeur, exception faite d'un impédancemètre Philips dénommé RCL PM 6303. Cet impédancemêtre est utilisé pour la mesure de résistances, inductances et valeurs de capacité. La sélection automatique des fonctions et des gammes assurée par celui-ci permet d'effectuer rapidement des mesures de haute précision dans une gamme très étendue de différents composants passifs. Le composant à mesurer est raccordé directement à l'instrument via deux bornes à visser fixées sur un terminal ou via un câble de test à quatre conducteurs ou via un adaptateur de test à quatre pôles. Le résultat de la mesure, soit la valeur numérique, la dimension ainsi que le symbole du circuit équivalent, est immédiatement visualisable sur un afficheur quatre chiffres du type à cristaux liquides (LCD). Deux mesures sont effectuées chaque seconde. Un microprocesseur commande le processus de mesure, calcule les valeurs mesurées et transmet le résultat à l'affichage. Mais cet appareil de mesure est un instrument de laboratoire qui ne satisfait pas les besoins spécifiques de vérification désirée, du fait de sa fragilité, de son autonomie, de sa gamme de tension de test inadéquate,... De plus, il est volumineux (350 x 150 x 400 mm), lourd (4,2 Kg), non autonome (alimentation 220 volts, 50 Hz : normalement interdite sur un avion). Enfin, il exécute ses mesures en 2 volts 1 kHz et non en 1 volt 1 kHz comme spécifié par la méthode de mesure du constructeur. Les boucles de détection utilisées sur avion correspondent en effet à des règles d'installation, d'utilisation et de test, très strictes. En particulier pour les essais, on doit respecter une tension et une fréquence imposées. D'autres impédancemètres sont disponibles sur le marché, mais présentent les mêmes inconvénients : besoin d'un montage interface, fragilité, portabilité, besoins énergétiques externes, gammes de mesure inadaptées. La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. Exposé de l'invention L'invention concerne un appareil de contrôle simple, autonome et de la taille d'un multimètre permettant de réaliser les différents objets suivants - satisfaire en toute rigueur les conditions d'essais requises par le fournisseur de boucles, sans risque d'endommagement ni perte de garantie corrélative ; - développer au plan opérationnel un outillage simple, bien adapté aux besoins. L'invention propose à cet effet un appareil de contrôle de boucle de surveillance d'air chaud qui comprend un commutateur de sélection de mesure à trois positions, qui reçoit en une entrée le signal de sortie d'un générateur de tension alternative et dont trois bornes sont reliées respectivement à une première extrémité, à une seconde extrémité de l'âme de la boucle et à l'extérieur de celle-ci. Une première sortie, qui est validée dans la première position du commutateur, est reliée à un amplificateur à gain variable suivi d'un convertisseur tension alternative/ tension continue. Une seconde sortie, qui est validée dans la troisième position du commutateur, est reliée à un amplificateur test de continuité. Une résistance de test, prise en compte dans la seconde position du commutateur, est reliée à deux bornes de celui-ci. Les sorties respectives du convertisseur et de l'amplificateur sont reliées aux deux entrées d'un convertisseur analogique/digital, suivi d'une unité centrale qui commande un module d'affichage. Avantageusement un tel appareil est bien adapté à sa tâche (amplitude des mesures, tension, fréquence et précision). Il est à la fois petit, léger et autonome. L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre de cet appareil, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on branche une première et une seconde bornes de l'appareil aux deux extrémités de l'âme de la boucle et une troisième borne à l'extérieur de la boucle ; - on met le commutateur de sélection sur la position "TEST" ; - on met l'interrupteur sur marche ; - on surveille l'affichage d'un éventuel message d'erreur ; - dans le cas où aucun message d'erreur n'est affiché, on peut alors sélectionner le test continuité. L'indicateur affiche la valeur de la résistance de la boucle en continuité jusqu'à 25 ohms ; - dans le cas où le contrôle en continuité est satisfaisant, on sélectionne alors le contrôle d'isolement. L'indicateur affiche l'impédance de la boucle pour une valeur inférieure à 1,5 mégohms. Avantageusement un tel procédé peut être mis en oeuvre simplement par les services après-ventes ou par les compagnies aériennes utilisatrices dans le cadre de visites d'entretiens périodiques. Brève description des dessins - La figure 1 illustre le principe de la mesure utilisé dans l'appareil selon l'invention ; - la figure 2 illustre une représentation schématique de l'appareil selon l'invention ; - la figure 3 illustre un circuit de l'appareil selon l'invention. Exposé détaillé des modes de réalisation L'appareil de contrôle de boucles de surveillance d'air chaud de l'invention est capable de faire deux mesures distinctes - une mesure de continuité de 0 à 25 ohms ; - une mesure d'isolement de 800 ohms à 2 mégohms. Comme pour tout circuit électrique, qu'il soit domestique ou sophistiqué, la mesure de continuité permet de constater que l'impédance est bien respectée et qu'il n'y a pas de coupure tout au long de la boucle de détection, et en particulier au niveau des connexions. La mesure d'isolement, permet de garantir toute absence de fuites électriques ou de contacts intempestifs par rapport à la masse. Ces mesures ont donc pour but de vérifier que les valeurs obtenues entrent bien dans les tolérances d'utilisation préconisées par le constructeur, afin d'attester que le fonctionnement opérationnel est sans défaut. Le principe de la mesure d'isolement et de continuité selon l'invention est basé sur la lecture d'un courant traversant une impédance, en sachant que la tension appliquée aux bornes de cette impédance est constante. Pour avoir l'image du courant, la mesure de la tension aux bornes d'une résistance r montée en série avec L'impédance à contrôler Zam fournit le signal à exploiter par la chaîne de mesure. Ainsi si l'on considère le circuit représenté à la figure 1 on obtient l'impédance globale : Z=Zam+r si r Z=Zam i=Ul*1/r Z=U/i=r*U/U1 Si r et U sont des constantes, on arrive à une formule de La forme : Zam=Z=1/x, où x est proportionnel à la tension image du courant. On adapte alors cette tension pour pouvoir l'analyser et L'afficher à l'aide d'un microprocesseur. Dans le cas du test d'isolement, la tension appliquée aux bornes de l'impédance est une tension de mesure alternative de fréquence 1 kilohertz et d'amplitude 1 volt efficace conformément aux spécifications du constructeur de boucles. Le signal prélevé aux bornes de la résistance r est traité pour être converti en tension continue. l'appareil de contrôle de l'invention, tel que représenté sur la figure 2, comprend un commutateur 10 de sélection de mesure à trois positions qui reçoit en une entrée 9 le signal de sortie d'un générateur de tension alternative 11. Trois bornes 12, 13, 14 de ce commutateur 10 sont reliées respectivement à une première extrémité 15 à une seconde extrémité 16 de l'âme d'une boucle 18 de surveillance d'air chaud, et à l'extérieur 17 de celle-ci. Une première sortie 20 de ce commutateur 10, qui est validée dans la troisième position du commutateur (mesure d'isolement) et qui véhicule un signal d'isolement "ISO", est reliée à un amplificateur à gain variable 21 suivi d'un convertisseur tension alternative/tension continue 22. Une seconde sortie 23 de ce commutateur 10, qui est validée dans la première position du commutateur (mesure de continuité) et qui véhicule un signal de continuité "CONT", est reliée à un amplificateur 24 test de continuité. Une résistance de test 19, prise en compte dans la seconde position du commutateur (mesure de test isolement) est reliée à deux bornes de celui-ci. Les sorties respectives du convertisseur 22 et de l'amplificateur 24 sont reliées aux deux entrées d'un convertisseur analogique/digital 26, suivi d'une unité centrale 27, qui comprend un microprocesseur et une mémoire qui commandent un module d'affichage 28. Une alimentation 29 de tous les circuits préalablement cités (Liaisons non représentées sur la figure), commandée par un interrupteur 30, comporte une pile 31, par exemple de 9 volts. Ainsi le commutateur 10 de sélection de mesures permet les sélections suivantes : - première position : continuité ; - deuxième position : test isolement ; - troisième position : isolement. Ce commutateur 10 est représenté plus précisément à la figure 3. Les trois positions de basculement sont représentées respectivement par des traits pleins 33 (première position), par des traits tiretés 34 (seconde position), par des traits mixtes 35 (troisième position). Dans la troisième position du commutateur 10, le générateur de tension alternative 11 est relié à la première extrémité 15 de l'âme de la boucle 18. L'extérieur 17 de cette boucle est relié à la sortie 20, et donc à l'entrée de l'amplificateur 21. Dans cette position on mesure donc l'impédance Zam entre l'âme 15 et l'extérieur 17 de la boucle 18, et donc l'isolement de cette boucle. Le générateur de tension alternative 11 (1 volt, 1 kilohertz) permet de tester la boucle 18 correctement et de respecter les spécifications du constructeur. En effet, ce générateur Il génère une tension efficace de 3 volts qui est ensuite calibrée à la valeur désirée de 1 volt. L'amplificateur à gain variable 21 permet de réaliser une lecture de la tension image dont le principe a été décrit précédemment au vu de la figure 1. La tension U est fonction du courant i circulant dans l'impédance Zam. Plus l'impédance est élevée, plus ce courant i, donc la tension U, est petite, ce qui nécessite une amplification pour pouvoir la traiter. La gamme de lecture de cette impédance est très large car des impédances de 800 ohms à 2 mégohms sont mesurées, ce qui a pour conséquence de traiter des signaux allant de 0,5oui à 1,25 mA. Pour résoudre ce problème de large bande de mesure en lecture automatique, cinq gammes distinctes ont été crées - de 800 ohms à 999,9 ohms ; - de 1 Kohms à 9,999 Kohms ; - de 10 Kohms à 99,99 Kohms ; - de 100 Kohms à 999,9 Kohms ; - de 1 mégohm à 2 mégohms. Le rapport entre deux gammes de mesure est de 10, ce qui implique une amplification différente entre deux calibres. La résistance r utilisée est commutée en fonction du calibre choisi : plus le calibre est élevé, plus le courant circulant dans cette résistance r est petit. Aussi, pour garder une même plage de lecture, on sélectionne des résistances plus élevées. Cette commutation, qui n'est pas représentée sur la figure 2 car évidente pour l'homme de l'art, se fait automatiquement et simultanément avec celle de l'amplification grâce à l'unité de commande 27. Ainsi, plus l'impédance Zam à contrôler est élevée, plus le gain et la résistance servant à donner l'image du courant augmentent en fonction de la conversion analogique/numérique exécutée par le microprocesseur. Le convertisseur 22 convertit proportionnellement la tension alternative fournie par l'ampLi- ficateur 21 en une tension continue. La résolution maximum de ce convertisseur 22 étant de 1 volt, la tension de sortie est amplifiée à 5 volts par exemple, pour avoir une plus grande plage de conversion. Le convertisseur analogique/digital 26 permet de convertir en numérique le signal fourni par le convertisseur 22. L'unité centrale 27 permet de traiter et gérer les informations avant de les afficher. Cette unité centrale comprend un microprocesseur qui traite différemment la mesure effectuée, ici une mesure d'isolement. Ce microprocesseur calcule l'impédance en isolement. Dans ce cas, ce microprocesseur va chercher la fonction 1/x préprogrammée dans une mémoire non représentée sur la figure 2 où est aussi stocké le programme. Ce microprocesseur gère aussi l'état de la pile 31. Le microprocesseur, sa mémoire et les fonctions qui en résultent sont des circuits intégrés classiques du commerce. Le module d'affichage 28 reçoit les données provenant de l'unité centrale 27 et les affiche sur un afficheur par exemple à cristaux liquides quatre digits. Les calibres (Ohms, Kohms, Mohms) sont indiqués par exemple à l'aide de trois diodes électroluminescentes multiplexées. Dans la seconde position, on utilise la même chaîne de mesure que ci-dessus, mais on remplace l'impédance à mesurer Zam précédente par une résistance 19 , par exemple de 15 Kohms, dont on doit retrouver la valeur sur le module d'affichage. Dans cette position, comme représenté sur la figure 3, cette résistance 19 se trouve connectée entre le générateur 11 et l'amplificateur 21. On réalise aussi un test des circuits utilisés pour la mesure d'isolement. Dans la première position la première extrémité 15 de l'âme de la boucle est reliée à une tension continue Vcc au travers d'une résistance 32, la seconde extrémité 16 de cette âme est reliée à la masse. Dans cette position on mesure l'impédance Zam entre les deux extrémités 15 et 16 de l'âme de la boucle, et donc la continuité de celle-ci. L'amplificateur 24, qui est relié à la première extrémité 15, permet de réaliser le test de continuité. Ce test (O 4 T 4 25y) de la boucle s'effectue suivant le même principe que celui de la mesure d'isolement décrite précédemment, abstraction faite de la commutation automatique. Le microprocesseur traite la mesure de continuité et calcule l'impédance de continuité qui est affichée sur le module 28. L'alimentation 29 comprend notamment une pile 31 de 9 volts. Des circuits convertisseurs classiques permettent d'obtenir les tensions (+5V, O, -5V) nécessaires pour le fonctionnement des circuits intégrés utilisés dans l'appareil selon l'invention. Cette alimentation envoie une information à l'unité centrale, qui est visualisée, lorsque la tension de la pile 31 chute en deçà de 7,5 volts. Dans une réalisation avantageuse, l'appa- reil de l'invention présente les caractéristiques suivantes - dimensions (lxLxh) : 80x150x35 mm ; - poids : 300 g ; - affichage : afficheur à cristaux liquides 4 digits + 3 diodes électroluminescentes vertes d'indication de calibres ; - alimentation : 1 pile de 9 volts type 6LR61 ; - consommation : 90 mA en isolement et 105 mA en continuité ; - autonomie : 1 heure - tension de mesure : 1 volt efficace 1 kilohertz sinusoidal ; - capacité d'entrée : 35 pF ; - erreur limite : en continuité i 5% en isolement i 10%. Pour la mise en oeuvre de cet appareil, on effectue les opérations suivantes - on branche la première (rouge) et la seconde (bleue) bornes aux deux extrémités de l'âme de la boucle et la troisième borne (noire) à l'extérieur de la boucle. Ces deux premières bornes sont donc connectées à l'âme de la boucle à tester. Cette double liaison sert donc à vérifier la continuité. Quant à la troisième borne, extérieure à la boucle, elle sert aux essais d'isolement ; - on met le commutateur trois positions sur la position "TEST" ; - on met l'interrupteur sur la position "MARCHE" ; si l'afficheur indique alors le message "PILE", il faut changer la pile ; si lors du fonctionnement le message "HELP" apparaît, il faut éteindre puis rallumer l'appareil ; si le message persiste, il faut envoyer l'appareil en maintenance ; l'afficheur doit afficher une valeur d'impédance comprise entre 14,0 Kohms et 16,0 Kohms ; si l'appareil indique une valeur erronnée, il faut étalonner l'appareil - on peut alors sélectionner le test de continuité. L'indicateur affiche la valeur de la résistance de la boucle en continuité jusqu'à 25 ohms. Au-delà de cette valeur, le message "HI" apparaît, ce qui traduit une discontinuité de la boucle - dans le cas où le contrôle en continuité est satisfaisant, on sélectionne alors le contrôle d'isolement. L'indicateur affiche l'impédance de la boucle pour une valeur inférieure à 1,5 mégohms. Au-delà de cette valeur, ou si la boucle n'est pas connectée, l'afficheur indique le message "HI". Dans le cas où aucune lecture n'est réalisée ou que l'on est en dehors des plages de lecture, l'afficheur indique "HI". L'affichage de la menti on "HI" (abréviation de HIGH), "hors mesure", ou "hors plage", correspond à une convention largement admise dans le domaine électronique. Il permet d'attirer l'attention des opérateurs sur l'anomalie d'une situation, telle que le dépassement des possibilités de l'appareil. A la mise sous tension, l'appareil vérifie l'état de la pile et fait de même avant chaque lecture (par exemple 3 secondes en isolement et 0,4 seconde en continuité). Dans le cas où la pile est usée, le message "PILE" apparaît. Les meilleurs résultats sont obtenus après quelques minutes de fonctionnement. Par souci d'autonomie de la pile, il est conseillé de débrancher la boucle dès que possible. De même, l'appareil ne doit pas rester sous tension si l'on ne fait pas de contrôle de boucle. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de contrôle de boucle de surveillance d'air chaud, caractérisé en ce qu'il comprend un commutateur (10) de sélection de mesure à trois positions, qui reçoit en une entrée (9) le signal de sortie d'un générateur de tension alternative (11), dont trois bornes (12, 13, 14) sont reliées respectivement à une première extrémité (15), à une seconde extrémité (16) de l'âme de la boucle (18), et à l'extérieur (17) de celle-ci ; une première sortie (20) de ce commutateur (10), qui est validée dans la première position du commutateur, étant reliée à un amplificateur à gain variable (21) suivi d'un convertisseur tension alternative/tension continue (22), une seconde sortie (23) de ce commutateur (10), qui est validée dans la troisième position du commutateur, étant reliée à un amplificateur (24) test de continuité, une résistance de test (19), prise en compte dans la seconde position du commutateur (10) étant reliée à deux bornes de celui-ci ; les sorties respectives du convertisseur (22) et de l'amplificateur (24) étant reliées aux deux entrées d'un convertisseur analogique/digital (26), suivi d'une unité centrale (27) qui commande un module d'affichage (28). 2. procédé de mise en oeuvre de l'appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on branche une première et une seconde bornes de l'appareil aux deux extrémités de l'âme de la boucle et une troisième borne à l'extérieur de la boucle ; - on met le commutateur de sélection sur la position "TEST" ; - on met l'interrupteur sur marche - on surveille l'affichage d'un éventuel message d'erreur ; - dans le cas où aucun message d'erreur n'est affiché, on peut alors sélectionner le test continuité. L'indicateur affiche la valeur de la résistance de la boucle en continuité jusqu'à 25 ohms - dans le cas où le contrôle en continuité est satisfaisant, on sélectionne alors le contrôle d'isolement. L'indicateur affiche l'impédance de la boucle pour une valeur inférieure à 1,5 mégohms.