Brevet FR2688104A1 — publié le 19930903

DISPOSITIF ELECTRONIQUE GENERATEUR DE COURANT CONTINU, NOTAMMENT POUR LA CHARGE D'ACCUMULATEURS ALCALINS DE TYPE BOUTONS La présente invention a trait aux accumuLateurs alcalins de type boutons et concerne plus particulièrement un dispositif électronique d'alimentation en courant continu autorisant notamment la charge de tels accumulateurs. Le générateur chimique d'électricité a été imaginé en 1799 par un italien "VOLTA" à partir d'un empilement en alternance de disques d'argent et de rondelles de buvard imprégnées d'acide sulfurique et de zinc, accumulateurs dénommés depuis "piles électriques", en raison de leur réalisation à partir d'un empilement de disques. Par la suite en 1859, un français "PLANTE" imagina un premier accumulateur électrique au plomb permettant d'emmagasiner de L'énergie électrique à des fins de restitution au fur et à mesure des besoins. En 1914, Thomas EDISON, inventeur américain, imagina le concept du premier accumulateur de type alcalin, ainsi appelé parceque son électrolyte acide fut remplacé par un électrolyte basique.L'avantage de ces accumulateurs alcalins de type nickel-fer, nickel-cadmium, argent-zinc est au niveau de leur rendement qui est au moins deux à trois fois supérieur à celui des accumulateurs au plomb. Vers 1956, une version alcaline de la pile zinc-dioxyde de manganèse fut mise au point avec une capacité supérieure à celle de la pile saline. En association avec L'anode de zinc, des versions utilisant L'oxyde d'argent, L'oxyde mercurique, L'oxyde de l'atmosphère ont également été largement utilisées. Vers 1970, apparurent de nombreux couples utilisant la plupart du temps le Lithium. Ces piles ou accumulateurs alcalins de type "boutons" en raison de leur aspect extérieur, offrent des tensions plus élévées que celles des piles classiques et peuvent se conserver de nombreuses années tout en résistant à des différences de températures importantes. Actuellement, ces accumulateurs alcalins de type boutons envahissent de plus en plus notre vie quotidienne car, pour les raisons sus-évoquées, ils trouvent de nombreuses applications dans la fourniture d'énergie électrique d'objets miniatures de la vie courante et notamment dans le domaine de l'horlogerie. Cependant, et ce pour des motifs souvent injustifiés, ces accumulateurs ou piles sont, après usage, jetés par le consommateur. En effet, il n'existe actuellement sur le marché aucun dispositif permettant de recharger ce type d'accumulateurs dits boutons. Aussi, partant de cette constatation, le demandeur a donc mené des recherches qui ont abouti à la mise au point d'un dispositif électronique d'alimentation pouvant générer un courant continu susceptible d'assurer la charge d'accumulateurs alcalins boutons, dits non rechargeables. Selon la caractéristique fondamentale de l'invention, ce dispositif d'alimentation et de charge comprenant classiquement une source d'énergie électrique en courant alternatif transformé en courant constant par un pont redresseur et un module d'alimentation de courant constant aux bornes + et - d'un module de charge auxquelles L'accumulateur bouton à charger sera connecté, est remarquable en ce que le susdit module d'alimentation du courant constant comprend au moins - une diode Zéner qui, disposée en parallèle sur les bornes de sortie du pont redresseur, assure une limitation de la tension du courant continu en sortie dudit pont; - et un condensateur qui, disposé entre la source d'énergie électrique en courant alternatif et le pont redresseur, assure une limitation de l'intensité du courant alternatif en entrée dans le susdit pont redresseur. De par cette conception, ce module d'alimentation permet de transformer et d'abaisser le courant alternatif du secteur en un courant continu de faible voltage et de faible intensité, et ce sans l'utilisation d'un transformateur, composant électrique coûteux, lourd, encombrant et dissipateur d'énergie électrique. Pour ce faire, la diode Zéner a pour fonction de limiter la tension du courant continu en sortie du pont redresseur alors que le condensateur a pour fonction de limiter L'intensité du courant continu en entrée dans ladite diode Zéner. Un autre objet de l'invention consiste à intégrer dans le susdit module d'alimentation, un condensateur chimique qui, disposé en parallèle sur les bornes de sortie du pont redresseur et en amont de la diode Zéner, assure un filtrage "bouche-trous" du courant continu en sortie du pont redresseur. Un autre objet de L'invention consiste à intercaler entre la diode Zéner du module d'alimentation et les bornes d'entrée du module de charge, un module de régulation comprenant un régulateur de tension et une série de résistances. Le régulateur de tension, disposé entre le module d'alimentation et la série de résistances, est destiné à maintenir constante la valeur de la tension du courant de sortie de la diode Zéner et appliqué en entrée de la susdites série de résistances, quelles que soient les perturbations qui pourraient faire varier la susdite valeur. Les résistances qui seront de préférence sélectionnées par un commutateur manuel, sont destinées à modifier la tension du courant de charge appliqué aux susdites bornes d'entrée du module de charge en fonction de la tension affichée dudit accumulateur à charger. Toutes ces prédispositions, dont les paramètres et avantages physico-chimiques seront développés un peu plus loin dans ta description, ont pour finalité d'obtenir sur les bornes d'entrée du module de charge, une auto-régulation de la tension du courant de charge selon la tension d'entrée exigée par L'accumulateur à recharger. En effet, il est important de rappeler que la charge de ces accumulateurs de type boutons impose, pour un bon fonctionnement du principe de charge, très peu de variations de potentiel du courant de charge. Bien que les aspects principaux de l'invention considérés comme nouveaux aient été exprimés ci-dessus, de plus amples détails concernant un mode de réalisation préférée d'un dispositif électronique d'alimentation et de charge respectant les concepts fondamentaux de l'invention, seront mieux compris en se référant à la description ci-après et au dessin l'accompagnant illustrant ce mode de réalisation. La figure portée par ce dessin est une représentation d'une forme de modélisation électrique d'un tel dispositif. Tel qu'illustré sur ce dessin, le dispositif éléctronique d'alimentation en courant continu pour la charge d'accumulateurs du type boutons comprend - un module d'alimentation 100, - un module de régulation 200, - un module de contrôle 300, - et un module de charge 400. Le module d'alimentation en courant continu 100 se compose d'une source d'énergie électrique en courant alternatif 101 reliée à l'alimentation du secteur par un câble d'alimentation et d'un pont redresseur à diodes 102 permettant de transformer le courant alternatif du secteur en un courant continu. Un condensateur chimique 103 est disposé sur La sortie du pont redresseur afin de filtrer selon la technique dite "bouche-trous", le courant redressé en sortie du pont 102. Afin d'abaisser le voltage du courant en sortie du pont redresseur 102 et du condensateur chimique 103, deux diodes Zéner 104 sont disposées en parallèle sur les bornes de sortie du pont redresseur 102 afin de Limiter la tension du courant en sortie de ce dernier. Cependant, il est important de rappeler que selon la composante intrinsèque de la diode Zéner, cette dernière admet un courant de faible intensité, faute de quoi ladite diode sera hors d'usage. Pour y remédier, le demandeur a imaginé d'installer un condensateur 105 en entrée du pont redresseur 102 et après la source d'énergie en courant alternatif 101, afin de Limiter L'intensité du courant en entrée dans lesdites diodes Zéner 104. De ce fait, grâce au montage judicieux des deux diodes Zéner 104 en sortie du pont 102 et du condensateur 105 en entrée de ce dernier, le module d'alimentation 100 joue Le rôle d'un transformateur non dissipateur d'énergie. Une résistance de protection 106 jouant le rôle de fusible est intercalée entre le pont redresseur 102 et la source d'énergie en courant alternatif 101. Le module de régulation 200 quant à lui, disposé entre le module d'alimentation 100 et le module de charge 400, comporte notamment un régulateur de tension 201 destiné à maintenir une tension de sortie constante quelle que soit la valeur de la tension en sortie dudit module d'alimentation 100. Ainsi, lorsque la tension en sortie des diodes Zéner est fluctuante, le régulateur de tension 201 permet de maintenir en sortie, une tension constante. Cette précaution est importante car elle permet de ne pas dépasser sur les bornes d'entrée du module de charge 400 les valeurs autorisées du voltage du courant de charge desdits accumulateurs. En sortie de ce régulateur de tension 201 est disposée une série de résistances fixes 202 sélectionnées par un commutateur manuel 202', de telle sorte que la tension du courant qui sera affichée aux bornes d'entrée du module de charge 400 soit préréglée en fonction de la valeur de la ou des résistances de la série 202, sélectionnées par les différentes positions du susdit commutateur 202'. Afin de contrôler Le bon fonctionnement de la charge du dispositif de L'invention, le demandeur a également prévu d'intercaler entre le module d'alimentation 100 et le module de régulation 200, un module de contrôle de charge 300. Ce module 300 comporte une résistance 301 intercalée dans le circuit + vers L'entrée du régulateur de tension 201, entre le circuit Base-Emetteur d'un transistor PNP 302, ce qui a pour effet de le rendre conducteur dès l'apparition d'un courant de faible intensité dans le circuit + dudit régulateur de tension 201. L'installation d'une diode électroluminescente 303 dans le circuit Collecteur dudit transistor 302 permet alors de visualiser L'intensité qui circule lorsque le module de charge 400 est en charge. De ce fait, lorsqu'un accumulateur ou pile sera en charge sur le module de charge 400, plus elle nécessitera d'intensité et plus la diode 303 s'illuminera, pour faiblir jusqu'à l'extinction totale lorsque ladite pile sera chargée. On comprend que le dispositif électronique d'alimentation et de charge, qui vient d'être ci-dessus décrit et représenté, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à L'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Afin de permettre une meilleure compréhension des dessins, une liste des références avec leurs Légendes est ci-après énumérée. 100 Module d'alimentation 101 Source d'énergie en courant alternatif 102 Pont redresseur à diodes 103 Condensateur chimique "bouche-trous" 104 Diodes Zéner 105 Condensateur de limitation d'intensité 106 Résistance de protection 2(30 Module de régulation 201 Régulateur de tension 202 Série de résistances fixes 202' Commutateur 300 Module de contrôle de charge 301 Résistance 302 Transistor PNP 303 Diode électroluminescente 400 Module de charge RENDICATIONS 1. Dispositif électronique d'alimentation générateur de courant continu, pour la charge d'accumulateurs alcalins de type boutons à partir d'une source d'énergie électrique en courant alternatif (101), comprenant un module d'alimentation de courant constant (100) associé à un module de régulation (200) et qui, incorporant un pont redresseur (102) pour transformer le courant alternatif du secteur en courant constant, est disposé entre la source d'énergie électrique (101) et les bornes + et d'un module de charge (400) auxquelles l'accumulateur à charger est connecté, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit module d'alimentation en courant continu (100) comporte au moins - une diode Zéner (104) qui, disposée en parallèle sur les bornes de sortie du pont redresseur (102), assure un abaissement de la tension du courant en sortie dudit pont redresseur (102), - et un condensateur (105) qui, disposé entre la source d'énergie électrique en courant alternatif (101) et le pont redresseur (102), assure une limitation de L'intensité du courant alternatif en entrée dans le pont redresseur (102) et dans la diode Zéner (104). 2. Dispositif de charge selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit module de régulation (200) disposé entre le module d'alimentation (100) et le module de charge (400), comporte un régulateur de tension (201) destiné à maintenir une tension de sortie constante aux bornes d'entrée du module de charge (400) quelle que soit la valeur de la tension en sortie dudit module d'alimentation (100). 3. Dispositif de charge selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit module d'alimentation (100) comporte une série de résistances fixes (202) sélectionnables par un commutateur manuel (202'), à des fins de modification de la tension du courant de charge appliqué aux susdites bornes d'entrée du module de charge (400). 4. Dispositif de charge selon les revendications 1, 2 et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend un module de contrôle de charge (300) qui, disposé entre le module d'alimentation (100) et le module de régulation (200), est constitué d'une résistance (301) intercalée dans le circuit + vers L'entrée du régulateur de tension (201), entre le circuit Base-Emetteur d'un transistor PNP (302), et d'une diode électroluminescente (303) située dans le circuit Collecteur dudit transistor (302). 5. Dispositif de charge selon les revendications 1 à 4 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit module d'alimentation (100) comprend une résistance de protection (106) intercalée entre le pont redresseur (102) et la source d'énergie en courant alternatif (101).