Brevet FR2689332A1 — publié le 19931001

Interrupteur de circuit numérique avec écran anti-signaux IRF et IEM ". La présente invention concerne les interrupteurs de circuit dit " intelligents " qui utilisent des unités de dé- clenchement électroniques numériques Un interrupteur de circuit intelligent de ce type est décrit dans le brevet US- 4 589 052 Ces unités numériques de déclenchement sont capa- bles d'agir sur un certain nombre de paramètres de déclen- chement à consigne programmée pour couper le circuit à pro- téger de façon séquencée Une telle unité numérique de dé- clenchement qui permet une intervention de l'utilisateur et qui offre la possibilité à la fois de choisir les paramètres de déclenchement et de voir quels paramètres de déclenche- ment ont été choisis est décrite dans le brevet US-4 672 501. Pour en diminuer le coût tout en leur conservant leur précision et leur fonctionnalité, on peut utiliser dans ces unités numériques de déclenchement des microprocesseurs pour recueillir l'information, traiter cette information et of- frir un moyen pour surveiller l'information en utilisant un circuit numérique associé L'utilisation de tels micropro- cesseurs permet d'enfermer des fonctions de protection plus nombreuses dans des bottiers de plus petite dimension. Le brevet US-4 870 531, intitulé " Circuit Breaker with Removable Display and Keypad " décrit un dispositif formant interface de dialogue qui a la capacité de visualiser une multiplicité d'options possibles pour l'interrupteur de cir- cuit au moyen d'un logiciel situé dans le microprocesseur de l'unité de déclenchement, tout en n'affichant que les para- métres auxquels correspond la configuration de l'unité numé- rique de déclenchement. Les brevets US-4 945 443 et US-4 991 042 décrivent tous deux des interrupteurs numériques de circuit qui utili- sent des claviers et des écrans accessibles à l'utilisateur, à la fois pour surveiller et pour interrompre le circuit. Les informations contenues dans ces interrupteurs de circuit intelligents " se trouvent dans le processeur numérique contenu à l'intérieur du circuit électronique de déclenche- ment, généralement abrité dans le capot de l'interrupteur de circuit Toutefois, de tels processeurs numériques peuvent être sensibles à des signaux puissants et localisés d'inter- férences avec les radiofréquences, signaux désignés ci-après par IRF, qui proviennent de téléphones ou de transmetteurs de communication portables, ainsi qu'à des signaux locali- sés d'interférences électromagnétiques, désignés ci-après par signaux IEM, provoqués par des circuits de commutation à forte induction Les signaux IRF et IEM qui atteignent l'unité de déclenchement par le biais de la transmission pa- rasite sur les câbles de distribution de la puissance élec- trique sont facilement filtrés pour être éliminés du circuit de l'unité de déclenchement, grâce à des filtres électroni- ques traditionnels Les signaux IRF et IEM transmis au cir- cuit de l'unité de déclenchement par voie atmosphérique peu- vent conduire à un déclenchement dit " de perturbation dans lequel le circuit de l'unité de déclenchement est acti- vé pour passer en mode de déclenchement, ce qui provoque la solidarisation du mécanisme d'actionnement du coupe-cir- cuit et interrompt le courant dans le circuit alors qu'il s'agit d'un courant de repos L'arrêt, dû à ce déclenchement de perturbation, de l'installation électrique associée uti- lisée dans une usine de fabrication résulte souvent en des pertes économiques inutiles. Pour empêcher que les signaux IRF et IEM n'interfèrent avec les dispositifs électroniques connus à ce jour dans la technique, on interpose généralement un filtre entre les dispositifs électroniques et les sources possibles de si- gnaux IRF et IEM Le brevet US-4 814 566 décrit un en- semble de clavier à boutons poussoirs qui utilise des modu- les de commutation blindés contre les signaux IEM et IRF. Le brevet US-5 068 493 décrit une garniture formant blinda- ge pour un équipement électronique qui contient des flocons métalliques noyés Le brevet US-4 884 171 divulgue l'utili- sation de garnitures anti IEM pour le blindage des appareils de contrôle du moteur d'un avion Le brevet US-5 041 707 décrit une plaque métallique formant couvercle utilisée pour fournir un blindage anti EMI à des commutateurs électriques utilisés dans des avions militaires. Un agencement qui, dans l'art antérieur, protège les composants numériques d'interruption du circuit des signaux IRF et IEM comprend l'application d'une peinture électrocon- ductrice directement sur le boîtier en plastique qui con- tient les composants électroniques sensibles, lors de l'as- semblage de l'interrupteur de circuit L'application directe de la peinture électroconductrice sur le capot qui abrite les composants de l'interrupteur de circuit intelligent n'est toutefois pas réalisable à cause du risque d'avoir un contact entre les composants de l'interrupteur de circuit et la peinture conductrice Les techniques de masquage et de ventilation extensives utilisées dans les procédés d'assem- blage des interrupteurs de circuit numériques de l'art anté- rieur ne sont pas réalisables pour les interrupteurs de cir- cuit intelligents en raison de l'assemblage automatisé des composants électroniques numériques ainsi que de l'agence- ment compact des composants électroniques dans le boîtier de l'interrupteur de circuit. Par conséquent, le but de la présente invention est de proposer un filtre contre les signaux IRF et IEM, qui soit peu coûteux, qui puisse être inséré dans le boîtier d'un interrupteur de circuit intelligent pendant le procédé d'as- semblage automatisé sans nécessiter un masquage du boîtier ni une ventilation de l'environnement qui entoure l'instal- lation de l'assemblage. Un filtre pour les signaux IRF et IEM, ayant la forme d'une enceinte rectangulaire fermée dans le fond et sur les côtés, est interposé entre l'unité de déclenchement d'un in- terrupteur de circuit intelligent et l'évidement destiné à l'unité de déclenchement qui est formé dans le boîtier de l'interrupteur de circuit intelligent Un revêtement en ma- tériau électroconducteur est appliqué sur la surface extéri- eure du filtre pour les signaux IRF et IEM, afin d'empêcher que ces signaux n'atteignent les composants électroniques sensibles contenus dans l'ensemble de l'unité de déclenche- ment de l'interrupteur de circuit intelligent. La présente invention va maintenant être décrite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue de dessus, en perspective, d'un interrupteur de circuit intelligent qui utilise un filtre pour les signaux IRF et IEM conforme à la présente inven- tion; la figure 2 est une représentation schématique du cir- cuit de déclenchement utilisé dans l'interrupteur de circuit intelligent de la figure 1; et la figure 3 est une vue de dessus, en perspective, en projection isométrique de l'unité de déclenchement et du filtre pour les signaux IRF et IEM avant insertion dans l'interrupteur de circuit intelligent de la figure 1. La figure 1 montre un interrupteur de circuit intelli- gent 10; il se compose d'un socle isolant 11 auquel est fermement fixé un capot isolant 12 Comme décrit dans le brevet US-4 754 247, un capot annexe 13 est fixé au capot du coupe-circuit et permet d'accéder aux parties annexes du coupe-circuit grâce à une paire de portes annexes 13 A, 13 B. L'interrupteur de circuit inclut un mécanisme d'actionne- ment, décrit dans le brevet US-4 754 247 déja mentionné, pour couper le courant d'un circuit lorsque se produit une surintensité, et comporte en outre une manette de commande 14 qui permet de commuter le coupe- circuit entre ses états marche (ON) et arrêt (OFF) La connexion électrique avec l'installation électrique associée s'effectue au moyen de bornes de raccordement 15 situées au niveau de l'extrémité de charge Comme décrit dans le brevet US-4 870 531 déjà mentionné, sur le dessus d'une unité électronique 16 de dé- clenchement se trouvent un affichage extérieur 17 et un cla- vier 18, en assemblage modulaire Les touches 19 permettent à un opérateur d'accéder aux éléments de mémoire contenus dans l'unité de déclenchement afin de visualiser les points de déclenchement ainsi que les paramètres de courant et de tension dans le circuit La fiche de calibration 20 permet de pouvoir utiliser un interrupteur de circuit de taille unique pour une gamme étendue de courants nominaux. La figure 2 montre le circuit électronique 9 de dé- clenchement se trouvant à l'intérieur de l'unité électroni- que 16 de déclenchement et relié à des câbles 37 de distri- bution de la puissance électrique au moyen de transforma- teurs de courant 33 qui fournissent des données d'entrée à un circuit 32 de conditionnement du signal par les conduc- teurs 31 Les contacts 35 de l'interrupteur de circuit sont placés électriquement dans les câbles de distribution élec- trique et sont couplés de façon fonctionnelle, comme indi- qué en 36, avec l'unité 34 de l'actionneur de déclenchement de l'interrupteur de circuit Les données qui proviennent du circuit de conditionnement du signal sont reliées au mi- croprocesseur 26 grâce au conducteur 27 et aux éléments mé- moire ROM 45 (mémoire morte), NVM 46 (mémoire rémanente) et RAM 47 (mémoire vive) par un bus de données ( 28) à 8 bits. Le microprocesseur est relié aux éléments mémoire par un bus de données 30, à 12 bits, et relié au bus de données à 8 bits par un conducteur séparé 29, comme représenté L'appa- reil d'affichage 17 est relié à un circuit d'interface 21 grâce à un câble 22 à conducteurs multiples et au micropro- cesseur 26 par un câble 23 similaire, à conducteurs multi- ples Le circuit d'interface fonctionne de la manière dé- crite dans le brevet US-4 991 042 déjà mentionné et est re- lié à une source de tension par le conducteur 24 Le signal de tension qui arrive est envoyé au microprocesseur 26 par les commutateurs 25 contenus dans le dispositif à clavier 18 grâce au câble 48 à conducteurs multiples. Conformément aux enseignements de la présente inven- tion, un filtre 40 contre les signaux IRF et IEM ( appelé ci-desssous "filtre") est disposé autour du microproceseur 26 et des éléments mémoire ROM 45, NVM 46 et RAM 47 pour of- frir un blindage au microprocesseur et aux éléments mémoire sensibles contre des signaux IRF et IEM étrangers Le filtre 40 est positionné de façon sélective en dessous de 1 ' unité électronique 16 de déclenchement, d'une manière que l'on ap- préciera mieux si l'on se réfère maintenant à l'interrupteur de circuit 10 représenté sur la figure 3 Avant de placer l'unité électronique 16 de déclenchement dans l'évidement 39 (formé dans le capot 12 de l'interrupteur de circuit), on insère d'abord le filtre 40 dans cet évidement Comme décrit dans le brevet US-4 884 048, des broches de connexion 49 du transformateur se dressent à travers le fond de l'évide- ment 39, et une fente rectangulaire 50 y est formée pour permettre la liaison électrique avec les composants électro- niques contenus dans le capot de l'interrupteur de circuit. Le fond 43 du filtre 40 comporte donc des ouvertures 43 A pour recevoir les broches de connexion du transformateur dans la carte de circuit 38 Afin de blinder efficacement les composants électroniques sensibles placés dans la carte 38 de circuit imprimé sans interférer avec la possibilité de voir l'affichage 17 ou d'accéder au clavier 18, le filtre a une configuration de boite rectangulaire avec des parois latérales 42 A et des parois d'extrémités 42 B, en vis-à-vis, qui partent du fond 43 On assure la conductivité électri- que sur la surface extérieure des parois latérales et d'ex- trémités ainsi que sur la surface extérieure du fond grâce à la présence d'un revêtement 44 qui contient des pigments métalliques de comme l'argent, du cuivre, du nickel ou de l'aluminium Un exemple de revêtement métallique utile a la forme d'un revêtement conducteur en argent du type 4900, disponible auprès de la Société Chomerics Corporation Le blindage est formé sous vide à partir d'un matériau thermo- plastique dans une opération à part et le revêtement métal- lique 44 est appliqué sur la surface extérieure des parois latérales, des parois d'extrémités et du fond Toutes les ouvertures sont formées par perforation après que le revête- ment 44 a été appliqué pour garantir qu'il n'y a pas de re- vêtement métallique qui vient en contact avec le fond inté- rieur 43 du filtre ou qui reste sur les parois des ouvertu- res Cette disposition garantit également qu'aucun revête- ment métallique ne vient en contact avec l'évidement 39 en risquant d'établir un circuit électrique entre les broches de connexion du transformateur Les surfaces intérieures du fond 43, des parois latérales 42 A et des parois d'extrémi- tés 42 B restent non recouvertes afin de garantir une isola- tion électrique supplémentaire des composants électroniques contenus dans la carte 38 de circuit imprimé Hormis le fait qu'il assure un blindage excellent contre les signaux IRF et IEM pour l'unité électronique de déclenchement, le filtre 40 offre une isolation électrique améliorée grâce à l'utilisa- tion du matériau thermoplastique La chaleur générée dans l'unité de déclenchement est évacuée par le revêtement con- ducteur 44 vers les côtés du capot du coupe-circuit, à la façon d'un dissipateur thermique, pour assurer une fonction de refroidissement de l'unité de déclenchement dans des con- ditions de surcharge du circuit. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Interrupteur ( 10) de circuit, électronique, avec blin- dage contre les signaux IRF-IEM, caractérisé en ce qu'il comprend: un socle ( 11) et un capot ( 12) de coupe-circuit, en plastique moulé, solidarisés pour former un boitier destiné à un mécanisme d'actionnement de l'interrupteur de circuit, une paire de contacts située dans ledit boitier, dis- posée en vue d'une séparation automatique lors de l'action- nement dudit mécanisme de fonctionnement, une unité électronique de déclenchement ( 16) à l'in- térieur dudit boitier qui interagit avec ledit mécanisme d'actionnement, ladite unité électronique de déclenchement articulant ledit mécanisme d'actionnement à l'apparition d'une condition de surintensité de durée et d'amplitude pré- déterminées, et un filtre ( 40) pour les signaux IRF et IEM, envelop- pant partiellement ladite unité électronique de déclenche- ment en fournissant un blindage aux composants électroniques qui y sont contenus, ledit filtre pour les signaux IRF et et IEM comprenant une enceinte isolante autonome qui définit une surface de fond intérieure faisant face auxdits compo- sants électroniques, la surface de fond extérieure compor- tant un matériau électroconducteur ( 44). 2 Interrupteur de circuit selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit filtre pour les signaux IRF et IEM est placé dans un évidement ( 39) dans le capot ( 12) de l'interrupteur de circuit. 3 Interrupteur de circuit selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit filtre pour les signaux IRF et IEM a une configuration rectangulaire avec des parois la- térales ( 42 A) en vis-à-vis. 4 Interrupteur de circuit selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que lesdites parois latérales en vis-à-vis comprennent une surface intérieure qui est orientée en di- rection des composants électroniques et une surface extéri- eure qui est orientée dans une direction opposée auxdits composants électroniques, ladite surface extérieure desdites parois latérales en vis-à-vis incluant un matériau électro- conducteur ( 44). Interrupteur de circuit selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ladite enceinte isolante comprend du plastique. 6 Interrupteur de circuit selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que ledit plastique est mis en forme pour avoir ladite configuration rectangulaire. 7 Interrupteur de circuit selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit matériau électroconducteur ( 44) comprend une peinture métallique. 8 Interrupteur de circuit selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que ladite peinture métallique est choisie dans le groupe formé par l'aluminium, le cuivre, le nickel et l'argent. 9 Interrupteur de circuit selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce que ledit plastique est formé sous vide pour avoir ladite configuration rectangulaire. Interrupteur de circuit électronique avec blindage pour les signaux IRF et IEM, caractérisé en ce qu'il comprend en association: un socle et un capot d'interrupteur de circuit en plastique moulé, des composants d'interruption du circuit contenus dans ledit boîtier d'interrupteur de circuit, des composants de circuit de déclenchement contenus dans ledit capot de l'interrupteur de circuit qui interagis- sent avec lesdits composants d'interruption de façon à in- terrompre le courant du circuit à l'apparition d'une condi- tion de surcharge dans le circuit, et un blindage pour les signaux IRF et IEM placé dans ledit capot du coupe-circuit, en dessous desdits composants du circuit de déclenchement, ledit écran comprenant une en- ceinte en plastique autonome qui comprend une surface de fond intérieure et une surface de fond extérieure, ladite surface de fond extérieure comportant un revêtement ( 44) en métal conducteur. 11 Interrupteur de circuit selon la revendication 10, ca- ractériséen ce que ledit écran comprend en outre des parois latérales ( 42 A) en vis-à-vis et des parois d'extrémités ( 42 B) en vis-à-vis, lesdites parois d'extrémités et lesdites parois latérales comportant un revêtement ( 44) en métal con- ducteur sur leurs surfaces extérieures. 12 Interrupteur de circuit selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que ladite enceinte en plastique est formée sous vide. 13 Interrupteur de circuit selon la revendication 10, ca- ractérisé en ce que ledit métal conducteur est choisi dans le groupe formé par l'aluminium, le cuivre, le nickel et l'argent. 14 Interrupteur de circuit selon la revendication 10, ca- il ractérisé en ce que ledit métal conducteur comprend une peinture métallique.